摘要：蒸(zheng)汽流量(liang)檢測在(zai)工業生(sheng)産過程(cheng)中較爲(wei)常見，随(sui)着蒸汽(qi)流量檢(jian)測精度(du)要求的(de)提高溫(wen)度壓力(li)補償尤(you)爲重要(yao)。通過分(fen)析渦街(jie)流量計(ji) 用于蒸(zheng)汽流量(liang)測量的(de)原理提(ti)出渦街(jie)流量計(ji)在飽和(he)蒸汽和(he)過熱蒸(zheng)汽流量(liang)檢測中(zhong)的溫度(du)和壓力(li)補償的(de)方法，爲(wei)工💋程設(she)計、實際(ji)應用提(ti)供參考(kao)。
1引言
　　渦(wo)街流量(liang)計在蒸(zheng)汽流量(liang)檢測領(ling)域的應(ying)用越來(lai)越廣泛(fan)；但🔞是㊙️渦(wo)街流量(liang)計檢測(ce)值爲蒸(zheng)汽的體(ti)積流量(liang)。工業過(guo)程往往(wang)要求🚶測(ce)量其質(zhi)量流量(liang)，飽和蒸(zheng)汽和過(guo)熱蒸汽(qi)在計算(suan)質量流(liu)量的過(guo)程中⚽需(xu)要補償(chang)計算。
2飽(bao)和蒸汽(qi)和過熱(re)蒸汽的(de)區别
　　水(shui)在一定(ding)的壓力(li)下加熱(re)，水的溫(wen)度随着(zhe)不斷加(jia)熱而上(shang)升，當水(shui)📞溫升高(gao)到某一(yi)溫度時(shi)，水就開(kai)始沸騰(teng)，這時水(shui)的溫度(du)稱爲沸(fei)騰溫度(du)。如繼續(xu)加熱，水(shui)溫保持(chi)不變，水(shui)即開始(shi)汽化，而(er)逐步🔞變(bian)爲蒸汽(qi)。這時蒸(zheng)汽🔆的溫(wen)度也就(jiu)等于飽(bao)和溫度(du)。這種狀(zhuang)态的蒸(zheng)汽就稱(cheng)爲飽和(he)蒸汽。如(ru)果把飽(bao)和蒸汽(qi)繼續進(jin)行加熱(re)，其溫🈲度(du)将繼續(xu)升高，并(bing)超過該(gai)壓力下(xia)的飽和(he)溫度，這(zhe)種超過(guo)飽和🌂溫(wen)度的蒸(zheng)汽就稱(cheng)爲過熱(re)蒸汽。
　　水(shui)的沸騰(teng)溫度與(yu)其所受(shou)壓力有(you)關，壓力(li)愈大，則(ze)沸騰溫(wen)度也就(jiu)越高；反(fan)之，壓力(li)小，則沸(fei)騰溫度(du)也低。所(suo)以對🌐于(yu)飽和蒸(zheng)汽而言(yan)，溫度與(yu)壓力存(cun)在一一(yi)對應🥵關(guan)系。而過(guo)熱蒸汽(qi)的溫度(du)與壓👅力(li)是兩個(ge)獨立參(can)數☀️，之間(jian)不存在(zai)直接的(de)關系。
3渦(wo)街流量(liang)計用于(yu)蒸汽流(liu)量的測(ce)量
　　 孔闆(pan)流量計(ji) 在蒸汽(qi)流量的(de)檢測中(zhong)應用由(you)來已久(jiu)，但是經(jing)過幾十(shi)年🌂的實(shi)踐總結(jie)，孔闆流(liu)量計存(cun)在多方(fang)面的缺(que)陷，如孔(kong)闆流量(liang)計安裝(zhuang)及日常(chang)拆洗維(wei)護的工(gong)作量較(jiao)大；由于(yu)孔闆流(liu)量計的(de)壓損較(jiao)大所以(yi)運營成(cheng)本很高(gao)；此外孔(kong)闆流量(liang)計還需(xu)配合差(cha)壓計或(huo) 差壓變(bian)送器 方(fang)可測量(liang)管道中(zhong)各種流(liu)體的流(liu)量。綜合(he)考慮以(yi)上因素(su)⛱️，選擇✉️渦(wo)街流量(liang)計作爲(wei)蒸汽流(liu)量檢測(ce)儀表更(geng)爲方便(bian)、經濟。
　　渦(wo)街流量(liang)計自上(shang)世紀70年(nian)代投放(fang)市場以(yi)來，深受(shou)廣大用(yong)戶歡迎(ying)。目前在(zai)各領域(yu)中得到(dao)廣泛應(ying)用。尤其(qi)🈲是在對(dui)蒸汽流(liu)量檢測(ce)的應用(yong)上，渦街(jie)流量計(ji)正在逐(zhu)漸取代(dai)孔闆流(liu)量計成(cheng)爲蒸汽(qi)流量檢(jian)測的重(zhong)要🌈儀表(biao)。渦街⛱️流(liu)量計是(shi)根據卡(ka)曼渦街(jie)原理制(zhi)成［1-3］。流體(ti)中設置(zhi)旋渦🌈發(fa)生體（阻(zu)流體），從(cong)旋渦發(fa)生體兩(liang)側交替(ti)地産生(sheng)有🔱規🧑🏾‍🤝‍🧑🏼則(ze)的旋渦(wo)，這種旋(xuan)渦稱爲(wei)卡曼渦(wo)街，如圖(tu)1所示🏃🏻‍♂️。旋(xuan)渦列在(zai)旋渦發(fa)生體下(xia)遊非對(dui)稱地排(pai)㊙️列。設旋(xuan)渦的發(fa)生頻☎️率(lü)爲f，被測(ce)介質流(liu)速爲v，旋(xuan)渦發生(sheng)體迎面(mian)寬度爲(wei)d，則有：

其(qi)中，s稱爲(wei)斯特拉(la)哈爾數(shu)，無量綱(gang)，由漩渦(wo)發生體(ti)的形狀(zhuang)決定，在(zai)一定的(de)雷諾系(xi)數範圍(wei)内爲常(chang)數。

　　通過(guo)檢測旋(xuan)渦頻率(lü)即可計(ji)算出流(liu)體流速(su)，從而計(ji)算出流(liu)體的體(ti)積流量(liang)。目前渦(wo)街流量(liang)計流量(liang)檢測的(de)方法有(you)電容檢(jian)測法、熱(re)敏檢測(ce)法、超聲(sheng)檢測法(fa)、電磁檢(jian)測法以(yi)及壓電(dian)檢💚測法(fa)等😍。渦街(jie)流量計(ji)用于流(liu)體流量(liang)檢測具(ju)有以🆚下(xia)優點：
（1）量(liang)程比寬(kuan)，不受流(liu)體溫度(du)、壓力、成(cheng)分、粘度(du)及密度(du)的影響(xiang)；
（2）結構簡(jian)單，與孔(kong)闆相比(bi)無需配(pei)合其它(ta)儀表；
（3）壓(ya)損小，約(yue)爲孔闆(pan)流量計(ji)的四分(fen)之一。
4渦(wo)街流量(liang)計用于(yu)蒸汽流(liu)量測量(liang)系統
　　根(gen)據渦街(jie)流量計(ji)的測量(liang)原理可(ke)知，渦街(jie)流量計(ji)測量的(de)👨‍❤️‍👨是流體(ti)💋的體積(ji)流量。但(dan)是實際(ji)中往往(wang)要求測(ce)量蒸汽(qi)的質量(liang)流量。根(gen)據M=ρ×Q可由(you)體積流(liu)量求出(chu)質量流(liu)量［4-5］。
對于(yu)飽和蒸(zheng)汽，其密(mi)度ρ隻與(yu)壓力有(you)關。對應(ying)公式爲(wei)：
ρ=AP+B
其中：P爲(wei)飽和蒸(zheng)汽絕對(dui)壓力；單(dan)位MPa。對于(yu)過熱蒸(zheng)汽，其密(mi)度和溫(wen)👅度、壓力(li)均有關(guan)系。對應(ying)關系爲(wei)：

其中：P爲(wei)過熱蒸(zheng)汽絕對(dui)壓力，單(dan)位MPa；T爲過(guo)熱蒸汽(qi)溫度，單(dan)位℃。
　　因此(ci)在檢測(ce)飽和蒸(zheng)汽的質(zhi)量流量(liang)時要選(xuan)擇壓力(li)或是溫(wen)度進行(hang)補償；而(er)測量過(guo)熱蒸汽(qi)質量流(liu)量時🌈要(yao)同時選(xuan)擇壓♉力(li)和🧑🏽‍🤝‍🧑🏻溫度(du)進行補(bu)償。下面(mian)以過熱(re)蒸汽質(zhi)量流量(liang)檢測爲(wei)例介紹(shao)溫度、壓(ya)力補償(chang)方法。
4.1智(zhi)能積算(suan)儀補償(chang)方法
　　目(mu)前，過熱(re)蒸汽質(zhi)量流量(liang)的檢測(ce)可以使(shi)用智能(neng)積算儀(yi)［6］。 智能流(liu)量積算(suan)儀 采用(yong)單片機(ji)技術，其(qi)補償演(yan)算功能(neng)可在預(yu)先編制(zhi)好的軟(ruan)件中完(wan)成,計算(suan)所需要(yao)的工況(kuang)補償公(gong)式、表格(ge)數👄據都(dou)❓存放在(zai)積算儀(yi)的存儲(chu)器中,在(zai)測量氣(qi)體🛀蒸汽(qi)流✏️量時(shi),? 可以通(tong)過壓力(li)、溫度值(zhi)的輸人(ren)信号進(jin)行蒸汽(qi)密度的(de)自動補(bu)償。并且(qie)智能流(liu)量積算(suan)儀還可(ke)以實現(xian)壓力、溫(wen)度值異(yi)常時的(de)自動補(bu)償。該功(gong)能可以(yi)在壓力(li)變送器(qi)、溫度元(yuan)件及變(bian)送器發(fa)生故障(zhang)時,自動(dong)轉爲壓(ya)力、溫度(du)的設計(ji)值進行(hang)補償。此(ci)外，流量(liang)積算儀(yi)還具有(you)就地顯(xian)示、報警(jing)以及❌RS-485通(tong)訊等多(duo)種功能(neng)。智能積(ji)算儀補(bu)償💞原理(li)如圖2所(suo)示。采用(yong)智能積(ji)💃🏻算儀的(de)優點在(zai)于💘方便(bian)現場觀(guan)測蒸汽(qi)的🐆流量(liang)、壓力🌍、溫(wen)度參數(shu)。

　　對于過(guo)熱蒸氣(qi)，在低壓(ya)區（如小(xiao)于1MPa）的壓(ya)縮系數(shu)都接近(jin)于l。在該(gai)區域内(nei)，隻要溫(wen)度不是(shi)太低，即(ji)使不對(dui)壓🐉縮系(xi)數進🔞行(hang)修🚩正，也(ye)🈲不會引(yin)起明顯(xian)的誤差(cha)，完全可(ke)👈以滿足(zu)💛工程上(shang)的要求(qiu)。但在高(gao)㊙️壓區，則(ze)必須考(kao)慮壓縮(suo)系數的(de)影響，否(fou)則将會(hui)造成明(ming)顯的誤(wu)差。而采(cai)用💋智能(neng)積算儀(yi)補償的(de)方法不(bu)具有對(dui)于其壓(ya)縮系數(shu)進行修(xiu)正的功(gong)能，采用(yong)DCS模塊補(bu)償方法(fa)則可以(yi)克服以(yi)上缺點(dian)🛀🏻。
4.2DCS模塊補(bu)償方法(fa)
　　其中COMPENSATE模(mo)塊适用(yong)于溫度(du)爲260~800℃，壓力(li)（絕壓）爲(wei)0.5~32MPa的工況(kuang)；而EXHSTEAM模塊(kuai)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼适用于(yu)溫度爲(wei)140~560℃，壓力（表(biao)壓）爲98.6777~15898.6777kPa的(de)工況。
　　假(jia)設過熱(re)蒸汽的(de)設計壓(ya)力爲4MPa（表(biao)壓），?? 設計(ji)溫度爲(wei)400℃；過熱蒸(zheng)汽👨‍❤️‍👨的實(shi)測壓力(li)爲PI-101：0~6MPa（表壓(ya)），實測溫(wen)度爲TI-101：0~600℃，流(liu)量爲FI-101，補(bu)🐕償後的(de)流量爲(wei)💔FI_101,經EXHSTEAM過熱(re)蒸汽特(te)性計算(suan)得出設(she)計密度(du)爲13.92817951832kg/m3，則DCS圖(tu)形化編(bian)程如👨‍❤️‍👨圖(tu)3所示。

5結(jie)論
　　渦街(jie)流量計(ji)在蒸汽(qi)測量系(xi)統中具(ju)有較好(hao)的應用(yong)前景，而(er)渦街流(liu)量計的(de)溫度壓(ya)力補償(chang)系統是(shi)提高飽(bao)和蒸汽(qi)和過🙇🏻熱(re)蒸汽測(ce)🔴量精度(du)的重要(yao)手段。

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