涡街流量计在高压风计量中的应用

2010-09-07樊波红薛宏民中铝山西分公司

上海计量测试 2010年3期

樊波红薛宏民/中铝山西分公司

0 引言

为了加强能源管理，做好生产成本核算，更好地进行企业内部市场化运作，我公司对全厂的水、电、气进行严格的计量监测。在精制车间，对高压风的计量采用涡街流量传感器配合智能流量积算仪，除就地显示外，还接入DCS系统中实时显示瞬时流量和累积流量。使用三年来，在精度和稳定性方面都满足了计量需求，对于生产调度人员监控工艺状况，做好成本计算，起到了关键的作用。

1 涡街流量计工作原理及特点

涡街流量计是基于卡门涡街原理进行测量的一种具有国际先进水平的流量计，由于它具有其他流量计不可兼得的优点，自20世纪70年代以来得到了迅速发展。据有关资料显示，现在发达国家使用涡街流量计的比例大幅度上升，己广泛应用于各个领域，也是孔板流量计理想的替代产品。

涡街流量计在测量管道中设置一个垂直的柱状物，流体通过柱状物两侧交替地产生有规则的旋涡，这种旋涡也被称为卡门涡街。卡门涡街的释放频率与流体的流动速度及柱状物的宽度有关，可用下式表达：

式中：f－卡门涡街的释放频率；

Sr －传感器系数（称为斯特罗哈数）；

v－流速；

d－柱状物的宽度。

由公式可见，在仪表系数Sr和柱状物宽度d不变的情况下，卡门涡街的频率与流体的流速成正比，因此通过测量卡门涡街的释放频率就可计算出管道内流体的瞬时流量。KTLU系列涡街流量传感器的旋涡释放频率是根据旋涡交替地作用于检测传感器上的应力，通过它内部的压电元件来检测的。

经过数十年的发展改进，涡街流量计的测量技术日臻成熟，相对于其他流量计，它具有以下特点：

① 结构简单而牢固，无可动部件，可靠性高，长期运行十分可靠；

② 安装简单，维护十分方便；

③ 输出信号是与流量成正比的脉冲信号，无零点漂移，精确度高；

④ 测量范围广，量程比可达 1∶10～1∶20，但不适于测量流速过低的介质。因为介质流速过低，则旋涡的强度、旋转速度也低，难以引起传感元件产生响应信号，旋涡频率也小，会使信号处理发生困难；

⑤ 压力损失较小，运行费用低，更具节能意义；

⑥ 在一定的雷诺数范围内，输出信号频率不受流体物理性质和组分变化的影响，仪表系数仅与旋涡发生体的形状和尺寸有关，测量流体体积流量时无需补偿，调换配件后一般无需重新标定仪表系数；

⑦ 应用范围广，蒸汽、气体、液体的流量均可测量；

⑧ 当需要进行压力和温度补偿时，可配备压力和温度变送器进行压力温度补偿。

2 测量系统组成

高压风的流量测量系统由上海肯特KTLUD—2涡街流量传感器和KTZX—2智能流量积算仪组成。涡街传感器主要是由传感器(内有放大板)、连杆、旋涡发生器组件(内有三角柱、探头)构成，可用于过热蒸汽、饱和蒸汽、压缩空气和一般气体的测量。本测量系统中，涡街流量传感器安装在垂直管道上，它将与高压风流量相对应的脉冲信号发送给智能流量积算仪。KTZX智能流量积算仪采用先进的单片机技术，可配合涡街流量传感器或孔板流量传感器进行流量测量，它具有全中文液晶显示屏，可以显示瞬时流量、瞬时热量、累计流量、累计热量、涡街频率、介质压力温度、密度、时间和日期等多种信息，还具有小流量自动补偿、停电流量补偿、自动抄表等丰富的功能。接入温度压力信号还可以自动进行温度压力补偿。它将来自流量传感器的脉冲信号转换为瞬时流量并进行累积用于就地显示，并输出一个与瞬时流量成正比的（4～20 mA）的信号，以方便同DCS的连接。