圖1 可測最低流速與流體密度及口徑的關(guān)系

2 渦街流量計(jì)的可測最大

目前市場上供應(yīng)的渦街流量計(jì)，最小口徑為DN15。最大口徑，國產(chǎn)產(chǎn)品有DN600，但口徑大了之后，分辨力較低，所以國外儀表公司一般只提供DN300 及以下的產(chǎn)品。

相比之下，節(jié)流式差壓流量計(jì)，從口徑小的內(nèi)孔板流量計(jì)到口徑大到1 m 的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流式差壓流量計(jì)，品種規(guī)格一應(yīng)俱全[2]。

3 渦街流量計(jì)在使用上還有困難

安裝流量計(jì)的管道或工業(yè)現(xiàn)場，難免有些振動，有些還較強(qiáng)烈，例如有些壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)廠房內(nèi)，不僅管道振得很厲害，甚至整個廠房連同廠房周圍的道路都振得很厲害。

渦街流量計(jì)是一種流體振蕩型儀表，其工作原理是流體流過旋渦發(fā)生體后，產(chǎn)生與流速成正比的旋渦，旋渦的個數(shù)被傳感器檢知，輸出與旋渦個數(shù)相等的脈沖。

當(dāng)管道或環(huán)境有振動時，這種振動也同樣作用在傳感器上，產(chǎn)生相應(yīng)的電信號，當(dāng)這種電信號的幅值大到一定的程度而高于分辨閾值后，也就混在旋渦產(chǎn)生的電信號里，經(jīng)放大、整形而送到輸出端，使輸出頻率偏高，而若實(shí)際流量為零，則表現(xiàn)為“無中生有”。

渦街流量計(jì)的耐振性與其本身品質(zhì)有關(guān)，按不同原理制造的渦街流量計(jì)，其耐振性也不同，一般說來，用電容式傳感器制造出來的渦街流量計(jì)要比用壓電傳感器生產(chǎn)出來的儀表耐振性優(yōu)越。不同品牌的渦街流量計(jì)，甚至同一個品牌但口徑不同、型號不同的產(chǎn)品，其耐振性也不同。

例如某外國知名品牌在中國組裝的產(chǎn)品，DN80 及DN80 以下的渦街流量計(jì)，耐振性較好，能耐受1g 振動，而大口徑渦街流量計(jì)，耐振性就較差，DN≥150 時，不用說管道振動，就是在(一體式儀表)放大器盒旁邊用力拍手，儀表輸出都會應(yīng)聲升高。

渦街流量計(jì)的耐振性同其安裝位置也有關(guān)系，盡管儀表說明書中說，渦街流量計(jì)既可垂直安裝也可水平安裝，但在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，水平安裝(即發(fā)生體處于水平位置)的儀表，耐振性明顯降低。

渦街流量計(jì)在被測流體流速很低和零流量時，耐振性較差。這是因?yàn)樾郎u對傳感器的推力，同管道中流體流速的平方成正比。被測流體流速很低和零流量時，旋渦對傳感器的推力小，產(chǎn)生的信號幅值低，因此信噪比也小，振動產(chǎn)生的信號較顯著。

渦街流量計(jì)的耐振性同其所測介質(zhì)的密度還有關(guān)。因?yàn)楣艿勒駝訒r，傳感器隨管道一起振動，在被測介質(zhì)為液體時，由于包圍在傳感器周圍的介質(zhì)是液體，密度大，對傳感器本身有良好的阻尼作用，所以，傳感器受振所產(chǎn)生的電信號幅值小，而如果包圍在傳感器周圍的介質(zhì)是氣體，則因阻尼較差，振動所產(chǎn)生的電信號幅值大。

人們?yōu)榱烁纳茰u街流量計(jì)的耐振性進(jìn)行了長期的研究，采取了一些措施，例如采用雙傳感器法，頻譜信號處理(SSP)技術(shù)等，都收到了一定效果。但在振動較強(qiáng)烈的場所，渦街流量計(jì)應(yīng)用還有困難。相比之下，節(jié)流式差壓流量計(jì)卻要優(yōu)越得多。

4 節(jié)流式差壓流量計(jì)具有較好的適應(yīng)性

濕蒸汽從嚴(yán)格的意義上來說，是屬兩相流體，當(dāng)濕度較小時，例如干度在95％以上時，對渦街流量計(jì)和差壓式流量計(jì)影響均不大，即流量計(jì)能正常工作，只是測量誤差稍大，但濕度大到一定程度，對各種流量計(jì)均有較大影響，但影響的程度卻有顯著差異。

人們在用渦街流量計(jì)測量濕蒸汽流量時，會出現(xiàn)一種“漏脈沖”現(xiàn)象，即在濕度不大，可以將蒸汽近似看作干蒸汽時，渦街流量計(jì)的輸出脈沖，與流過發(fā)生體的流體體積(流速)成正比，而濕度大到一定程度，這種正比關(guān)系就不成立了，輸出脈沖數(shù)比應(yīng)有脈沖數(shù)明顯減少，如果濕度進(jìn)一步增大，甚至完全沒有脈沖輸出，這就是所謂的“漏脈沖”現(xiàn)象。

關(guān)于這種漏脈沖現(xiàn)象的機(jī)理，目前尚未見有資料作深入的分析，但這種現(xiàn)象是客觀存在的。

應(yīng)用節(jié)流式差壓流量計(jì)來測量飽和蒸汽流量，有時也會碰到蒸汽帶水的情況，當(dāng)流量計(jì)安裝在水平管道上時，管道底部會出現(xiàn)分層流動的水。儀表制造廠一般在孔板的下部開一個疏水孔，以防凝結(jié)水在節(jié)流件前面集聚，影響流通截面。在國家標(biāo)準(zhǔn)中，還給出了這種疏水孔所引入的誤差計(jì)算和修正方法[3]。對于安裝在垂直管道上的節(jié)流式差壓流量計(jì)，則勿需開疏水孔，但由蒸汽帶水所引起的誤差是客觀存在的。因此，這里所說的“具有較好的適應(yīng)性”只是相對于渦街流量計(jì)而言。

5 輕微的流動脈動對差壓式流量計(jì)無明顯影響

流動脈動常見于工業(yè)管流，從現(xiàn)場儀表往往看不出流動脈動的存在，因而往往不被人們所注意。

流動脈動對大多數(shù)流量測量儀表都有影響，使之示值升高，但影響的程度有很大差別。

流動脈動作用在渦街流量計(jì)的傳感器探頭上，脈動的推力使之產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖輸出，因而使渦街流量計(jì)示值出現(xiàn)大幅度的升高，有時甚至是成數(shù)倍的升高[4]。

流動脈動影響渦街流量計(jì)的最常見的例子是安裝在減壓閥后面的渦街流量計(jì)，流量示值因脈動而大幅度升高。

一個熱力公司要向?yàn)閿?shù)眾多的熱用戶供汽，其供汽的最高壓力和最高溫度主要受鍋爐規(guī)格制約，而最低壓力，卻要受到用戶的制約。即供汽壓力值要求最高的用戶決定了管網(wǎng)的最低壓力。而對于另外一些用戶，這一供汽壓力又嫌太高，于是在蒸汽總管進(jìn)入用戶界區(qū)之后，增設(shè)一個減壓站。

蒸汽減壓站的減壓(穩(wěn)壓)功能主要由一個蒸汽直接作用壓力調(diào)節(jié)閥承擔(dān)。這個調(diào)節(jié)閥兩端壓差大小不一，調(diào)節(jié)閥閥芯閥座的結(jié)構(gòu)形式也有很大差異，在調(diào)節(jié)閥兩端壓差較大，而相對流量較小時，閥門開度很小，這時閥芯和閥座間的流體流速很高，于是在閥門出口處很容易產(chǎn)生旋渦。當(dāng)閥門開度小于一定值(例如5％)時，甚至出現(xiàn)閥芯不停地抖動，引起流動脈動。

流動脈動對差壓式流量計(jì)的影響是通過三個途徑，即①平方根誤差；②慣性影響；③對流出系數(shù)的影響，三個因素共同作用，使節(jié)流式差壓流量計(jì)的示值升高，其脈動附加不確定度的估算可查閱有關(guān)文獻(xiàn)[3]。但其影響程度要比渦街流量計(jì)輕得多。

6 在低雷諾數(shù)測量條件下，差壓流量計(jì)有較好的適應(yīng)性

在被測流體粘度較高，例如比水大數(shù)倍的使用條件下，渦街流量計(jì)要慎用，因?yàn)闇u街流量計(jì)保證測量精確度的最小雷諾數(shù)為20 000，而雷諾數(shù)低于5 000 時，就可能沒有穩(wěn)定的旋渦產(chǎn)生。

標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)的最新國際標(biāo)準(zhǔn)ISO5167:2003(E)，所提供的計(jì)算公式，在雷諾數(shù)大于等于4 000 后就能保證測量精確度[5]，雷諾數(shù)小于4 000 后，測量精確度降低，但不會像流體振蕩式流量計(jì)那樣，因停止振蕩而輸出全無。

7 節(jié)流式差壓流量計(jì)計(jì)檢定方便

用于貿(mào)易結(jié)算等用途的流量計(jì)，國家規(guī)定執(zhí)行強(qiáng)制檢定。對于業(yè)主單位來說，完成流量計(jì)的周期檢定是一項(xiàng)重要的法定任務(wù)。于是，檢定是否方便也成了儀表選型時要考慮的重要方面。

渦街流量計(jì)的檢定，要放在流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上進(jìn)行，不僅拆裝、搬運(yùn)、送檢麻煩，而且為了檢定要停用較長的時間。而節(jié)流式差壓流量計(jì)由于規(guī)程規(guī)定可以用幾何檢定法進(jìn)行檢定，因此，可在現(xiàn)場找到合適的場所進(jìn)行檢定，既省時間又省檢定成本。

8 流量計(jì)口徑較大時，差壓式流量計(jì)較便宜節(jié)流式差壓流量計(jì)的成本由節(jié)流裝置、差壓變送器及附屬裝置組成，當(dāng)儀表口徑增大時，只需節(jié)流裝置放大，因此，成本上升不明顯，由于此原因，在儀表口徑較大時，尤其是在流體溫度較高(t >300℃)時，節(jié)流式差壓流量計(jì)的價格優(yōu)勢尤為明顯。

9 節(jié)流式差壓流量計(jì)變更測量范圍較方便

流量計(jì)在安裝完畢投入使用時，總會發(fā)現(xiàn)一定比例的儀表流量測量范圍選得不合適，不是太小就是太大。尤其是在從未安裝過流量計(jì)的管道上，提條件的人員生怕提得太小不夠用，層層加碼，往往將流量上限取得太高。儀表投入運(yùn)行時才發(fā)現(xiàn)，實(shí)際流量比原來估計(jì)的流量小得多，對于選用渦街流量計(jì)的測量系統(tǒng)，甚至?xí)l(fā)現(xiàn)流量傳感器無脈沖輸出。對于選用節(jié)流式差壓流量計(jì)的設(shè)計(jì)中，流量示值有時只有滿度值的20%～30％。作為預(yù)防措施，有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)人員，往往將差壓上限選在適中的數(shù)值，例如低壓蒸汽，選差壓上限為40～60 kPa，這樣，當(dāng)開表后如果發(fā)現(xiàn)實(shí)際流量略微超過滿量程或相對示值偏低，就可對差壓上限進(jìn)行重新計(jì)算，然后用手持終端重新設(shè)置差壓變送器的測量上限。而對于旋渦流量計(jì)，一旦發(fā)現(xiàn)口徑選的不合適，只能用更換一次表的方法去解決。

要換一臺口徑與原設(shè)計(jì)不同的渦街流量計(jì)，對于一個使用大量儀表的老企業(yè)來說，或許不是一件困難的事，因?yàn)榭傆幸恍﹤浔?，而對于一個新企業(yè)、小企業(yè)或工程公司來說，就是一件困難的事。

10 結(jié)束語

節(jié)流式差壓流量計(jì)的主要不足是范圍度不夠大，較長的引壓管線導(dǎo)致安裝麻煩，而且易漏、易堵、易凍結(jié)，易引起差壓信號的傳遞失真。近些年的改進(jìn)主要有：

① 差壓變送器的精度等級得到大幅度提高，從早先的1.5 級提高到后來的0.5 級，再到現(xiàn)在的0.1 級甚至0.75 級。在相對流量低于30％時，節(jié)流裝置送出的差壓信號也能到精確測量，從而有利于流量測量范圍度的擴(kuò)大;

② 流量顯示儀表的改進(jìn)，不僅使顯示儀表精確度得以提高，更重要的是：制約節(jié)流式差壓流量計(jì)范圍度擴(kuò)大的流出系數(shù)非線性和可膨脹性系數(shù)影響得到補(bǔ)償，從而使節(jié)流式差壓流量計(jì)的系統(tǒng)精確度大大提高，范圍度可擴(kuò)大到10:1[6];

③ 對引壓管線的改進(jìn)體現(xiàn)在一體化節(jié)流式流量計(jì)上。在一體化節(jié)流式差壓計(jì)中，引壓管縮得很短，所以，改進(jìn)前存在的易漏、易堵、易凍結(jié)，差壓信號傳遞失真問題，安裝工程量大等問題均得到解決;

④ 新的計(jì)算公式，使一次元件測量不確定度進(jìn)一步減小。這主要體現(xiàn)在新的國際標(biāo)準(zhǔn)ISO5167:2003(E)上