吉林 延吉**廠 金正女

 

[摘要] 能源計(jì)量工作具有十分重要的意義，它是企業(yè)抓好能源管理、節(jié)能挖潛的基礎(chǔ)，也是企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益的重要保證。而在眾多的能源計(jì)量器具中，渦街流量計(jì)又以其自身的特點(diǎn)越來越被廣泛地應(yīng)用，是其它流量計(jì)不可兼得的新型流量計(jì)，是流體流量計(jì)量的理想選擇。

[關(guān)鍵字] 能源計(jì)量 渦街流量計(jì) 理想選擇

 

在全社會(huì)都在關(guān)注能源，大力節(jié)約能源的今天，能源計(jì)量工作具有十分重要的意義，尤其是企業(yè)。而在眾多的能源計(jì)量器具中，渦街流量計(jì)又以其自身的特點(diǎn)被越來越廣泛地應(yīng)用，是流體計(jì)量的理想選擇。

能源是企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的重要資源和動(dòng)力。在市場(chǎng)競(jìng)爭激烈的經(jīng)濟(jì)時(shí)代，企業(yè)求生存，求發(fā)展，必然要在提高經(jīng)濟(jì)效益上下功夫，不斷挖掘企業(yè)內(nèi)部的潛力，挖掘節(jié)能降耗的潛力。這就要求企業(yè)依據(jù)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，建立和完善科學(xué)的能源管理系統(tǒng)，確定、實(shí)施從購入、轉(zhuǎn)換、分配到使用、節(jié)能等一系列實(shí)實(shí)在在的管理。這其中一個(gè)重要的前提條件就是計(jì)量手段，即配備滿足要求的能源計(jì)量器具。通過計(jì)量手段，用數(shù)據(jù)說話，用量化進(jìn)行能源管理，實(shí)現(xiàn)企業(yè)各單位能源消耗的分級(jí)計(jì)量，全自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)控、*佳分配和調(diào)度，進(jìn)而應(yīng)用企業(yè)資源計(jì)劃（ERP）系統(tǒng)、生產(chǎn)制造執(zhí)行（MES）系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)能源數(shù)據(jù)的資源共享，為各管理層和用戶提供便捷的能源信息。通過能源的計(jì)量檢測(cè)，找出高能耗的原因，杜絕“跑、冒、滴、漏”等浪費(fèi)現(xiàn)象，真正依靠能源計(jì)量指導(dǎo)生產(chǎn)，降低成本，改善環(huán)境，增加效益，提高企業(yè)競(jìng)爭力?？梢哉f，有能源消耗就必須有能源計(jì)量，沒有能源計(jì)量，企業(yè)相關(guān)用能指標(biāo)和評(píng)價(jià)體系就無法構(gòu)建，統(tǒng)計(jì)的真實(shí)性、節(jié)能的效果就難以確定，現(xiàn)代科學(xué)的管理手段就無法實(shí)現(xiàn)，能源消耗也就是一蹋糊涂。所以，沒有能源計(jì)量，能源管理就沒有保證，也就無從談起。

我廠抓能源計(jì)量工作已經(jīng)20多年，通過配齊能源計(jì)量器具，加強(qiáng)能源計(jì)量器具的科學(xué)管理及煤、水、電、汽、氣能源計(jì)量的監(jiān)督管理，不僅為我廠內(nèi)部經(jīng)營核算提供了準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)，而且將過去原煤以賣方提供的數(shù)據(jù)結(jié)算，改為以我廠檢斤數(shù)據(jù)結(jié)算，監(jiān)督了水、電量繳費(fèi)的結(jié)算數(shù)據(jù)，為及時(shí)追繳不合理的收費(fèi)提供了依據(jù)。截止目前，我廠追回多繳的電費(fèi)70多萬元，水費(fèi)10萬多元，產(chǎn)品綜合能耗在同行業(yè)位居中上水平。

事實(shí)證明，能源計(jì)量工作是企業(yè)抓好能源管理、節(jié)能挖潛的基礎(chǔ)，也是企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益的重要保證。

一般企業(yè)消耗的能源主要有原煤、電、水、蒸汽、壓縮空氣、油等，其中原煤可用汽車衡、皮帶秤等計(jì)量，電量用電量變送器或電表計(jì)量，而水、蒸汽、壓縮空氣、油均屬液體、汽（氣）體的流量測(cè)量范疇，也是各級(jí)核算的主要能源。因此流體的流量測(cè)量是我們選擇流量計(jì)的基本點(diǎn)。

企業(yè)講效益，就要計(jì)較點(diǎn)滴，在計(jì)量器具的配備上，既要充分考慮盡可能選用同種或少種類的計(jì)量器具，還要考慮維護(hù)量小或盡可能免維護(hù)，計(jì)量性能穩(wěn)定可靠，性能價(jià)格比合理等問題，以減少配備投資費(fèi)用，運(yùn)行后的備件費(fèi)用，降低運(yùn)行成本。

而渦街流量計(jì)既可以測(cè)量水、油這樣的液體介質(zhì)，又可以測(cè)量蒸汽、壓縮空氣這樣的氣體介質(zhì)，滿足企業(yè)的需求。

50年代，工業(yè)上使用的流量計(jì)主要有孔板、皮托管、浮子流量計(jì)三種。被測(cè)介質(zhì)的范圍較窄，測(cè)量準(zhǔn)確度也只滿足低水平的生產(chǎn)需要。隨著國際經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，流量儀表隨之迅速發(fā)展起來。為滿足不同種類流體特性，不同流動(dòng)狀態(tài)下的檢測(cè)需要，近30年來，先后出現(xiàn)了速度式、容積式、動(dòng)量式，電磁、超聲波等幾十種新型流量計(jì)，為流量計(jì)量開拓了新的領(lǐng)域。而渦街流量計(jì)正是這個(gè)時(shí)期的產(chǎn)物，尤其80年代起得到迅猛的發(fā)展。它以其自身的許多優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代流量測(cè)量中得到廣泛應(yīng)用，是其它流量計(jì)不可兼得的新型流量計(jì)。替代傳統(tǒng)的節(jié)流裝置與差壓變送器組成的流量測(cè)量儀表已成為發(fā)展的一種趨勢(shì)。

渦街流量計(jì)是測(cè)量管道中介質(zhì)的平均流速的一種流體振蕩式流量測(cè)量儀表。其測(cè)量原理是根據(jù)“卡門渦街”原理，在流動(dòng)的流體中插入一個(gè)斷面為非流線型的柱狀物體時(shí)，從柱狀物體兩側(cè)會(huì)交替產(chǎn)生兩列有規(guī)則的渦街。這種渦列被稱為卡門渦街。旋渦釋放的頻率f(Hz)與流體的平均流動(dòng)速度及柱狀物的寬度有關(guān)，可用下式表示：

式中    f —旋渦分離的頻率

St—系數(shù)（斯特勞哈爾數(shù)）

v — 流體流速

d—柱體迎流面寬度

 

 由上式可見，渦街流量計(jì)輸出的脈沖頻率信號(hào)不受流體物性和組分變化的影響，即儀表系數(shù)在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)僅與旋渦發(fā)生體及管道的形狀尺寸等有關(guān)。

                           

 

斯特勞哈爾數(shù)是渦街流量計(jì)的重要系數(shù)，由斯特勞哈爾數(shù)和雷諾數(shù)的關(guān)系曲線可以看出，低雷諾數(shù)時(shí)斯特勞哈爾數(shù)隨著雷諾數(shù)的變化而變化。在曲線的St≈0.17的平直部分，旋渦的釋放頻率與流速成正比，所以檢出頻率f就可求得平均流速，進(jìn)而求出體積流量。

式中K—儀表系數(shù)（脈沖/m³），廠家出廠時(shí)給出標(biāo)定值。

渦街流量計(jì)“卡門渦街”原理的應(yīng)用，決定其具有以下特點(diǎn)：

①適用范圍廣?？捎糜诠I(yè)管道中流體介質(zhì)的流量測(cè)量，如氣體、液體、蒸汽等多種介質(zhì)的測(cè)量；

②結(jié)構(gòu)簡單而牢固，檢測(cè)傳感器不直接接觸被測(cè)介質(zhì)，無可動(dòng)機(jī)械部件，因此性能穩(wěn)定，可靠性高，使用壽命長，運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)較低；

③法蘭、夾持式連接，安裝簡單、方便，維護(hù)量??；

④輸出是與流量成正比的電壓脈沖信號(hào)，無零點(diǎn)漂移；

⑤測(cè)量范圍寬，量程比可達(dá)1：10—1：20； 

⑥壓力損失小（約為孔板流量計(jì)的1/4～1/2），具有節(jié)能意義； 

⑦在一定的雷諾數(shù)（Re_D≥2×10⁴）范圍內(nèi)，因輸出信號(hào)頻率不受流體密度、壓力、溫度、粘度等物理性質(zhì)和組份變化的影響，儀表系數(shù)僅與旋渦發(fā)生體的形狀和尺寸有關(guān),測(cè)量流體體積流量時(shí)無需補(bǔ)償，調(diào)換配件后一般無需重新標(biāo)定儀表系數(shù)。因此測(cè)量精度高，儀表常數(shù)能長期穩(wěn)定；

⑧輸出信號(hào)既有模擬標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，也有數(shù)字脈沖信號(hào)，因此容易與計(jì)算機(jī)等數(shù)字系統(tǒng)配套使用，通用性強(qiáng)。

任何流量計(jì)的選用，都必須以合適的選擇為前提，才能保證其計(jì)量性能滿足用戶的要求。因此，選用渦街流量計(jì)時(shí)，必須注意以下幾個(gè)要點(diǎn)：

1．確定被測(cè)介質(zhì)的流動(dòng)狀態(tài)。包括液體、氣體、飽和蒸汽、過熱蒸汽。對(duì)不同流動(dòng)狀態(tài)、的流體要采用不同型號(hào)的渦街流量計(jì)。

測(cè)量飽和蒸汽或過熱蒸汽的質(zhì)量流量時(shí)應(yīng)考慮溫度或壓力補(bǔ)償?shù)膯栴}。因?yàn)橘|(zhì)量流量的大小與蒸汽的密度有關(guān)，而蒸汽的密度又直接受蒸汽的壓力及溫度影響，隨著蒸汽壓力及溫度的變化而變化。如果不能跟蹤這種變化，勢(shì)必造成計(jì)量誤差。因此，在蒸汽計(jì)量過程中，一般都是通過壓力及溫度傳感器跟蹤蒸汽壓力及溫度變化來達(dá)到密度補(bǔ)償目的。

飽和蒸汽的密度變化與其壓力或溫度成正比關(guān)系，因而通過單獨(dú)測(cè)量壓力或測(cè)量溫度就可以對(duì)飽和蒸汽進(jìn)行密度補(bǔ)償；過熱蒸汽的密度與其壓力、溫度成函數(shù)關(guān)系，而不是正比關(guān)系，因此其密度的補(bǔ)償必須同時(shí)測(cè)量其壓力和溫度。
   2．確定被測(cè)流體的流量的范圍（*大、*小及常用瞬時(shí)流量）、測(cè)量精度要求等。所選流量計(jì)的正常流量*好在正常測(cè)量范圍的1/2～2/3處，準(zhǔn)確度應(yīng)高于被測(cè)量準(zhǔn)確度的三分之一。

3．確定被測(cè)介質(zhì)的工作壓力（*高、常用、*低）。工作壓力一般為：0.25、0.6、1.0、1.6、2.5MPa。

4．確定被測(cè)介質(zhì)的溫度（*高、常用、*低）。針對(duì)不同溫度選擇不同型號(hào)的渦街流量計(jì)。對(duì)于高溫高壓的蒸汽計(jì)量必須考慮所選儀表耐高溫、高壓及穩(wěn)定性、可靠性、密封性等要求。一般情況，普通型的-20—150℃，中溫型的-40—250℃，高溫型的100—350℃。

5．確定信號(hào)輸出形式。一般有脈沖信號(hào)、標(biāo)準(zhǔn)4—20mA電流信號(hào)、三線制、二線制，接口要求。

6．確定工作電源。12V（DC）、24V（DC）。                

7．確定使用環(huán)境條件。一般流量計(jì)的使用環(huán)境溫度為-25—55℃，濕度≤85%RH。除此之外，應(yīng)考慮現(xiàn)場(chǎng)是否存在振動(dòng)和干擾，是否易燃易爆，是否受高溫輻射，是否有水侵泡，是否有腐蝕性介質(zhì)侵入等狀況。
   8．確定流量計(jì)公稱通徑。在弄清介質(zhì)管道通徑的基礎(chǔ)上，特別注意測(cè)量時(shí)的流速問題，一般液體平均流速下限為0.5m/s，氣體為4～5m／s。要保證管道內(nèi)的流體*小流量滿足雷諾數(shù)Re_D≥2×10⁴的要求，即避免流量低于流量計(jì)可**計(jì)量的*小流量。一般，在滿足工藝流量的條件下，應(yīng)考慮管道變徑的問題，選擇盡可能小的口徑，以提高測(cè)量精度。

渦街流量計(jì)的公稱通徑一般為15、20、25、40、50、65、80、100、125、150、200、250、300（mm）以上。

9. 安裝的直管段。保證流量計(jì)安裝管道上有足夠的前后直管段長度。一般其前后安裝直管段要求分別約為20D和5D。

渦街流量計(jì)雖可以安裝在各種方位的管道上，但考慮到安裝、檢修和儀表支架方便等情況，一般應(yīng)盡可能安裝在水平管道上。

現(xiàn)在，我廠水、蒸汽、壓縮空氣的計(jì)量采用的就是渦街流量計(jì)，它與計(jì)算機(jī)構(gòu)成系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)采集卡將數(shù)據(jù)采集至計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)和累積量的顯示、報(bào)表等，為企業(yè)的能源核算提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。渦街流量計(jì)運(yùn)行十多年來其故障率低，計(jì)量穩(wěn)定，量值可靠，安裝、運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用低，易于管理，一直受到企業(yè)的青睞。而且，在我企業(yè)正在進(jìn)行的易地搬遷工程中，渦街流量計(jì)仍是優(yōu)選。

因此，我認(rèn)為渦街流量計(jì)是一種性價(jià)比合理的理想流體測(cè)量流量計(jì)，值得選用。