用标准孔板流量计来测量饱和蒸汽流量存在一些不足之处:压力损失较大;导压管、三组阀及连接头容易泄漏;量程范围小,一般为3∶1,当流量波动较大时,易造成测量值偏低。而涡街流量计结构简单,涡街变送器直接安装于管道上,克服了管路泄漏现象;另外,涡街流量计的压力损失小,量程范围宽,对饱和蒸汽测量量程比达30∶1。因此,涡街流量计越来越受到人们的青睐。

　　1涡街流量计的测量原理

　　涡街流量计是应用流体振荡原理来测量流量的。流体在管道中经过涡街流量计时,在三角柱旋涡发生体两侧交替产生规则的旋涡,这种旋涡称为卡曼涡街,如图1所示。

　　

　　图1流体卡曼涡街原理图

　　设旋涡的发生频率为f,被测介质流动的平均速度为v,旋涡发生体迎面宽度为d,流量计表体通径为D,根据卡曼涡街原理,有如下关系式[1]:

　　f=Srv1/d=Srv/md    (1)

　　式中    Sr——斯特劳哈尔数,无量钢;

　　v1——旋涡发生体两侧平均流速,m/s;

　　m——旋涡发生体两侧弓形面积与管道横截面面积之比;

　　v——流过旋涡发生体的流体的平均速度,

　　m/s。

　　因此可知,通过测量f就可以计算出v,从而求得管道内的体积流量:

　　

　　

　　由式(3)可以看出,在仪表的正常工作范围内,

　　即Sr为常数时,仪表系数只与旋涡发生体和表体的几何尺寸有关。

　　当旋涡在发生体两侧产生时,利用压电传感器测处于流体流向垂直的交变升力变化,将升力的变化转换为电的频率信号,再将频率信号进行放大和整形,输出到流量积算仪,进行累积,显示。

　　2涡街流量计在饱和蒸汽测量中的应用

　　2.1    系统方案

　　根据饱和蒸汽压力、温度和密度相对应的关系,只需选择压力或温度其中一项来对流量进行补偿计算即可。考虑兰州石化公司炼油装置内的饱和蒸汽管路都较长,压力波动较大,适宜采用压力补偿。

　　LUB系列涡街流量计防爆等级为ExiaⅡCT2

　　～T4,它必须与已取得防爆合格证的本安关联设备(防爆标志:ExiaⅡC)配套组成本安防爆系统。如图2所示。

　　2.2    涡街流量计的选型

　　根据用户提供的所测饱和蒸汽的压力(温度)、流量范围、管道直径等参数,选择相应规格的LUB系列涡街流量计。所测饱和蒸汽的流量范围应处于所选流量计的测量范围内,并***处于流量计的***工作范围,即流量计量程的50～67处。对于管道直径与流量计内径不一致的,可采取缩径或扩管的方法。

　　

　　图2    涡街流量计本安防爆系统

　　2.3    压力补偿用压力变送器的选型

　　根据用户提供的所测饱和蒸汽的压力及压力波动范围,选择适当量程的压力变送器。

　　2.4    流量积算仪的参数设置

　　笔者选用的FC20系列流量积算仪提供了12种流量补偿算法,基本可满足各种测量介质的流量补偿计算,可显示瞬时流量和累积流量等参数,并

　　且可输出标准模拟信号供控制和记录,还提供标准工业RS-485串行通讯接口。

　　要使用流量积算仪的饱和蒸汽的压力补偿算

　　法,就需要先进入流量积算仪的参数设置状态,选择饱和蒸汽压力补偿模式,设置流量单位为千克每小时,流量输入模式为频率信号,压力输入模式为4～20mA,然后输入K值以及压力上下限值。

　　2.5    安装

　　a)涡街流量计应尽量安装在远离振动源和电磁干扰较强的地方,当管道较长或有可能发生振动时,必须采用加装管道支撑物等减振方法,减少管

　　道受振动的影响。

　　b)涡街流量计对安装点上下游直管段的***小长度要求根据现场情况各不相同,如图3所示。

　　

　　图3涡街流量计安装对上下游直管段长度的要求

　　c)涡街流量计对安装点上下游配管的直径偏差和同轴度等有相应要求,配管内径d与仪表的通径

　　D相同,满足0.95D≤d≤1.1D;配管与流量计同心,同轴偏差应不大于0.05D;流量计与法兰之间的密封垫不能凸入管道内,其内径可比流量计内径略大。

　　d)压力变送器的安装位置应在表前1D处。

　　e)流量积算仪安装在控制室。