涡街流量计用于蒸汽管道计量中的常见异常及处理

1. 涡街流量计的工作原理

        涡街流量计简称vsD，是基于卡门涡街原理制成的一种流体振荡性流量计。即在流动的流体中放置一个非流线型的对称形状的物体（涡街流量传感器中称之为漩涡发生体），就会在其下流两侧产生两列有规律的漩涡即卡门涡街，其漩涡频率正比于流体速度：

    F- Stu/d    (1)

    F-涡街频率d--漩涡发生体宽度

    u-来流速度    S_-斯特劳哈尔数

    S_的值与漩涡发生体宽度研口雷诺数Re有关。当雷诺数Re<2×104情况下，S_为变数，当Re在2×104__ 7X 106的范围内，S_值基本上保持不变，这段范围为流量计的基本测量范围。

       式(1)表明，当d和S_为定值时，漩涡产生的频率F与流体的平均流速u成正比，利用这一特性制成了涡街流量计。

        斯特劳哈尔数为无量纲参数，它与漩涡发生体形状及雷诺数有关，图2所示为圆柱状漩涡发生体的斯特劳哈尔数与管道雷诺数的关系图。由图可见，在Re -2×lOr-- 7×1 06范围内，Sr可视为常数，这是仪表正常工作范围，

        涡街流量计输出的脉冲频率信号不受流体物性和组分变化的影响，即仪表系数在一定雷诺数范围内仅与漩涡发生体及管道的形状尺寸等有关。但是作为流量计在物料平衡及能源计量中需检测质量流量的，这时流量计的输出信号应同时监测体积流量和流体密度，流体物性和组分对流量计量还是有直接影响的。

        涡街流量计具有以下一些特点：

    1) 输出为脉冲频率，其频率与被测流体的实际体积流量成正比，它不受流体组分、密度、压力、温度的影响；

    2) 测量范围宽，一般范围度可达IQ 1以上；

    3) 度较高的（与差压式，浮子式流量计比较），对于气体一般为测量值的（±1蜘±2%R无零点漂移；

    4) 结构简单牢固，安装方便，维护费较低；

    5) 应用范围广泛，可适用液体、气体和蒸气。

    6) 压损小(约为孔板流量计1/4- 1/2)。

         应该看到，涡街流量计尚属发展中的流量计，涡街流量计自20世纪70年代在工业上应用以来，由干它具有一些突出的特点，受到用户欢迎，并得到迅速发展。像它这样开发只有2哆年即己跻身通用流量计之列，在流量计中是少有的。由于应用时间短，无论理论研究或实践经验都比较薄弱，不免出现一些问题，这是不足为怪的。

        在蒸汽供热计量中，由于蒸汽很难用其它常规方法称量，同时蒸汽是供热的介质，管网和设备的启停和环境温度的变化都给供热电厂或用户带来经济影响，涡街流量计出现异常和故障时，会给用户带来更多疑惑和顾虑，了解和处理好流量计出现的异常，才是解决争议的zui有效办法。

2. 常见异常及处理

    (1) 故障现象实际流量大时表计流量反而变小，同时压力明显下降。

       故障原因：实际流量超过表计工作上限流量，表计与实际流量不匹配。

       涡街流量计的仪表口径及规格选择很重要，它类似于差压流量计节流装置的设计计算，在进行仪表选择时必须明确热用户工作状态的zui大、常用、zui小流量，还应检查流量测量范围是否处于仪表的*工作范围（即上限流量的1/2～2/3处）。涡街流量计的输出信号是与工作状态的体积流量成正比的，表计是在标准状态校验的，把测到的信号流量换算成同样为标准状态下的流量方为实际流量，这被称为流量计的自动补偿计算。

  Q黾(pTnZ. /p。TZ)

  式中：

  Q-补偿计算得出的实际体积流量，m3／h；

  Q-工作状态测量到的脉冲频率所对应的体积

流量，nf /h;

    B P-分别为工作状态和标准状态下的

压力，Pa;

    T Tn -分别为工作状态和标准状态下的热力

学温度，K

    Z z-分别为工作状态和标准状态下的气体

匿缩系数。

       在用户用汽高峰时，表计可测量频率和容积流量Q都达至上限不再上升，同时因为受过小的管道通径节流，造成压力p下降，所以表计的显示流量Q下降。

        当用户没有提供准确的用汽量信息，或是扩大生产后未及时通知供汽方，就可能造成类似现象，尤其在量程范围较小的小流量用户中更容易出现。此时，通过比较该流量下的对应频率脉冲值，就可以了解实际的流量情况。必要时需要更换适合的流量计。

     (2) 故障现象用户停止用汽后还有一个稳定的用汽量。

     故障原因仪表靠近强电设备或高频脉冲干扰源，受附近电缆的电磁信号影响形成假信号。

      这种情况下，通常可以通过分析当时的假流量信号的频率，正好为5 0Hz即常用的交流电的频率来确定。通过远离干扰源安装，改善屏蔽与接地，排除电磁干扰就可以得到解决。

    (3) 故障现象有不规则的异常峰值流量出现。

       故障原因：转换器灵敏度过高；流量计受外界振动干扰，产生假流量信号。

       如仪表安装在振动的设备附近或有过往车辆的路边时，外界的振动形成一个类似于涡街频率的信号，被表计当做流量显示出来。首先在选择传感器安装场所时尽量注意避开振动源，对于已经安装完成的表计可以通过一些办法补救：

    -采取减震措施，如采用弹性软管连接在小曰径中，加装管道支撑物是种有效的减震方法；

    -加强信号滤波，降低放大器灵敏度，提高触发电平的方法。

    条件允许的话还是将表计改装，远离振动源。

       (4) 故障现象用户用汽较小时，表计显示流量为零。

       故障原因：这是所有流量计都存在的小流量切换问题，当用户流量小到一定值时，表计己不能检测到微小的信号而当作无信号计量为零流量，造成计量误差。

        相比较于孔板式流量计，涡街流量计的小流量测量能力还是相当不错的，目前可解决的办法是：首先在给热用户进行表计选型时要尽量选择合适的口径，尤其不能过大，口径越大所可能出现小流量切换值也越大；其次一些热用户和供热单位协议，参考用户端的蒸汽温度来判断用户是否用汽，如果在一定温度值以上按用户表计zui小汽量统计，低于该温度值视为用户停用，计量为零。

     ⑤故障现象用户用汽量突然变小，同时压力也同比例下降。

故障原因：用户端压力变送器信号管堵塞或被阀门被人为关闭。

此时可以通过分析流量信号脉冲值大概了解实际流量，和故障1道理相似，同样的脉冲信号下，压力变小给了计量系统一个介质比容变小的假信息，通过系统的补偿计算后，总计量结果也失真了。所以除了供汽方作好日常计量检查，及时发现异常，通常还要求用户方的表计尽量上锁防止人为破坏。压力导管与变送器之间不装阀门直通也是一个办法。

      (6) 故障现象对于无线电远程管理的用户，用户端电源消失，远程系统招测不到，直至电源恢复。系统招测不到期间表计计量为零，给供汽单位带来损失。

       由于热用户终端箱电源的重要性，安装时就要求接入热用户端的zui可靠电源，但如果用户方用电不稳尤其是停电后仍要进行生产的，可增设一台大容量蓄电池，zui长用电时间可达一周。

3. 结束语

       在众多的流量计中，涡街流量计的经济性较好，是一种经济实惠的流量计。涡街流量计的基本性能处于中等偏上水平，购置费低于质量式、电磁式、容积式等，而安装、运行、维护费低于节流式、容积式、涡轮式等，如仅作为控制系统检测仪表可采用干校方式节省周期校验费用。

       多年实践证明，涡街流量计的选用选型和使用）是用好流量计的关键环节，仪表制造厂应加强售前服务，即帮助用户选型，并在安装投用上给予指导。只要抓住这一环节，该流量计不失为一种性能不错的流量计