渦街流量計在蒸汽流量計量上的探討

上海上儀四廠主要探討用渦街流量計計量蒸汽，從計量角度上考慮減少蒸汽的管網損失是供熱公司實行現代科學管理節能的有效途徑，而且有助于提高用戶的蒸汽品質，并采取適當措施減少蒸汽的管網損失，提高用戶蒸汽品質，對小型熱電企業的經濟效益有一定意義。

關鍵字：工作原理 蒸汽 計量

1 渦街流量計的工作原理

渦街流量計是小型熱電企業計量外供汽的檢流計，對液體氣體和蒸汽的流量進行檢測和計量。用渦街流量計計量蒸汽，從計量角度上考慮減少蒸汽的管網損失是供熱公司實行現代科學管理節能的有效途徑，而且有助于提高用戶的蒸汽品質，提高經濟效益。

在流體中插入柱狀物時， 在柱狀物的兩側將產生有規則的旋渦列,稱為“卡門渦街現象”，如圖1所示。

卡門渦街的頻率與流速成正比，可用下式表示：

f=V×St/(1-1.25d/D)×d

式中：f 旋渦分離頻率；

V 管內平均流速；

d 柱狀體迎面寬度；

D 管道內直徑；

St無量綱常數（在104～106之間）

由上式可見，通過測量旋渦分離頻率f，就可算出流速V，進而求出體積流量Q。當旋渦在柱體兩側產生時，柱體受到與流向垂直的交變升力的作用，升力的變化頻率就是旋渦分離頻率，利用埋沒于柱體內的壓電元件檢測此升力的變化，將其轉換為頻率信號送入轉換器，以實現信號的放大濾波整形，送到二次儀表-智能形流量積算儀，輔以壓力溫度信號，便可算出瞬時流量和累計流量。

2 存在的問題

從目前國內的情況看，用汽單位與供熱公司大部分都是以質量流量進行結算的，少部分以熱焓累計進行結算。但無論以哪種形式結算，從卡門渦街流量計的工作原理可知，如果輸送到廠家的是過熱蒸汽，則有質量流量公式

m=V×ρ

式中：V為體積。V與旋渦分離頻率有關；為熱蒸汽密度ρ與壓力、溫度有關。

故將壓力、溫度參數輸送到智能型儀表，由公式進行查表補償可以求出瞬時質量流量與累積質量流量。大多數情況，供熱公司輸送到用戶的是汽液兩相共存的濕飽和蒸汽，此時密度不僅與溫度或壓力有關，還與蒸汽的干度有關。準確的測量公式為

V=x×Vg+(1-x)Vf

式中：V 為濕蒸汽的比容；

x 為干度；

Vg為飽和蒸汽的比容；

Vf為水的比容；為濕度。

故如果準確測量質量流量，應將濕蒸汽的干度值參與質量流量的計算。在汽液兩相共存的情況下，智能表仍按蒸汽的體積流量來計算質量，水與蒸汽的體積比相差懸殊，故使測量的質量流量下降。這是造成供熱公司管網損失的重要的原因。另外，管道保溫效果對蒸汽品質也有一定影響。如何減少管道的熱損失，是與效益息息相關的問題。

3 減少損失的方法

蒸汽在輸送過程中散失熱量，是造成蒸汽中含水的重要原因。基于此，如何減少管道的熱損失，是與效益息息相關的問題。選擇導熱系數小的保溫材料，縮短汽源于用戶之間的管網距離等措施均可減少管道的損失。

對于實行熱電聯產供汽的地區，為防止蒸汽濕度過大，應適當提高蒸汽的過熱度，當然，過熱度的提高，會大電廠的煤耗，從節能的角度上看，無實際意義，但卻提高了用戶的蒸汽品質，減少了蒸汽的含濕度。對于熱網管線較長分布范圍較廣的地區實行熱電聯產，應適當考慮在管網的末端大用汽量，如建造汽水熱交換站。由于大流量的過熱蒸汽在管線中的不斷流動，加熱了支管及附近管線上的一部分飽和濕蒸汽，從而提高了蒸汽品質，減少了計量上的損失。

由于許多用戶都是間歇用汽，當蒸汽停用時，易在閥門前形成濕蒸汽。蒸汽經過阻力較大的閥門時，被絕熱節流，雖焓值不變，但壓力下降，溫度一般要降低，使飽和蒸汽經過節流可稱為節流后壓力下的干飽和蒸汽或過熱蒸汽。目前國內用戶的計量儀表室管路比較繁亂，從用戶與供熱公司的角度考慮，一種比較合理的設計，如圖2所示。

1.用戶進汽閥；2.除污器；3.減壓閥；4.安全門；5.流量計；6.壓力溫度取樣

4 結束語

實踐證明，從計量角度上考慮減少蒸汽的管網損失是供熱公司實行現代科學管理節能的有效途徑，而且有助于提高用戶的蒸汽品質；減少蒸汽的管網熱損失，計量準確，有助于企業提高效益和社會效益。

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