淺談渦街流量計與孔板流量計的區(qū)別
淺談渦街流量計與孔板流量計的區(qū)別
渦街流量計是在流體中安放一根非流線型游渦發(fā)生體，流體在發(fā)生體兩側交替地分離釋放出兩串規(guī)則地交錯排列的游渦的儀表。孔板節(jié)流裝置由于結構簡單，造價低、可靠等優(yōu)點，它幾乎適用于所有介質測量，而與之配套的差壓變送器發(fā)展迅速，使其本身具有的不足得以彌補。本文就我多年的工作經驗總結出渦街流量計和孔板流量計的區(qū)別。
一、渦街流量計與孔板流量計目前的技術水平
渦街流量主的基本結構由渦街發(fā)生體、檢測元件、信號處理放大電路組成，目前對于渦街發(fā)生體的研究已達到相當完善的程度，以三角型發(fā)生體為型體，檢測元件有熱敏電阻、應變片、壓電晶體、差動電容、超聲波等。信號處理部分有許多已微機化。目前，孔板流量計的技術發(fā)展水平仍以確定的經驗公式為基礎，1980年國際標準化組織將R541與R781兩個標準合并成標準ISO5167（1980）。
二、工作原理
渦街流量計是應用流體振蕩原理來測量流量的，流體在管道中經過渦街流量變送器時，在三角柱的旋渦發(fā)生體后上下交替產生正比于流速的兩列旋渦，旋渦的釋放頻率與流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度及旋渦發(fā)生體特征寬度有關，可用下式表示：F＝Stv／d式中：f為旋渦的釋放頻率，Hz；v為流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度，m/s；d為旋渦發(fā)生體特征寬度，m；St為斯特羅哈數(shù)，無量綱，它的數(shù)值范圍為0.14～0.27。St是雷諾數(shù)的函數(shù)，St=f（l/Re）。當雷諾數(shù)Re在102～105范圍內，St值約為0.2，因此，在測量中，要盡量滿足流體的雷諾數(shù)在102～105，旋渦頻率f＝0.2v/d。由此可知，通過測量旋渦頻率就可以計算出流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度v，再由式q=vA可以求出流量q，其中A為流體流過旋渦發(fā)生體的截面積。這些交替變化的旋渦就形成了一系列交替變化的負壓力，該壓力作用在檢測探頭上，便產生一系列交變電信號，經過前置放大器轉換、整形、放大處理后，輸出與旋渦同步成正比的脈沖頻率信號或標準信號。
孔板流量計是充滿管道的流體，當它們流經管道內的節(jié)流裝置時，流速將在節(jié)流裝置的節(jié)流件處形成局部收縮，從而使流速增加，靜壓力低，于是在節(jié)流件前后便產生了壓力降，即壓差，介質流動的流量越大，在節(jié)流件前后產生的壓差就越大，所以孔板流量計可以通過測量壓差來衡量流體流量的大小。這種測量方法是以能量守衡定律和流動連續(xù)性定律為基準的。渦街流量計按頻率檢出方式可分為:應力式、應變式、電容式、熱敏式、振動體式、光電式及超聲式等。渦街流量計是屬于最年輕的一類流量計，但其發(fā)展迅速，目前已成為通用的一類流量計。
1、優(yōu)點
（1）渦街流量計無可動部件，測量元件結構簡單，性能可靠，使用壽命長。
（2）渦街流量計測量范圍寬。量程比一般能達到1:10。
（3）渦街流量計的體積流量不受被測流體的溫度、壓力、密度或粘度等熱工參數(shù)的影響。一般不需單獨標定。它可以測量液體、氣體或蒸汽的流量。
（4）它造成的壓力損失小。
（5）準確度較高，重復性為0.5%，且維護量小。一次元件的流量特性對控制系統(tǒng)產生的影響。由于渦街的輸出頻率與流量成線性關系，當它與調節(jié)閥，調節(jié)器級成一個控制系統(tǒng)時，相當于一個時滯和時間常數(shù)都小到可忽略的一個滯后環(huán)節(jié)，可視為比例環(huán)節(jié)，廣義對象的特性*取決于回路中其他環(huán)節(jié)，對控制系統(tǒng)幾無影響。
2、缺點
（1）渦街流量計工作狀態(tài)下的體積流量不受被測流體溫度、壓力、密度等熱工參數(shù)的影響，但液體或蒸汽的最終測量結果應是質量流量，對于氣體，最終測量結果應是標準體積流量。質量流量或標準體積流量都必須通過流體密度進行換算，必須考慮流體工況變化引起的流體密度變化。
（2）造成流量測量誤差的因素主要有：管道流速不均造成的測量誤差；不能準確確定流體工況變化時的介質密度；將濕飽和蒸汽假設成干飽和蒸汽進行測量。這些誤差如果不加以限制或消除，渦街流量計的總測量誤差會很大。
（3）抗振性能差。外來振動會使渦街流量計產生測量誤差，甚至不能正常工作。通道流體高流速沖擊會使渦街發(fā)生體的懸臂產生附加振動，使測量精度降低。大管徑影響更為明顯。
（4）對測量臟污介質適應性差。渦街流量計的發(fā)生體極易被介質臟污或被污物纏繞，改變幾何體尺寸，對測量精度造成極大影響。
（5）直管段要求高。專家指出，渦街流量計直管段一定要保證前40D后20D，才能滿足測量要求。
（6）耐溫性能差。渦街流量計一般只能測量300℃以下介質的流體流量。
三、孔板流量計
1、優(yōu)點
（1）標準節(jié)流件是通用的，并得到了國際標準組織的認可，無需實流校準，即可投用，在流量計中亦是的。
（2）結構易于復制，簡單、牢固、性能穩(wěn)定可靠、價格低廉。
（3）應用范圍廣，包括全部單相流體（液、氣、蒸汽）、部分混相流，一般生產過程的管徑、工作狀態(tài)（溫度、壓力）皆有產品。
（4）檢測件和差壓顯示儀表可分開不同廠家生產，便與專業(yè)化規(guī)模生產。
2、缺點
（1）測量的重復性、精確度在流量計中屬于中等水平，由于它的輸出與流量成線性關系，回路增益隨著流量而變化，雖然利用調節(jié)閥的流量特性來補償廣義對象的線性影響，但效果并不明顯，因此，必須引入開方器，開方器的引入雖然使廣義對象的特性不隨工作點而變化，明顯改變了調節(jié)品質，但在小流量時反應快、靈敏、容易引起系統(tǒng)，調節(jié)誤差增大，精確度難于提高。
（2）范圍度窄，由于流量系數(shù)與雷諾數(shù)有關，一般范圍度僅3:1～4:1。
（3）有較長的直管段長度要求，一般難于滿足。尤其對較大管徑，問題更加突出；
（4）壓力損失大。通常為維持一臺孔板流量計正常運行，水泵需要附加動力克服孔板的壓力損失。該附加耗電量可直接由壓力損失和流量計算確定。一年約需多耗電數(shù)萬度，折合人民幣數(shù)萬元。
（5）孔板以內孔銳角線來保證精度，因此對腐蝕、磨損、結垢、臟污敏感，長期使用精度難以保證，需每年拆下強檢一次。
（6）采用法蘭連接，易產生跑、冒、滴、漏問題，大大增加了維護工作量。
綜上所述，流量計合理的選擇是一個企業(yè)節(jié)能降耗的重要環(huán)節(jié)，也為生產的順利進行，提供了重要的依據(jù)。
