渦街流量計蒸汽密度補償?shù)膶崿F(xiàn)方法
概述
蒸汽作為一種十分特殊的介質(zhì)，在流量計量過程中會表現(xiàn)出特殊的現(xiàn)象和問題。其中最關(guān)鍵的問題是蒸汽密度值偏離設計值過多，給測量結(jié)果帶來的顯著的測量誤差，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一定的困難。
二、一次性補償實現(xiàn)方法
首先確定蒸汽的工作參數(shù)—溫度和壓力，根據(jù)工作參數(shù)確定蒸汽工作狀態(tài)下的密度，將該密度作為將來流量測量過程中蒸汽的唯一密度進行孔板計算。在工作中不再對蒸汽的實際變化進行補償或修正，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(shù)與設計時的設定值保持一致，蒸汽流量測量的準確性是可以得到保證的。如果實際工作條件下參數(shù)有所偏離，甚至偏離很大，則測量結(jié)果的偏差就可能很大。
一次性補償方法，在自動檢測技術(shù)發(fā)展初期所采用的計量方式，測量結(jié)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(jié)流裝置設計手冊中仍然在使用。
三、在線密度補償實現(xiàn)方法
隨著微電子技術(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(shù)據(jù)存儲功能、數(shù)字濾波功能、輸出功能、數(shù)字通訊功能等等都能夠容易地實現(xiàn)。因此，在線密度補償己經(jīng)成為蒸汽計量儀表一種必不可少的基本功能而被廣泛的使用。
1.飽和蒸汽在線密度補償。
飽和蒸汽的溫度與壓力之間有著嚴格的一一對應關(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(shù)。根據(jù)飽和蒸汽的溫度值或者是壓力值的大小，通過查表法或公式計算法（IFC1967或IAPW-1997）可得到實時密度值。
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。開啟流量計溫度傳感器，實時檢測所測蒸汽溫度，從而得到對應密度值。
2.過熱蒸汽在線密度補償
過熱蒸汽是將飽和蒸汽進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。在流量測量過程中可以將過熱蒸汽作為單一介質(zhì)看待。過熱蒸汽的密度是其溫度和壓力的綜合函數(shù)。在渦街流量計訂購時要選擇溫度、壓力補償型。在實際使用時，同時開啟溫度、壓力傳感器實時測量蒸汽溫度、壓力值，密度值可以根據(jù)過熱蒸汽密度表或密度計算公式準確計算獲得。
四、渦街流量計實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測量流量的，流體在管道中經(jīng)過渦街流量傳感器時，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/d
式中：f—旋渦釋放頻率，
ν—流過漩渦發(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(shù)，無量綱。
St的數(shù)值范圍為0.14-0.27。St是雷諾數(shù)的函數(shù)，St=f（1/Re）。當雷諾數(shù)Re在20000一7000000范圍內(nèi)，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20000-7000000，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為流體流過漩渦發(fā)生體的截面積，最終得到體積流量公式：
QV=πD2df/4Sr
當旋渦在發(fā)生體兩側(cè)產(chǎn)生時，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(zhuǎn)換為電的頻率信號，再將頻率信號進行放大和整形，輸出體積流量值到二次儀表，進行累積并顯示。
2.渦街流量計密度補償方法。
渦街流量計要實現(xiàn)在線密度補償，有兩種方式可實現(xiàn)。
一種是通過分別安裝溫度、壓力儀表和智能積算儀與渦街流量計組合實現(xiàn)流量在線溫壓補償，第二種是通過溫壓補償型渦街流量計來實現(xiàn)。
（1）渦街流量計集成溫度、壓力、頻率傳感器，以實現(xiàn)溫度、壓力、頻率實時檢測。溫度、壓力、頻率信號通過自身轉(zhuǎn)換器進行信號處理、補償運算，來減小測量誤差。在孔板流量計測量蒸汽流量時，通常采用分別安裝溫度、和壓力儀表來進行溫度壓力補償可解決上述問題。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，輸出的流量便是精確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后，體積流量只與測量頻率有關(guān)，但實際蒸汽計量中要求記錄質(zhì)量流量，根據(jù)公式QM=QV•ρOP可知，實際測量應用中，必須知道實時密度方可實現(xiàn)質(zhì)量測量。可見，實時密度檢測是關(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，就進行密度查詢，并結(jié)合測體積流量進行自動計算，實現(xiàn)質(zhì)量流量檢測。
在實際蒸汽計量應用中，蒸汽的計量大多采用渦街流量計和孔板流量計兩種計量儀表，但要做到精準計量，必須進行在線密度補償。飽和蒸汽采用溫度或壓力補償，溫度補償較壓力補償更節(jié)省投資，過熱蒸汽則采用溫度、壓力同時參與補償。選用合適的補償方式，可使計量誤差消除或降到很小。
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