浅谈蒸汽测量中用涡街流量计代替孔板的可行性

1、涡街流量计与孔板流量计目前的技术水平

　　 涡街流量计主的基本结构由涡街发生体、检测元件、信号处理放大电路组成，目前对于涡街发生体的研究已达到相当完善的程度，以三角型发生体为最佳型体，检测元件有热敏电阻、应变片、压电晶体、差动电容、超声波等。信号处理部分有许多已微机化。涡街流量计具有安装方便（可直接在管道上安装）、体积小、互换性强、长期运行精度高，可适用于大多数液体、气体和蒸气测量。目前世界市场的涡街流量计的销售额每年递增30%左右。
　　 目前，孔板流量计的技术发展水平仍以确定的经验公式为基础，1980年国际标准化组织将R541与R781两个标准合并成标准ISO5167（1980）。孔板节流装置由于结构简单，造价低、可靠等优点，它几乎适用于所有介质测量，而与之配套的差压变送器发展迅速，使其本身具有的不足得以弥补。
　　
2、涡街流量计与孔板流量计综合性能评价

　　 孔板流量计（简称孔板）由节流件取压装置和差压变送器组成，导压管对于易冻的场所需要有伴热措施，一个流量测量回路静密封点为20个左右，使用中存在如下问题：易冻、易堵、易漏、伴热容易造成差压变送器器件老化、某些场合导压管需加隔离液，由于伴热或工艺操作不稳，正、负导压管隔离液液线常常不等，产生液柱差，使流量指示不准。
　　 以上都会使流量系数发生变化，测量精度降低,管缩短导压管把差压变送器直接安装在管道上，但仍有流动的死区。涡街流量计（简称涡街）只有3个静密封点，不易泄漏 ，没有流动的死区，不需伴热保温，不受流体重度、温度、压力、和粘度等影响，流量系数长期不变。但涡街在有振动场合使用时，会使流量测量不准。目前，市场上已推出抗振型的涡街，来克服振动对流量测量不准的影响。
　　 （1）初步投资
　　 一台进口涡街大约2万元人民币（DN15-DN50），而一台节流装置包括差压变送器、孔板及法兰、导压管、阀门、保温箱或保护箱也需1.5万元人民币，从长远观点看、采用涡街仍然是合算的。
　　 （2）安装费用
　　 涡街安装简单，只需保证流量计前后有一定的直管段即可，孔板直线段、同心度、导压管、变送器、保温箱都有一定的安装要求、安装费用是涡街的数倍。
　　 （3）维护费用
　　 涡街除在计量上要求周期性标定外，一般不会出现故障，而孔板则不然，消漏，定期排污，灌隔离液，更换导压管、阀门、保温、清洗孔 板等，有一定的维护量。如200套流量孔板测量回路（需保温伴热），每二年，保温伴热系统改造就得投入一定的维修费，这还不包括差压变送器的更新，孔板更新费用。算下来足可以买一定数量的进口涡街.
　　 （4）运行成本
　　 1.蒸气消耗费用：如200套流量孔板测量回路（需保温伴热），每 个伴热点耗汽0.02t/h，如果每年平均按4300小时计算，蒸汽费用为40元/吨，则每年需消耗汽费用大约为68.8万元,每个回路每年耗费用为0.344万元。
　　 2.能耗费用：涡街的压力损失比孔板小，约是孔板的1/15。因此，长期的运行对泵及风机能耗费少。孔 板是涡街的15倍，当用于气体或蒸汽流量测量时，由于密度小，同一管径体积流量大，压力损失更是严重，耗能费更高。
　　 3.泄漏排污费：排污费视排污次数，一般为每年约20次左右，排出的污物及物料污染大气环境，污水超标，环保部门也要对其罚款。
　　 （5）长期运行精度
　　 孔板的设计系统精度1.5%-2.5%，由于差压与流量是菲线性关系，当流量低于30%时，误差增大，气体太为严重，另一方面，由于使用介质的长期磨损，锐角变钝，使流量系数发生变化，也是影响精度的一个重要原因。
　　 由于涡街的特殊结构，当精度经实际确定后（约为0.5%-1%测量值），精度几乎是不变的。
　　 （6）可互换性
　　 同一台涡街可测量气体、液体及蒸汽的流量，电子线路板及敏感元件对不同吕径的流量计来说都有是通用的，信号输出通常有三种形式：脉冲、模拟及数字信号。可以通过电路板的开关来切换，用户可随时根据自己的需要切换到另一种输出信号。更改量程也很容易，对模拟输出来说，只需改变输入的脉冲频率行了。孔板则不然，孔径是为特定的介质而设计的，互换性差，改变量程也比较困难，需重新计算孔板。
　　 （7）量程比
　　 由于涡街的输出频率与流量成线性关系，则流量的量程比可达20：1－80：1，例如：Foxboro公司的涡街流量计测量气体及蒸气的量程比为80：1，测量液体的量程比为40：1，能适应工艺流量测量量程较大的要求，精度仍能保证。差压流量计的差压与流量成非线性关系，在小流量时测量不准，量程比只有3：1－5：1。如果扩大量程比，必须设法提高差压变送器的精度。
　　 （8）可靠性
　　 现在有种更为可靠的涡街出现，它在一个表体上安装了两套电子线路、两套敏感元件，且相互独立，可用于重要的流量测量场合，差压式流量计难以做到这点。
　　 （9）节能效果
　　 如蒸气用量为120t/h,压力为3.9Mpa,温度为445oC,如果用孔 板测量蒸气，造成压力损失为0.03-0.05Mpa，如按0.03Mpa算，这块孔 板所豪耗电能为82kW，按一年300天计，每年耗电59万kW/h折算标准煤为68.5t,如果采用涡街能耗仅为孔 板的1/15-1/20,若以1/20计，则每年仅耗煤3.34吨，仅占孔 板能耗的3.33%。
　　 （10）一次元件的流量特性对控制系统产生的影响
　　 由于涡街的输出频率与流量成线性关系，当它与调节阀，调节器级成一个控制系统时，相当于一个时滞和时间常数都小到可忽略的一个滞后环节，可视为比例环节，广义对象的特性完全取决于回路中其他环节，对控制系统几无影响，
　　 孔板则不然，由于它的输出与流量成线性关系，回路增益随着流量而变化 ，虽然利用调节阀的流量特性来补偿广义对象的线性影响，但效果并不明显，因此，必须引入开方器，开方器的引入虽然使广义对象的特性不随工作点而变化，明显改变了调节品质，但在小流量时反应快、灵敏、容易引起系统，调节误差增大。

　　 综上所述，涡街在许多流量测量中用涡街来代替孔板是可行的， 既省钱又省力，它确实给流量测量来许多好处。