温压补偿涡街流量计在能源计量中的应用及前景

温压补偿涡街流量计在能源计量中的应用及前景

涡街流量计是国内外近一、二十年迅速得到了广泛的应用的一种新型的计量仪表，大有逐步替代传统的节流装置＋差压变送器组成的流量测量仪表的趋势，它之所以倍受青睐，是因为它的性价比高、测量准确、量程比宽及维护简单等特点决定的。

　　但是，普通的涡街流量计和其它类型的流量计 一样，都有一个明显的缺点，那就是在蒸汽或气体流量测量中，如果工艺状况变化太大，导致其密度值不恒定，偏离设计值过多，将带来很大的误差。而我们在实际的能源计量工作中，这种情况遇到很多，由于各方面的原因，有些管道内的蒸汽或气体不可能同设计值一样，恒定在一个温度值和压力值不变，总是有很大的波动。因此我们不得不在流量计前后加装压力传感器和温度传感器，再将信号送入二次显示仪表 进行温压补偿以修正密度，来减小测量误差。但是这样做带来了安装、维护及成本等诸多问题。

　　因此，我们希望有一种集成度高的涡街流量计 来解决此问题。今年，我们试用了江苏鸿瑞仪表公司 的集高精度温度、压力、流量传感器和智能流量软件计算于一体的涡街流量计，从投用到现在，应用的效果非常好。下面，我简单介绍一下这种四合一的涡街流量计：

一、原理及结构
1、测量原理：温度传感器、压力传感器及流量传感器将分别检测到的信号送入表头电路板，电路部分对这三组信号分别进行处理，并通过自身的软件，自动地利用测得的温度、压力值，换算或查出出工况下的密度值，再修正到流量值里，最后以电流或频率的形式输出到二次显示仪表。在某些不便提供电源的场所，还可选用电池供电的就地指示型，此时成本更加低廉，因为二次显示仪表都可以省去。

2、结构及构成
　　一种四合一的涡街流量计，在三角挡体的后面便是流量传感器，可以测量涡街的旋涡频率，它可以是压电式，也可以是电容式（电容式的性能更佳）；再往下游安装有温度传感器，用以测量管道内的介质温度；在三角挡体前安装的是压力传感器，用来测量管道内的介质压力，三个传感器的输出信号都接到了表头电路部分，由其统一处理。

　　综上所述，这种涡街流量计已经实现了三种传感器与电路软件的统一集成，即四者合为一体。

二、密度补偿

　　首先，让我们分析一下为什么要对测量气体或蒸汽进行密度补偿。众所周知，涡街流量计所直接测得的都是工况下的体积流量，我们对气体、蒸汽等一般都是以质量流量来结算，这就涉及密度问题，也就是说，我们执行了下面的数学模型：
　　　　　　　　　　　　　W　＝　Q·ρ
其中：
　　W：质量流量；
　　Q：工况下的体积流量；
　　ρ：工况下的密度；
　　下面举个例子来说明密度的重要性。在过热蒸汽流量测量中，假定设计工况下的压力为10kgf/cm2（A）、温度为300℃，此时的流量为30t/h（W设），查密度表ρ＝3.800kg/m3。而实际工况下的压力却在10.0～1110kgf/cm2（A）、温度在300～320℃的范围内波动，亦即工况下密度最高可达4.191kg/m3　（ρ1），最低可达3.660kg/m3　（ρ2），那么此时流量的指示值为：
　　W1＝ρ1/ρ·W设＝4.191÷3.800×30＝33.09t
　　W2＝ρ2/ρ·W设＝3.660÷3.800×30＝28.89t
　　亦即实际上的蒸汽流量应该在28.89～33.09t/h的范围内变化，此时与设计值相比，其误差：
　　σ平均＝σ1＋σ2　＝（W1－W设）/ W设 ＋（W2－W设）/ W设　
＝（28.89－30）/30＋（33.09－30）/30＝6.6%
　　此时误差大小显而易见，说明密度如果搞不准，将会给影响最终的质量流量指示，带来较大的偏差。由于实际工艺状况的波动性，我们就必需加温压补偿以进行随时的密度修正。
　　该涡街流量计的软件中做的有三种模型的密度修正办法：
1．饱和蒸汽：温度查密度表；
2．过热蒸汽：温度、压力查密度表；
3．一般气体数学模型：
　　ρ＝ρ标×（P+0.1013）×106　/（T+273.15）

　　前两种模型是针对测量蒸汽用的，它是将蒸汽密度表格直接做到软件中，流量计只要测得介质的温度、压力，就可智能地进行密度查询，并结合测得的体积流量进行自动计算，从而指示出质量流量。第三种模型主要是针对一般气体的，从公式中可以看出，它是在测得介质的温度、压力后，根据事先输入的标况下的密度值，智能地换算成工况下的密度值，然后再结合测得的体积流量进行自动计算，从而指示出质量流量的。

三、性能指标

　　这种四合一的涡街流量计，具有以下卓越的性能：

1．性价比高：这种涡街流量计价格只比老的流量计贵了不到1/3，但其性能却远远超过了后者。2．测量准确度高：一方面，与普通的涡街流量计相比，在测量蒸汽或气体时，由于采用了温压补偿，修正了密度，其测量准确度大大提高，这一点可在例子中明确见证；另一方面，由于软件的功能，可在涡街流量计校验时进行8段流量非线性修正，其准确度等级在理论上可达到0.2～0.5%，3．量程比宽：它最高可达30：1。4．热量损失小：因其无须伴热，据有关资料显示，在测量蒸汽流量时，它的热量损耗只是同口径孔板流量计的1/15，非常有待于节能。5．维护量小：其静密封点仅为5处；三个传感器均可拆卸，容易更换，故障判断简单；并由于减少了单元仪表，故障点也下降，很容易维护。6．成本低廉：由于集三种传感器和软件于一体，很自然就降低了成本。

四、结束语

　　在应用了这种集成后的涡街流量计 ，取得了较好的计量效果的前提下，在分析了它的原理、结构和性能后，我们不难看出，这种新款的涡街流量计将会成为同类流量计中的佼佼者，它将以高的性价比和高的准确度等级而拥有加广阔的市场，甚至会成为将来流量测量的主流产品，我们现在也正在积极推广应用这种新型的涡街流量计。