渦街流量計在蒸汽流量測量中的應(yīng)用
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1 工作原理
渦街流量計實現(xiàn)流量測量的理論基礎(chǔ)是流體力學(xué)中著名的卡門渦街流量原理。
如圖1所示，在流體中設(shè)置旋渦發(fā)生體（阻流體），隨著流體沿旋渦發(fā)生體流動的速度加快，從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替產(chǎn)生有規(guī)律的旋渦，這種旋渦稱為卡門旋渦。
由于旋渦之間的相互影響，這些渦列多數(shù)是不穩(wěn)定的，卡門對渦列的穩(wěn)定性條件進行了研究并得到結(jié)論：只有形成相互交替的內(nèi)旋的兩排渦列，且當(dāng)兩旋渦列之間的距離h和同列的兩旋渦之間距離l之比滿足：h/l=0.281時，這樣的渦街列才是穩(wěn)定的（圖1）。
圖1 卡門旋渦
2.1 質(zhì)量流量計算公式
渦街流量計是根據(jù)旋渦脫離旋渦發(fā)生體的頻率與流量之間的關(guān)系來測量流量的儀表，根據(jù)卡門渦街原理，旋渦頻率f與管道內(nèi)平均流速v有如下關(guān)系：
f=St * v/d
式中：St是斯特勞哈爾數(shù)，d是旋渦發(fā)生體的特征寬度。
由上式可見f與管流流速成正比。由上式可得被測流體的瞬時流量和質(zhì)量流量公式：
K=f/Q
由上式可得：
M=Q*ρ=fρ/K
交替產(chǎn)生的旋渦數(shù)通過壓電元件檢測出頻率f，經(jīng)電子線路檢測后輸出到儀表單片機進行運算處理并顯示流體流量。
2.2 溫度壓力補償
對于使用渦街流量計測量流體體積流量，在其測量范圍內(nèi)，這種體積流量不受流體溫度、壓力、密度、粘度、成分等性質(zhì)變化所影響，因而是準(zhǔn)確的，不需要任何溫度、壓力補償。
但在實際生產(chǎn)中，一般測量蒸汽流量時習(xí)慣上以質(zhì)量流量作為結(jié)算方式，單位用kg/h或t/h表示。所以上述體積流量Q需要引入蒸汽密度ρ（P，T）參數(shù)進行折算：
M(P,T)=Q*ρ(P,T)
而蒸汽密度ρ是直接受到蒸汽工作狀態(tài)如溫度T、壓力P等影響的，例如溫度為190℃的蒸汽，當(dāng)壓力由1.1MPa上升到1.2MPa時，其密度約增大了10%，如表1所示。可見，蒸汽性質(zhì)變化或操作條件波動時會產(chǎn)生一定的附加誤差。因此在體積流量檢測的同時還要進行溫度壓力的檢測，也即通過T、P對ρ進行實時補償以消除系統(tǒng)的附加誤差，保證最終需要的檢測結(jié)果即質(zhì)量流量的準(zhǔn)確性，而這些補償運算工作均在流量積算儀中自動完成。所以，應(yīng)用渦街流量計測量蒸汽流量時，溫度壓力補償是很有必要的。
表1 飽和蒸汽密度表 
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