圖1 可(kě)測最低流速與流體密度及口徑的(de)關系

2 渦街(jiē)流量計的(de)可(kě)測最大(dà)

目前市場(chǎng)上供應的(de)渦街(jiē)流量計，最小口徑爲DN15。最大(dà)口徑，國産産品有DN600，但口徑大(dà)了(le)之後，分(fēn)辨力較低，所以國外儀表公司一般隻提供DN300 及以下(xià)的(de)産品。

相比之下(xià)，節流式差壓流量計，從口徑小的(de)内孔闆流量計到口徑大(dà)到1 m 的(de)标準節流式差壓流量計，品種規格一應俱全[2]。

3 渦街(jiē)流量計在使用(yòng)上還(hái)有困難

安裝流量計的(de)管道或工業現場(chǎng)，難免有些振動，有些還(hái)較強烈，例如有些壓縮機、鼓風機廠房(fáng)内，不僅管道振得(de)很厲害，甚至整個(gè)廠房(fáng)連同廠房(fáng)周圍的(de)道路都振得(de)很厲害。

渦街(jiē)流量計是一種流體振蕩型儀表，其工作原理(lǐ)是流體流過旋渦發生體後，産生與流速成正比的(de)旋渦，旋渦的(de)個(gè)數被傳感器檢知，輸出與旋渦個(gè)數相等的(de)脈沖。

當管道或環境有振動時(shí)，這(zhè)種振動也(yě)同樣作用(yòng)在傳感器上，産生相應的(de)電信号，當這(zhè)種電信号的(de)幅值大(dà)到一定的(de)程度而高(gāo)于分(fēn)辨阈值後，也(yě)就混在旋渦産生的(de)電信号裏，經放大(dà)、整形而送到輸出端，使輸出頻(pín)率偏高(gāo)，而若實際流量爲零，則表現爲“無中生有”。

渦街(jiē)流量計的(de)耐振性與其本身品質有關，按不同原理(lǐ)制造的(de)渦街(jiē)流量計，其耐振性也(yě)不同，一般說來(lái)，用(yòng)電容式傳感器制造出來(lái)的(de)渦街(jiē)流量計要比用(yòng)壓電傳感器生産出來(lái)的(de)儀表耐振性優越。不同品牌的(de)渦街(jiē)流量計，甚至同一個(gè)品牌但口徑不同、型号不同的(de)産品，其耐振性也(yě)不同。

例如某外國知名品牌在中國組裝的(de)産品，DN80 及DN80 以下(xià)的(de)渦街(jiē)流量計，耐振性較好，能耐受1g 振動，而大(dà)口徑渦街(jiē)流量計，耐振性就較差，DN≥150 時(shí)，不用(yòng)說管道振動，就是在(一體式儀表)放大(dà)器盒旁邊用(yòng)力拍(pāi)手，儀表輸出都會應聲升高(gāo)。

渦街(jiē)流量計的(de)耐振性同其安裝位置也(yě)有關系，盡管儀表說明(míng)書(shū)中說，渦街(jiē)流量計既可(kě)垂直安裝也(yě)可(kě)水(shuǐ)平安裝，但在實踐中發現，水(shuǐ)平安裝(即發生體處于水(shuǐ)平位置)的(de)儀表，耐振性明(míng)顯降低。

渦街(jiē)流量計在被測流體流速很低和(hé)零流量時(shí)，耐振性較差。這(zhè)是因爲旋渦對(duì)傳感器的(de)推力，同管道中流體流速的(de)平方成正比。被測流體流速很低和(hé)零流量時(shí)，旋渦對(duì)傳感器的(de)推力小，産生的(de)信号幅值低，因此信噪比也(yě)小，振動産生的(de)信号較顯著。

渦街(jiē)流量計的(de)耐振性同其所測介質的(de)密度還(hái)有關。因爲管道振動時(shí)，傳感器随管道一起振動，在被測介質爲液體時(shí)，由于包圍在傳感器周圍的(de)介質是液體，密度大(dà)，對(duì)傳感器本身有良好的(de)阻尼作用(yòng)，所以，傳感器受振所産生的(de)電信号幅值小，而如果包圍在傳感器周圍的(de)介質是氣體，則因阻尼較差，振動所産生的(de)電信号幅值大(dà)。

人(rén)們爲了(le)改善渦街(jiē)流量計的(de)耐振性進行了(le)長(cháng)期的(de)研究，采取了(le)一些措施，例如采用(yòng)雙傳感器法，頻(pín)譜信号處理(lǐ)(SSP)技術等，都收到了(le)一定效果。但在振動較強烈的(de)場(chǎng)所，渦街(jiē)流量計應用(yòng)還(hái)有困難。相比之下(xià)，節流式差壓流量計卻要優越得(de)多(duō)。

4 節流式差壓流量計具有較好的(de)适應性

濕蒸汽從嚴格的(de)意義上來(lái)說，是屬兩相流體，當濕度較小時(shí)，例如幹度在95％以上時(shí)，對(duì)渦街(jiē)流量計和(hé)差壓式流量計影(yǐng)響均不大(dà)，即流量計能正常工作，隻是測量誤差稍大(dà)，但濕度大(dà)到一定程度，對(duì)各種流量計均有較大(dà)影(yǐng)響，但影(yǐng)響的(de)程度卻有顯著差異。

人(rén)們在用(yòng)渦街(jiē)流量計測量濕蒸汽流量時(shí)，會出現一種“漏脈沖”現象，即在濕度不大(dà)，可(kě)以将蒸汽近似看作幹蒸汽時(shí)，渦街(jiē)流量計的(de)輸出脈沖，與流過發生體的(de)流體體積(流速)成正比，而濕度大(dà)到一定程度，這(zhè)種正比關系就不成立了(le)，輸出脈沖數比應有脈沖數明(míng)顯減少，如果濕度進一步增大(dà)，甚至完全沒有脈沖輸出，這(zhè)就是所謂的(de)“漏脈沖”現象。

關于這(zhè)種漏脈沖現象的(de)機理(lǐ)，目前尚未見有資料作深入的(de)分(fēn)析，但這(zhè)種現象是客觀存在的(de)。

應用(yòng)節流式差壓流量計來(lái)測量飽和(hé)蒸汽流量，有時(shí)也(yě)會碰到蒸汽帶水(shuǐ)的(de)情況，當流量計安裝在水(shuǐ)平管道上時(shí)，管道底部會出現分(fēn)層流動的(de)水(shuǐ)。儀表制造廠一般在孔闆的(de)下(xià)部開一個(gè)疏水(shuǐ)孔，以防凝結水(shuǐ)在節流件前面集聚，影(yǐng)響流通(tōng)截面。在國家标準中，還(hái)給出了(le)這(zhè)種疏水(shuǐ)孔所引入的(de)誤差計算(suàn)和(hé)修正方法[3]。對(duì)于安裝在垂直管道上的(de)節流式差壓流量計，則勿需開疏水(shuǐ)孔，但由蒸汽帶水(shuǐ)所引起的(de)誤差是客觀存在的(de)。因此，這(zhè)裏所說的(de)“具有較好的(de)适應性”隻是相對(duì)于渦街(jiē)流量計而言。

5 輕微的(de)流動脈動對(duì)差壓式流量計無明(míng)顯影(yǐng)響

流動脈動常見于工業管流，從現場(chǎng)儀表往往看不出流動脈動的(de)存在，因而往往不被人(rén)們所注意。

流動脈動對(duì)大(dà)多(duō)數流量測量儀表都有影(yǐng)響，使之示值升高(gāo)，但影(yǐng)響的(de)程度有很大(dà)差别。

流動脈動作用(yòng)在渦街(jiē)流量計的(de)傳感器探頭上，脈動的(de)推力使之産生相應的(de)脈沖輸出，因而使渦街(jiē)流量計示值出現大(dà)幅度的(de)升高(gāo)，有時(shí)甚至是成數倍的(de)升高(gāo)[4]。

流動脈動影(yǐng)響渦街(jiē)流量計的(de)最常見的(de)例子是安裝在減壓閥後面的(de)渦街(jiē)流量計，流量示值因脈動而大(dà)幅度升高(gāo)。

一個(gè)熱(rè)力公司要向爲數衆多(duō)的(de)熱(rè)用(yòng)戶供汽，其供汽的(de)最高(gāo)壓力和(hé)最高(gāo)溫度主要受鍋爐規格制約，而最低壓力，卻要受到用(yòng)戶的(de)制約。即供汽壓力值要求最高(gāo)的(de)用(yòng)戶決定了(le)管網的(de)最低壓力。而對(duì)于另外一些用(yòng)戶，這(zhè)一供汽壓力又嫌太高(gāo)，于是在蒸汽總管進入用(yòng)戶界區(qū)之後，增設一個(gè)減壓站。

蒸汽減壓站的(de)減壓(穩壓)功能主要由一個(gè)蒸汽直接作用(yòng)壓力調節閥承擔。這(zhè)個(gè)調節閥兩端壓差大(dà)小不一，調節閥閥芯閥座的(de)結構形式也(yě)有很大(dà)差異，在調節閥兩端壓差較大(dà)，而相對(duì)流量較小時(shí)，閥門開度很小，這(zhè)時(shí)閥芯和(hé)閥座間的(de)流體流速很高(gāo)，于是在閥門出口處很容易産生旋渦。當閥門開度小于一定值(例如5％)時(shí)，甚至出現閥芯不停地抖動，引起流動脈動。

流動脈動對(duì)差壓式流量計的(de)影(yǐng)響是通(tōng)過三個(gè)途徑，即①平方根誤差；②慣性影(yǐng)響；③對(duì)流出系數的(de)影(yǐng)響，三個(gè)因素共同作用(yòng)，使節流式差壓流量計的(de)示值升高(gāo)，其脈動附加不确定度的(de)估算(suàn)可(kě)查閱有關文獻[3]。但其影(yǐng)響程度要比渦街(jiē)流量計輕得(de)多(duō)。

6 在低雷諾數測量條件下(xià)，差壓流量計有較好的(de)适應性

在被測流體粘度較高(gāo)，例如比水(shuǐ)大(dà)數倍的(de)使用(yòng)條件下(xià)，渦街(jiē)流量計要慎用(yòng)，因爲渦街(jiē)流量計保證測量精确度的(de)最小雷諾數爲20 000，而雷諾數低于5 000 時(shí)，就可(kě)能沒有穩定的(de)旋渦産生。

标準孔闆流量計的(de)最新國際标準ISO5167:2003(E)，所提供的(de)計算(suàn)公式，在雷諾數大(dà)于等于4 000 後就能保證測量精确度[5]，雷諾數小于4 000 後，測量精确度降低，但不會像流體振蕩式流量計那樣，因停止振蕩而輸出全無。

7 節流式差壓流量計計檢定方便

用(yòng)于貿易結算(suàn)等用(yòng)途的(de)流量計，國家規定執行強制檢定。對(duì)于業主單位來(lái)說，完成流量計的(de)周期檢定是一項重要的(de)法定任務。于是，檢定是否方便也(yě)成了(le)儀表選型時(shí)要考慮的(de)重要方面。

渦街(jiē)流量計的(de)檢定，要放在流量标準裝置上進行，不僅拆裝、搬運、送檢麻煩，而且爲了(le)檢定要停用(yòng)較長(cháng)的(de)時(shí)間。而節流式差壓流量計由于規程規定可(kě)以用(yòng)幾何檢定法進行檢定，因此，可(kě)在現場(chǎng)找到合适的(de)場(chǎng)所進行檢定，既省時(shí)間又省檢定成本。

8 流量計口徑較大(dà)時(shí)，差壓式流量計較便宜節流式差壓流量計的(de)成本由節流裝置、差壓變送器及附屬裝置組成，當儀表口徑增大(dà)時(shí)，隻需節流裝置放大(dà)，因此，成本上升不明(míng)顯，由于此原因，在儀表口徑較大(dà)時(shí)，尤其是在流體溫度較高(gāo)(t >300℃)時(shí)，節流式差壓流量計的(de)價格優勢尤爲明(míng)顯。

9 節流式差壓流量計變更測量範圍較方便

流量計在安裝完畢投入使用(yòng)時(shí)，總會發現一定比例的(de)儀表流量測量範圍選得(de)不合适，不是太小就是太大(dà)。尤其是在從未安裝過流量計的(de)管道上，提條件的(de)人(rén)員(yuán)生怕提得(de)太小不夠用(yòng)，層層加碼，往往将流量上限取得(de)太高(gāo)。儀表投入運行時(shí)才發現，實際流量比原來(lái)估計的(de)流量小得(de)多(duō)，對(duì)于選用(yòng)渦街(jiē)流量計的(de)測量系統，甚至會發現流量傳感器無脈沖輸出。對(duì)于選用(yòng)節流式差壓流量計的(de)設計中，流量示值有時(shí)隻有滿度值的(de)20%～30％。作爲預防措施，有經驗的(de)設計人(rén)員(yuán)，往往将差壓上限選在适中的(de)數值，例如低壓蒸汽，選差壓上限爲40～60 kPa，這(zhè)樣，當開表後如果發現實際流量略微超過滿量程或相對(duì)示值偏低，就可(kě)對(duì)差壓上限進行重新計算(suàn)，然後用(yòng)手持終端重新設置差壓變送器的(de)測量上限。而對(duì)于旋渦流量計，一旦發現口徑選的(de)不合适，隻能用(yòng)更換一次表的(de)方法去解決。

要換一台口徑與原設計不同的(de)渦街(jiē)流量計，對(duì)于一個(gè)使用(yòng)大(dà)量儀表的(de)老企業來(lái)說，或許不是一件困難的(de)事，因爲總有一些備表，而對(duì)于一個(gè)新企業、小企業或工程公司來(lái)說，就是一件困難的(de)事。

10 結束語

節流式差壓流量計的(de)主要不足是範圍度不夠大(dà)，較長(cháng)的(de)引壓管線導緻安裝麻煩，而且易漏、易堵、易凍結，易引起差壓信号的(de)傳遞失真。近些年的(de)改進主要有：

① 差壓變送器的(de)精度等級得(de)到大(dà)幅度提高(gāo)，從早先的(de)1.5 級提高(gāo)到後來(lái)的(de)0.5 級，再到現在的(de)0.1 級甚至0.75 級。在相對(duì)流量低于30％時(shí)，節流裝置送出的(de)差壓信号也(yě)能到精确測量，從而有利于流量測量範圍度的(de)擴大(dà);

② 流量顯示儀表的(de)改進，不僅使顯示儀表精确度得(de)以提高(gāo)，更重要的(de)是：制約節流式差壓流量計範圍度擴大(dà)的(de)流出系數非線性和(hé)可(kě)膨脹性系數影(yǐng)響得(de)到補償，從而使節流式差壓流量計的(de)系統精确度大(dà)大(dà)提高(gāo)，範圍度可(kě)擴大(dà)到10:1[6];

③ 對(duì)引壓管線的(de)改進體現在一體化(huà)節流式流量計上。在一體化(huà)節流式差壓計中，引壓管縮得(de)很短，所以，改進前存在的(de)易漏、易堵、易凍結，差壓信号傳遞失真問題，安裝工程量大(dà)等問題均得(de)到解決;

④ 新的(de)計算(suàn)公式，使一次元件測量不确定度進一步減小。這(zhè)主要體現在新的(de)國際标準ISO5167:2003(E)上