渦街計量表是氣體達(dá)到一定流速后在漩渦發(fā)生體后產(chǎn)生穩(wěn)定的漩渦列，漩渦產(chǎn)生的頻率與氣體流速成正比。將得到的流速乘以管道截面積得出體積流量，再經(jīng)溫壓補(bǔ)償?shù)玫矫芏?，后乘積得到氣體質(zhì)量流量。渦街規(guī)格尺寸必須根據(jù)工況參數(shù)進(jìn)行計算后確定，如果工況發(fā)生變化，就必須重新計算。

渦街計量表計量

渦街計量表是氣體達(dá)到一定流速后在漩渦發(fā)生體后產(chǎn)生穩(wěn)定的漩渦列，漩渦產(chǎn)生的頻率與氣體流速成正比。將得到的流速乘以管道截面積得出體積流量，再經(jīng)溫壓補(bǔ)償?shù)玫矫芏?，后乘積得到氣體質(zhì)量流量。渦街規(guī)格尺寸必須根據(jù)工況參數(shù)進(jìn)行計算后確定，如果工況發(fā)生變化，就必須重新計算。

渦街的量程比比孔板 ( 約 3∶1) 大一些，在小流量時可將 50 mm 管路縮頸成 20 mm，但小流量還是測不出來。如給氣動閥門供氣的總管流量，由于氣動閥門都是不定時交替打開，平時即使是微小的泄漏，測量效果也沒法保證。

1. 3 旋進(jìn)漩渦流量計計量

旋進(jìn)漩渦流量計 原理是具有一定流速的氣體通過儀表進(jìn)氣口的起旋器后旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生一定的進(jìn)動頻率，該頻率的大小跟氣體流速成正比，將流速乘以管道截面積，得出體積流量，再經(jīng)溫壓補(bǔ)償?shù)玫矫芏龋蟪朔e得到氣體質(zhì)量流量。旋進(jìn)漩渦規(guī)格尺寸必須根據(jù)工況參數(shù)進(jìn)行計算后確定，如果工況發(fā)生變化，就必須重新計算。量程比小，可測低流速高。

以上三種流量計在空分廠測量氣體流量，都存在明顯的缺點。為克服上述缺點，某空分廠采用熱式質(zhì)量流量計，并取得很好的效果。

2.熱式氣體質(zhì)量流量計的測量原理和特性

2.1測量原理

熱式氣體計量表工作原理是利用氣流帶走加熱絲上的熱量跟氣體的質(zhì)量流量成正比來測量如圖 1 所示。從微觀上來說是氣體的分子與電熱絲表面接觸進(jìn)行了熱傳遞，從而使電熱絲的溫度降低。

熱式氣體計量表有兩個探頭，一個為測量管道內(nèi)氣體的溫度的熱電阻，稱為溫度探頭; 另一個為速度探頭，電功率加熱到高于溫度探頭測量得到的溫度，并且保持恒定值。當(dāng)氣體流動時勢必帶走速度探頭上的熱量，為保持溫度差的恒定，需要電路補(bǔ)償電功率，而這個補(bǔ)償?shù)碾姽β蚀笮『蜌怏w質(zhì)量流量成正比，氣體流量計算公式為:

式中: Qm 為氣體質(zhì)量流量; k 為儀表系數(shù) ( 恒定) ; P 為補(bǔ)償?shù)碾姽β蚀笮? 通過測量得到) ; Cp為定壓比熱容( 決定于氣體組分) ; T 為兩探頭之間的溫差( 恒定) ; S 為管道截面積。

從式 ( 1 ) 可以看出，在氣體組分恒定 ( Cp 恒定) 的情況下，氣體的質(zhì)量流量只與補(bǔ)償?shù)碾姽β食烧?。由于每個傳感器探頭之間都有細(xì)微的性能差異，每個變送器內(nèi)部各元器件的性能也有偏差，所以必須對組裝好的流量計進(jìn)行實流 ( 根據(jù)用戶實際溫度、壓力和流量范圍) 逐臺標(biāo)定，才能確保到現(xiàn)場安裝后不需調(diào)試即可準(zhǔn)確運(yùn)行。

2. 2 主要特性

熱式質(zhì)量流量計的核心部件是兩個探頭上的傳感器，其中加熱探頭中重要的是內(nèi)部鉑金加熱絲和外壁不銹鋼之間保證導(dǎo)熱性能的同時又保證不導(dǎo)電。鉑金絲一直在加熱，很多高溫的工況，加熱探頭溫度要達(dá)到 300 ℃ 以上。長時間熱脹冷縮，有機(jī)填隙物會老化、龜裂，無機(jī)物會氧化，終必然造成零點漂移和整體線性、重復(fù)性下降。所以如何維持探頭的長期精度是熱式流量計需要解決的一大問題，也是衡量熱式流量計性能的一項重要指標(biāo)。

2. 3 實流標(biāo)定技術(shù)

實流標(biāo)定指的是根據(jù)表的工作溫度、壓力，從 0 到滿量程，中間標(biāo)定不少于 5 個點。每個探頭內(nèi)的傳感器雖然都經(jīng)過精選和匹配，但是都存在細(xì)微的差別，再加上每臺儀表系數(shù)的差異，各種工況的差異等等，都要求熱式質(zhì)量流量計 “逐臺”、“實流”標(biāo)定和修正，這樣才能確保安裝到現(xiàn)場的表的精度。

3.空分廠氣體流量計量方法改進(jìn)

某公司空分廠在三年前試用了熱式氣體質(zhì)量流量計，安裝前流量計均檢測合格。這些流量計主要用于對各生產(chǎn)車間及用氣單位的氣體計量，測量的氣體主要是壓縮空氣和氮?dú)?，介質(zhì)溫度常溫，表壓 700 kPa，使用管徑范圍 DN40 ～ 300 mm，使用環(huán)境溫度常溫。

三年來通過跟蹤這些流量計的使用狀況，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場使用效果比較理想，到目前該公司空分廠已經(jīng)累積投入運(yùn)行了 36 臺。下面對該公司使用熱式流量計的效果進(jìn)行評價。

( 1) 測量的量程比很大。如 DN50 的熱式質(zhì)量流量計，給污水處理廠內(nèi)氣動執(zhí)行器供氣，該流量計能夠比較準(zhǔn)確、靈敏地測量和響應(yīng)。而原先采用進(jìn)口的渦街流量計，并且縮頸到 DN25 測量，讀數(shù)一直為零。

( 2) 穩(wěn)定性和重復(fù)性高。只要直管段滿足，流量計的示值波動幅度極小。每次流量計周檢，本次檢測數(shù)據(jù)與上次檢測數(shù)據(jù)偏差很小。把使用超過一年的流量計拔出后捂住探頭，表的示值為零不動。

( 3) 無須額外溫度壓力儀表，直接測量氣體的質(zhì)量流量。由于表內(nèi)部已經(jīng)做了溫度和壓力的補(bǔ)償，即使將 700 kPa 的表壓應(yīng)用到 100 kPa 的工況中，測量的結(jié)果偏差依然很小。

( 4) 采用帶球閥的安裝方式，拔出儀表，只要關(guān)掉隔離球閥就不會影響生產(chǎn)，方便流量計的拆卸送檢。

( 5) 對某些工藝特殊的管道，不允許停氣，而且不能將鐵渣等掉入管道。根據(jù)熱式質(zhì)量流量計特點，該公司設(shè)計了不停氣開孔設(shè)備，應(yīng)用效果良好。

4.結(jié)束語

熱式氣體質(zhì)量流量計克服了空分廠傳統(tǒng)氣體流量計量的缺點，在某公司空分廠氣體測量檢測儀表中所占比重越來越大，取得了較好的計量效果。渦街流量計便是依據(jù)卡門旋渦原理進(jìn)行封閉管道流體流量測量的新型流量計。因其具有良好的介質(zhì)適應(yīng)能力，無需溫度壓力補(bǔ)償即可直接測量蒸汽、空氣、氣體、水、液體的工況體積流量，配備溫度、壓力傳感器可測量標(biāo)況體積流量和質(zhì)量流量，是節(jié)流式流量計的理想替代產(chǎn)品。
為提高渦街流量計的耐高溫及抗振動性能，我公司新近開發(fā)出了SDLU改進(jìn)型渦街流量傳感器，因其*的結(jié)構(gòu)和選材使該傳感器可在高溫（350℃）、強(qiáng)振動（≤1g）的惡劣工況下使用。
在實際應(yīng)用中，往往zui大流量遠(yuǎn)低于儀表的上限值，隨著負(fù)荷的變化，zui小流量又往往會低于儀表的下限值，儀表并非工作在它的工作段，為了解決這一問題，通常采用在測量處縮徑提高測量處的流速，并選用較小口徑的儀表以利于儀表的測量，但是這種變徑方式必須在變徑管與儀表間有長度為15D以上的直管段進(jìn)行整流，使加工、安裝都不方便。我公司研制的縱斷面形狀為圓弧的LGZ變徑整流器，具有整流、提高流速及改變流速分布多重作用，其結(jié)構(gòu)尺寸小，僅為工藝管內(nèi)徑的1/3，與渦街流量計作成一體，不僅不需要另外附加一段直管段，還可以降低對工藝管直管段的要求，安裝非常方便。
為了使用方便，電池供電的本地顯示型渦街流量計采用微功耗高新技術(shù)，采用鋰電池供電可不間斷運(yùn)行一年以上，節(jié)省了電纜和顯示儀表的采購安裝費(fèi)用，可就地顯示瞬時流量、累積流量等。溫度補(bǔ)償一體型渦街流量計還帶有溫度傳感器，可以直接測量出飽和蒸汽的溫度并計算出壓力，從而顯示飽和蒸汽的質(zhì)量流量。溫壓補(bǔ)償一體型帶有溫度、壓力傳感器，用于氣體流量測量可直接測量出氣體介質(zhì)的溫度和壓力，從而顯示氣體的標(biāo)況體積流量。
◆測量介質(zhì)： 氣體、液體、蒸氣
◆口徑規(guī)格 法蘭卡裝式口徑選擇DN15~300
◆流量測量范圍 正常測量流速范圍 雷諾數(shù)1.5×104～4×106；氣體5～50m/s; 液體0.5～7m/s
正常測量流量范圍 液體、氣體流量測量范圍見表2； 蒸氣流量范圍見表3
◆測量精度 1.0級 1.5級 2.5級
◆被測介質(zhì)溫度:常溫–25℃～100℃
◆高溫–25℃～150℃ -25℃～250℃
◆輸出信號 脈沖電壓輸出信號 高電平8～10V 低電平0.7～1.3V
◆脈沖占空比約50%,傳輸距離為100m
◆脈沖電流遠(yuǎn)傳信號 4～20 mA,傳輸距離為1000m
◆儀表使用環(huán)境 溫度:-25℃～+55℃ 濕度:5～90% RH50℃
◆材質(zhì) 不銹鋼, 鋁合金
◆電源 DC24V或鋰電池3.6V
◆防爆等級 本安型iaIIbT3-T6
防護(hù)等級 IP65