蒸汽流量计测量原理

蒸汽流量计是现代化工业必不可少的测量流量的流量计之一，它有着孔板流量计和其他流量计不可替代的优势，我们为大家简单的介绍一下。

蒸汽流量计工作原理
蒸汽流量计是根据“卡门漩涡”原理制成的新型流量测量仪表。
当一稳定的流体流经有一定长度的直管道时，撞击沉浸在流体中的非线性柱体，在流体的下游会产生漩涡（即卡门漩涡）。
当流体的雷诺数（Re）在一定的范围内，漩涡的发生规律是稳定可靠的，漩涡发生的频率F由公式：F=(St * V)/d 确定
其中，V为流速； d为柱体迎流面的宽度；St为斯特罗哈数。

 

斯特罗哈数是一个无因次参数，下图表示斯特罗哈数与雷诺数的关系，在一定的雷诺数范围内，斯特罗哈数基本上保持不变，这样就可以认为雷诺数在这个范围内卡门漩涡的释放频率与流体的速度成正比。所以由检测出来的频率F就可求得流速V，并由V求得体积流量。

 

蒸汽流量计是速度式流量计，其输出频率与蒸汽工作状态下的体积流量成正比，用公式就可计算出蒸汽工作状态的体积流量。而蒸汽流量要求的是质量流量，因此用流量计测量蒸汽流量时，必须同时测量出蒸汽的密度，才能用公式计算出蒸汽的质量流量。

然而蒸汽也分两种，一种式饱和蒸汽，一种是过热蒸汽

一、根据饱和蒸汽的性质，其密度是蒸汽压力或温度的单值函数，因此测量饱和蒸汽的温度或压力两者之一，就可根据压力值或温度值与密度之间的关系，获得饱和蒸汽的密度。

1．测压法蒸汽流量计

压力变送器安装在流量计下游3D—5D距离处。该点的压力代表涡街流量计出口的压力，所以用该压力计算出的密度也是涡街流量计出口的密度。介绍了饱和蒸汽密度与压力的关系式，采用这组分段线性化的计算公式计算饱和蒸汽的密度，其精度可达到±0.1％。如果选用压力变送器精度为±0.2％，流量计的基本误差为±1%，则饱和蒸汽流量的测量精度可优于±1.5%。

2．测温法蒸汽流量计温度变送器安装在涡街流量计下游6D~8D距离处。在该点饱和蒸汽的温度与涡街流量计测量管内的温度基本相同，因此以该处测得的温度计算蒸汽的密度代表了蒸汽的实际密度。根据第七给出的饱和蒸汽密度与温度的关系式，可计算出饱和蒸汽的密度。在蒸汽温度100℃<t≤190℃区间，经验算，用公式计算出的密度与查表值的相对误差<±0.1％；在蒸汽温度200℃<t≤300℃区间，用公式计算出的密度与查表值的相对误差也<±0.1%。

3．两种测量方法的比按

测压法和测温法是目前测量饱和蒸汽密度较普遍采用的两种方法，它们之间各有所长。

测压法的优点是采用分段线性化密度模型，计算较简单，计算精度和拟合精度较高，压力传感器对蒸汽压力变化响应较快，实时性较好。

测压法的缺点是压力传感器的耐温能力差，测量时需要采用降温措施，或者采取隔离方法，或者把传感器装到管外，采用引压方法测量蒸汽压力，这样就使测压装置复杂化，提高了安装费用。从目前市场价格上看，压力传感器价格比温度传感器要高。

测压法的另一个值得探讨的问题是，取压孔位于涡街流量计下游，测得的压力值与涡街流量计的发生体两侧压力，在理论意义上有一定的差异。

测温法的优点是安装简便，可靠性好，温度传感器直接插入被测蒸汽中，检测到的温度值较真实。

测温法的缺点是饱和蒸汽的密度与温度之间的关系复杂，从式可看出，密度』0与温度之间的关系是一个温度t的含有高次方的多项式。因此，温度t的变化对密度的影响比较灵敏。换言之，如果要获得精度较高的密度值，要求温度测量的误差要更小。例如要使密度的误差小于±0.5％，则要求温度测量的绝对误差≤±0.2CC。具体地说，对于温度为200℃的饱和蒸汽，相当于要求温度测量误差小于±0.1％，这对温度测量来说，要求是相当高的。

二．根据过热蒸汽的性质，其密度是蒸汽压力和温度的多值函数，因此测量过热蒸汽的温度和压力值，就可根据压力值和温度值与密度之间的关系，获得过热蒸汽的密度。

压力变送器安装在流量计下游3D—5D距离处，温度变送器安装在涡街流量计下游6D~8D距离处。该两点测的温度和压力代表流量计出口的温度和压力，所以用该值计算出的密度也是流量计出口的密度。带有温度压力传感器的流量计同样可以测量饱和蒸汽，在流量计算机里做了处理，程序会根据温度和压力自动分析当前蒸汽状态，自动补偿，所以在有很多工况现场，客户自己不确定蒸汽式什么状态，也不用担心，自己做温度压力双补偿就可以了。

双补偿的优点就是可以应对蒸汽的各种状态，但相对而言成本就增加许多，也许有人会说也增加了安装费用，不过现在我们也就研发出温度压力补偿一台的蒸汽流量计，将温度和压力探头集成到流量探头里，使安装更简单