当温压补偿涡街流量计在能源计量中的应用及前

温压补偿涡街流量计在能源计量中的应用及前景

摘要：本文对带温压补偿涡街流量计进行了原理及结构的分析；阐述了这种新产品在我厂能源计量中的应用及前景

关键词：四合一流量计；密度补偿；性能指标

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我们的实验机主要是做材料力学承受能力检测。

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，我们试用了三台义乌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

图1 带温压补偿涡街流量计原理图

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

此便是这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高性能热电和节电等材料及技术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/c青年要把艰苦环境作为磨炼自己的机遇m2 （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 通过惠斯登电桥将电阻的变化转化为电压或电流的变化· 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