渦街流量計一次性補償和在線(xiàn)補償的實(shí)現方法

蒸汽作為一種十分特殊的介質(zhì)，在流量計量過(guò)程中會(huì )表現出特殊的現象和問(wèn)題。其中*關(guān)鍵的問(wèn)題是蒸汽密度值偏離設計值過(guò)多，給測量結果帶來(lái)的顯著(zhù)的測量誤差，而目前階段技術(shù)成熟的密度檢測儀表尚未成功應用，給蒸汽流量測量帶來(lái)一定的困難。

一、一次性補償實(shí)現方法

首先確定蒸汽的工作參數—溫度和壓力，根據工作參數確定蒸汽工作狀態(tài)下的密度，將該密度作為將來(lái)流量測量過(guò)程中蒸汽的*密度進(jìn)行孔板計算。在工作中不再對蒸汽的實(shí)際變化進(jìn)行補償或修正，這就是所謂的一次性計算補償法。

如果在運行中，蒸汽的工作參數與設計時(shí)的設定值保持一致，蒸汽流量測量的準確性是可以得到保證的。如果實(shí)際工作條件下參數有所偏離，甚至偏離很大，則測量結果的偏差就可能很大。

一次性補償方法，在自動(dòng)檢測技術(shù)發(fā)展初期所采用的計量方式，測量結果誤差大，可作為粗略計量使用。這樣的設計手段在目前廣泛流行的流量節流裝置設計手冊中仍然在使用。

二、在線(xiàn)密度補償實(shí)現方法

隨著(zhù)微電子技術(shù)在儀表中的廣泛應用。儀表的計算功能、補償修正功能、累計功能、歷史數據存儲功能、數字濾波功能、輸出功能、數字通訊功能等等都能夠容易地實(shí)現。因此，在線(xiàn)密度補償己經(jīng)成為蒸汽計量?jì)x表一種*的基本功能而被廣泛的使用。

1.飽和蒸汽在線(xiàn)密度補償。

飽和蒸汽的溫度與壓力之間有著(zhù)嚴格的一一對應關(guān)系。飽和蒸汽的密度可以是其溫度或者是其壓力的單一函數。根據飽和蒸汽的溫度值或者是壓力值的大小，通過(guò)查表法或公式計算法（IFC1967或IAPW-1997）可得到實(shí)時(shí)密度值。

在流量測量中，可選擇溫度補償或壓力補償型渦街流量計,即選擇帶有溫度補償功能的渦街流量計即可。開(kāi)啟流量計溫度傳感器，實(shí)時(shí)檢測所測蒸汽溫度，從而得到對應密度值。

2.過(guò)熱蒸汽在線(xiàn)密度補償

過(guò)熱蒸汽是將飽和蒸汽進(jìn)行再加熱后獲得的一種具有特殊品質(zhì)的蒸汽。它打破了飽和蒸汽所固有的溫度與壓力嚴格一一對應的關(guān)系。在流量測量過(guò)程中可以將過(guò)熱蒸汽作為單一介質(zhì)看待。過(guò)熱蒸汽的密度是其溫度和壓力的綜合函數。在渦街流量計訂購時(shí)要選擇溫度、壓力補償型。在實(shí)際使用時(shí)，同時(shí)開(kāi)啟溫度、壓力傳感器實(shí)時(shí)測量蒸汽溫度、壓力值，密度值可以根據過(guò)熱蒸汽密度表或密度計算公式準確計算獲得。

三、渦街流量計實(shí)際應用中的密度補償

1.渦街流量計測量原理

渦街流量計是應用流體振蕩原理來(lái)測量流量的，流體在管道中經(jīng)過(guò)渦街流量傳感器時(shí)，在三角柱的漩渦發(fā)生體后上下交替產(chǎn)生正比于流速的兩列旋渦，旋渦的釋放頻率與流過(guò)漩渦發(fā)生體的流體平均速度及漩渦發(fā)生體特征寬度有關(guān)，可用下式表示：

f=St•v/

式中：f—旋渦釋放頻率，

ν—流過(guò)漩渦發(fā)生體的流體平均速度，m/s；

d—旋渦發(fā)生體特征寬度，m

St—為斯特羅哈數，無(wú)量綱。

St的數值范圍為0.14-0.27。St是雷諾數的函數，St=f（1/Re）。當雷諾數Re在20000一7000000范圍內，St值約為0.2，因此，在測量中，要盡量滿(mǎn)足流體的雷諾數在20000-7000000，旋渦頻率f=0.2v/d。

由此可知，通過(guò)測量旋渦頻率就可以計算出流過(guò)漩渦發(fā)生體的流體平均速度v，再由公式QV=vA可以求得流量QV，其中，A為流體流過(guò)漩渦發(fā)生體的截面積，*終得到體積流量公式：

QV=πD2df/4Sr

當旋渦在發(fā)生體兩側產(chǎn)生時(shí)，利用壓電傳感器測處于流體流向垂直的交變升力變化，將升力的變化轉換為電的頻率信號，再將頻率信號進(jìn)行放大和整形，輸出體積流量值到二次儀表，進(jìn)行累積并顯示。

2.渦街流量計密度補償方法。

渦街流量計要實(shí)現在線(xiàn)密度補償，有兩種方式可實(shí)現。

一種是通過(guò)分別安裝溫度、壓力儀表和智能積算儀與渦街流量計組合實(shí)現流量在線(xiàn)溫壓補償，第二種是通過(guò)溫壓補償型渦街流量計來(lái)實(shí)現。

（1）渦街流量計集成溫度、壓力、頻率傳感器，以實(shí)現溫度、壓力、頻率實(shí)時(shí)檢測。溫度、壓力、頻率信號通過(guò)自身轉換器進(jìn)行信號處理、補償運算，來(lái)減小測量誤差。在孔板流量計測量蒸汽流量時(shí)，通常采用分別安裝溫度、和壓力儀表來(lái)進(jìn)行溫度壓力補償可解決上述問(wèn)題。但在渦街流量計應用于蒸汽計量中，不必那么麻煩，可通過(guò)選購集溫度、壓力補償功能于一體的渦街流量計完成溫壓補償要求，輸出的流量便是*度更高的補償后的質(zhì)量流量值。

（2）軟件功能修正。渦街流量計一旦出廠(chǎng)后，體積流量只與測量頻率有關(guān)，但實(shí)際蒸汽計量中要求記錄質(zhì)量流量，根據公式QM=QV•ρOP可知，實(shí)際測量應用中，必須知道實(shí)時(shí)密度方可實(shí)現質(zhì)量測量?？梢?jiàn)，實(shí)時(shí)密度檢測是關(guān)鍵。渦街流量計軟件中做有兩種模型密度修正辦法：

飽和蒸汽：溫度查密度表；

過(guò)熱蒸汽：溫度、壓力查密度表；

兩種模型是針對測量蒸汽用的，它是將蒸汽密度表格直接做到軟件中，只要知道介質(zhì)溫度、壓力，就進(jìn)行密度查詢(xún)，并結合測體積流量進(jìn)行自動(dòng)計算，實(shí)現質(zhì)量流量檢測。

在實(shí)際蒸汽計量應用中，蒸汽的計量大多采用渦街流量計和孔板流量計兩種計量?jì)x表，但要做到計量，必須進(jìn)行在線(xiàn)密度補償。飽和蒸汽采用溫度或壓力補償，溫度補償較壓力補償更節省投資，過(guò)熱蒸汽則采用溫度、壓力同時(shí)參與補償。選用合適的補償方式，可使計量誤差消除或降到很小。

具體內容詳見(jiàn)：金嶺儀表