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渦街流量計(jì)與孔板流量計(jì)在蒸汽使用中的對(duì)比分析
閱讀：2259發(fā)布時(shí)間：2013-3-18
在不同的環(huán)境下，會(huì)選用不同的流量計(jì)。國(guó)內(nèi)在工業(yè)蒸汽計(jì)量方面,主要選用孔板流量計(jì)和渦街流量計(jì)這兩種，這兩種流量計(jì)原理大不相同。
下面為渦街流量計(jì)及孔板流量計(jì)的對(duì)比：
1、渦街流量計(jì)與孔板流量計(jì)目前的技術(shù)水平
渦街流量計(jì)的基本結(jié)構(gòu)由渦街發(fā)生體、檢測(cè)元件、信號(hào)處理放大電路組成，目前對(duì)于渦街發(fā)生體的研究已達(dá)到相當(dāng)完善的程度，以三角型發(fā)生體為*型體，檢測(cè)元件有熱敏電阻、應(yīng)變片、壓電晶體、差動(dòng)電容、超聲波等。信號(hào)處理部分有許多已微機(jī)化。
渦街流量計(jì)具有安裝方便（可直接在管道上安裝）、體積小、互換性強(qiáng)、長(zhǎng)期運(yùn)行精度高，可適用于大多數(shù)液體、氣體和蒸氣測(cè)量。目前世界市場(chǎng)的渦街流量計(jì)的銷售額每年遞增30%左右。
目前，孔板流量計(jì)的技術(shù)發(fā)展水平仍以確定的經(jīng)驗(yàn)公式為基礎(chǔ)，1980年標(biāo)準(zhǔn)化組織將R541與R781兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)合并成標(biāo)準(zhǔn)ISO5167（1980）。
孔板節(jié)流裝置由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低、可靠等優(yōu)點(diǎn)，它幾乎適用于所有介質(zhì)測(cè)量，而與之配套的差壓變送器發(fā)展迅速，使其本身具有的不足得以彌補(bǔ)。
2、渦街流量計(jì)與孔板流量計(jì)綜合性能評(píng)價(jià)
孔板流量計(jì)（簡(jiǎn)稱孔板）由節(jié)流件取壓裝置和差壓變送器組成，導(dǎo)壓管對(duì)于易凍的場(chǎng)所需要有伴熱措施，一個(gè)流量測(cè)量回路靜密封點(diǎn)為20個(gè)左右，使用中存在如下問(wèn)題：
易凍、易堵、易漏、伴熱容易造成差壓變送器器件老化、某些場(chǎng)合導(dǎo)壓管需加隔離液，由于伴熱或工藝操作不穩(wěn)，正、負(fù)導(dǎo)壓管隔離液液線常常不等，產(chǎn)生液柱差，使流量指示不準(zhǔn)。
以上都會(huì)使流量系數(shù)發(fā)生變化，測(cè)量精度降低，管縮短導(dǎo)壓管把差壓變送器直接安裝在管道上，但仍有流動(dòng)的死區(qū)。
渦街流量計(jì)（簡(jiǎn)稱渦街）只有3個(gè)靜密封點(diǎn)，不易泄漏 ，沒(méi)有流動(dòng)的死區(qū)，不需伴熱保溫，不受流體重度、溫度、壓力、和粘度等影響，流量系數(shù)長(zhǎng)期不變。
但渦街在有振動(dòng)場(chǎng)合使用時(shí)，會(huì)使流量測(cè)量不準(zhǔn)。目前，市場(chǎng)上已推出抗振型的渦街，來(lái)克服振動(dòng)對(duì)流量測(cè)量不準(zhǔn)的影響。
（1）初步投資
一臺(tái)進(jìn)口渦街大約2萬(wàn)元人民幣（Dn15-Dn80），而一臺(tái)節(jié)流裝置包括差壓變送器、孔板及法蘭、導(dǎo)壓管、閥門、保溫箱或保護(hù)箱也需1.5萬(wàn)元人民幣，從長(zhǎng)遠(yuǎn)觀點(diǎn)看、采用渦街仍然是合算的。
（2）安裝費(fèi)用
渦街安裝簡(jiǎn)單，只需保證流量計(jì)前后有一定的直管段即可，孔板直線段、同心度、導(dǎo)壓管、變送器、保溫箱都有一定的安裝要求、安裝費(fèi)用是渦街的數(shù)倍。
（3）維護(hù)費(fèi)用
渦街除在計(jì)量上要求周期性標(biāo)定外，一般不會(huì)出現(xiàn)故障，而孔板則不然，消泄漏，定期排污，灌隔離液，更換導(dǎo)壓管、閥門、保溫、清洗孔 板等，有一定的維護(hù)量。如200套流量孔板測(cè)量回路（需保溫伴熱），每二年，保溫伴熱系統(tǒng)改造就得投入一定的維修費(fèi)，這還不包括差壓變送器的更新，孔板更新費(fèi)用。算下來(lái)足可以買一定數(shù)量的進(jìn)口渦街。
（4）運(yùn)行成本
◆ 蒸氣消耗費(fèi)用：如200套流量孔板測(cè)量回路（需保溫伴熱），每個(gè)伴熱點(diǎn)耗汽0.02t/h，如果每年平均按4300小時(shí)計(jì)算，蒸汽費(fèi)用為40元/噸，則每年需消耗蒸汽費(fèi)用大約為68.8萬(wàn)元，每個(gè)回路每年耗費(fèi)用為0.344萬(wàn)元。
◆ 能耗費(fèi)用：渦街的壓力損失比孔板小，約是孔板的1/15。因此，長(zhǎng)期的運(yùn)行對(duì)泵及風(fēng)機(jī)能耗費(fèi)少。孔板是渦街15倍，當(dāng)用于氣體或蒸汽流量測(cè)量時(shí)，由于密度小，同一管徑體積流量大，壓力損失更是嚴(yán)重，耗能費(fèi)更高。
◆ 泄漏排污費(fèi)：排污費(fèi)視排污次數(shù)，一般為每年約20次左右，排出的污物及物料污染大氣環(huán)境，污水超標(biāo)，環(huán)保部門也要對(duì)其罰款。
（5）長(zhǎng)期運(yùn)行精度
孔板的設(shè)計(jì)系統(tǒng)精度1.5%~2.5%，由于差壓與流量是非線性關(guān)系，當(dāng)流量低于30%時(shí)，誤差增大，氣體更為嚴(yán)重，另一方面，由于使用介質(zhì)的長(zhǎng)期磨損，銳角變鈍，使流量系數(shù)發(fā)生變化，也是影響精度的一個(gè)重要原因。
由于渦街的特殊結(jié)構(gòu)，當(dāng)精度經(jīng)實(shí)際確定后（約為0.5%-1%測(cè)量值），精度幾乎是不變的。
（6）可互換性
同一臺(tái)渦街可測(cè)量氣體、液體及蒸汽的流量，電子線路板及敏感元件對(duì)不同口徑的流量計(jì)來(lái)說(shuō)都有是通用的，信號(hào)輸出通常有三種形式：脈沖、模擬及數(shù)字信號(hào)。可以通過(guò)電路板的開關(guān)來(lái)切換，用戶可隨時(shí)根據(jù)自己的需要切換到另一種輸出信號(hào)。更改量程也很容易，對(duì)模擬輸出來(lái)說(shuō)，只需改變輸入的脈沖頻率就行了。
孔板則不然，孔徑是為特定的介質(zhì)而設(shè)計(jì)的，互換性差，改變量程也比較困難，需重新計(jì)算孔板。
（7）量程比
由于渦街的輸出頻率與流量成線性關(guān)系，則流量的量程比可達(dá)20：1~80：1，例如：Foxboro公司的渦街流量計(jì)測(cè)量氣體及蒸氣的量程比為80：1，測(cè)量液體的量程比為40：1，能適應(yīng)工藝流量測(cè)量量程較大的要求，精度仍能保證。
差壓流量計(jì)的差壓與流量成非線性關(guān)系，在小流量時(shí)測(cè)量不準(zhǔn)，量程比只有3：1~5：1。如果擴(kuò)大量程比，必須設(shè)法提高差壓變送器的精度。
（8）可靠性
現(xiàn)在有種更為可靠的渦街出現(xiàn)，它在一個(gè)表體上安裝了兩套電子線路、兩套敏感元件，且相互獨(dú)立，可用于重要的流量測(cè)量場(chǎng)合，差壓式流量計(jì)難以做到這點(diǎn)。
（9）節(jié)能效果
如蒸氣用量為120t/h，壓力為3.9MPa，溫度為445oC，如果用孔 板測(cè)量蒸氣，造成壓力損失為0.03~0.05MPa，如按0.03MPa算，這塊孔板所耗電能為82kW，按一年300天計(jì)，每年耗電59萬(wàn)kW/h折算標(biāo)準(zhǔn)煤為68.5t，如果采用渦街能耗僅為孔板的1/15~1/20，若以1/20計(jì)，則每年僅耗煤3.34噸，僅占孔板能耗的3.33%。
（10）一次元件的流量特性對(duì)控制系統(tǒng)產(chǎn)生的影響
由于渦街的輸出頻率與流量成線性關(guān)系，當(dāng)它與調(diào)節(jié)閥、調(diào)節(jié)器集成一個(gè)控制系統(tǒng)時(shí)，相當(dāng)于一個(gè)時(shí)滯和時(shí)間常數(shù)都小到可忽略的一個(gè)滯后環(huán)節(jié)，可視為比例環(huán)節(jié)，廣義對(duì)象的特性*取決于回路中其他環(huán)節(jié)，對(duì)控制系統(tǒng)幾無(wú)影響，孔板則不然，由于它的輸出與流量成線性關(guān)系，回路增益隨著流量而變化 ，雖然利用調(diào)節(jié)閥的流量特性來(lái)補(bǔ)償廣義對(duì)象的線性影響，但效果并不明顯，因此，必須引入開方器，開方器的引入雖然使廣義對(duì)象的特性不隨工作點(diǎn)而變化，明顯改變了調(diào)節(jié)品質(zhì)，但在小流量時(shí)反應(yīng)快、靈敏、容易引起系統(tǒng)調(diào)節(jié)誤差增大。
綜上所述，渦街在許多流量測(cè)量中用渦街來(lái)代替孔板是可行的， 既省錢又省力，它確實(shí)給流量測(cè)量來(lái)許多好處。
1、渦街流量計(jì)與孔板流量計(jì)目前的技術(shù)水平
渦街流量計(jì)的基本結(jié)構(gòu)由渦街發(fā)生體、檢測(cè)元件、信號(hào)處理放大電路組成，目前對(duì)于渦街發(fā)生體的研究已達(dá)到相當(dāng)完善的程度，以三角型發(fā)生體為*型體，檢測(cè)元件有熱敏電阻、應(yīng)變片、壓電晶體、差動(dòng)電容、超聲波等。信號(hào)處理部分有許多已微機(jī)化。
渦街流量計(jì)具有安裝方便（可直接在管道上安裝）、體積小、互換性強(qiáng)、長(zhǎng)期運(yùn)行精度高，可適用于大多數(shù)液體、氣體和蒸氣測(cè)量。目前世界市場(chǎng)的渦街流量計(jì)的銷售額每年遞增30%左右。
目前，孔板流量計(jì)的技術(shù)發(fā)展水平仍以確定的經(jīng)驗(yàn)公式為基礎(chǔ)，1980年標(biāo)準(zhǔn)化組織將R541與R781兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)合并成標(biāo)準(zhǔn)ISO5167（1980）。
孔板節(jié)流裝置由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低、可靠等優(yōu)點(diǎn)，它幾乎適用于所有介質(zhì)測(cè)量，而與之配套的差壓變送器發(fā)展迅速，使其本身具有的不足得以彌補(bǔ)。
2、渦街流量計(jì)與孔板流量計(jì)綜合性能評(píng)價(jià)
孔板流量計(jì)（簡(jiǎn)稱孔板）由節(jié)流件取壓裝置和差壓變送器組成，導(dǎo)壓管對(duì)于易凍的場(chǎng)所需要有伴熱措施，一個(gè)流量測(cè)量回路靜密封點(diǎn)為20個(gè)左右，使用中存在如下問(wèn)題：
易凍、易堵、易漏、伴熱容易造成差壓變送器器件老化、某些場(chǎng)合導(dǎo)壓管需加隔離液，由于伴熱或工藝操作不穩(wěn)，正、負(fù)導(dǎo)壓管隔離液液線常常不等，產(chǎn)生液柱差，使流量指示不準(zhǔn)。
以上都會(huì)使流量系數(shù)發(fā)生變化，測(cè)量精度降低，管縮短導(dǎo)壓管把差壓變送器直接安裝在管道上，但仍有流動(dòng)的死區(qū)。
渦街流量計(jì)（簡(jiǎn)稱渦街）只有3個(gè)靜密封點(diǎn)，不易泄漏 ，沒(méi)有流動(dòng)的死區(qū)，不需伴熱保溫，不受流體重度、溫度、壓力、和粘度等影響，流量系數(shù)長(zhǎng)期不變。
但渦街在有振動(dòng)場(chǎng)合使用時(shí)，會(huì)使流量測(cè)量不準(zhǔn)。目前，市場(chǎng)上已推出抗振型的渦街，來(lái)克服振動(dòng)對(duì)流量測(cè)量不準(zhǔn)的影響。
（1）初步投資
一臺(tái)進(jìn)口渦街大約2萬(wàn)元人民幣（Dn15-Dn80），而一臺(tái)節(jié)流裝置包括差壓變送器、孔板及法蘭、導(dǎo)壓管、閥門、保溫箱或保護(hù)箱也需1.5萬(wàn)元人民幣，從長(zhǎng)遠(yuǎn)觀點(diǎn)看、采用渦街仍然是合算的。
（2）安裝費(fèi)用
渦街安裝簡(jiǎn)單，只需保證流量計(jì)前后有一定的直管段即可，孔板直線段、同心度、導(dǎo)壓管、變送器、保溫箱都有一定的安裝要求、安裝費(fèi)用是渦街的數(shù)倍。
（3）維護(hù)費(fèi)用
渦街除在計(jì)量上要求周期性標(biāo)定外，一般不會(huì)出現(xiàn)故障，而孔板則不然，消泄漏，定期排污，灌隔離液，更換導(dǎo)壓管、閥門、保溫、清洗孔 板等，有一定的維護(hù)量。如200套流量孔板測(cè)量回路（需保溫伴熱），每二年，保溫伴熱系統(tǒng)改造就得投入一定的維修費(fèi)，這還不包括差壓變送器的更新，孔板更新費(fèi)用。算下來(lái)足可以買一定數(shù)量的進(jìn)口渦街。
（4）運(yùn)行成本
◆ 蒸氣消耗費(fèi)用：如200套流量孔板測(cè)量回路（需保溫伴熱），每個(gè)伴熱點(diǎn)耗汽0.02t/h，如果每年平均按4300小時(shí)計(jì)算，蒸汽費(fèi)用為40元/噸，則每年需消耗蒸汽費(fèi)用大約為68.8萬(wàn)元，每個(gè)回路每年耗費(fèi)用為0.344萬(wàn)元。
◆ 能耗費(fèi)用：渦街的壓力損失比孔板小，約是孔板的1/15。因此，長(zhǎng)期的運(yùn)行對(duì)泵及風(fēng)機(jī)能耗費(fèi)少。孔板是渦街15倍，當(dāng)用于氣體或蒸汽流量測(cè)量時(shí)，由于密度小，同一管徑體積流量大，壓力損失更是嚴(yán)重，耗能費(fèi)更高。
◆ 泄漏排污費(fèi)：排污費(fèi)視排污次數(shù)，一般為每年約20次左右，排出的污物及物料污染大氣環(huán)境，污水超標(biāo)，環(huán)保部門也要對(duì)其罰款。
（5）長(zhǎng)期運(yùn)行精度
孔板的設(shè)計(jì)系統(tǒng)精度1.5%~2.5%，由于差壓與流量是非線性關(guān)系，當(dāng)流量低于30%時(shí)，誤差增大，氣體更為嚴(yán)重，另一方面，由于使用介質(zhì)的長(zhǎng)期磨損，銳角變鈍，使流量系數(shù)發(fā)生變化，也是影響精度的一個(gè)重要原因。
由于渦街的特殊結(jié)構(gòu)，當(dāng)精度經(jīng)實(shí)際確定后（約為0.5%-1%測(cè)量值），精度幾乎是不變的。
（6）可互換性
同一臺(tái)渦街可測(cè)量氣體、液體及蒸汽的流量，電子線路板及敏感元件對(duì)不同口徑的流量計(jì)來(lái)說(shuō)都有是通用的，信號(hào)輸出通常有三種形式：脈沖、模擬及數(shù)字信號(hào)。可以通過(guò)電路板的開關(guān)來(lái)切換，用戶可隨時(shí)根據(jù)自己的需要切換到另一種輸出信號(hào)。更改量程也很容易，對(duì)模擬輸出來(lái)說(shuō)，只需改變輸入的脈沖頻率就行了。
孔板則不然，孔徑是為特定的介質(zhì)而設(shè)計(jì)的，互換性差，改變量程也比較困難，需重新計(jì)算孔板。
（7）量程比
由于渦街的輸出頻率與流量成線性關(guān)系，則流量的量程比可達(dá)20：1~80：1，例如：Foxboro公司的渦街流量計(jì)測(cè)量氣體及蒸氣的量程比為80：1，測(cè)量液體的量程比為40：1，能適應(yīng)工藝流量測(cè)量量程較大的要求，精度仍能保證。
差壓流量計(jì)的差壓與流量成非線性關(guān)系，在小流量時(shí)測(cè)量不準(zhǔn)，量程比只有3：1~5：1。如果擴(kuò)大量程比，必須設(shè)法提高差壓變送器的精度。
（8）可靠性
現(xiàn)在有種更為可靠的渦街出現(xiàn)，它在一個(gè)表體上安裝了兩套電子線路、兩套敏感元件，且相互獨(dú)立，可用于重要的流量測(cè)量場(chǎng)合，差壓式流量計(jì)難以做到這點(diǎn)。
（9）節(jié)能效果
如蒸氣用量為120t/h，壓力為3.9MPa，溫度為445oC，如果用孔 板測(cè)量蒸氣，造成壓力損失為0.03~0.05MPa，如按0.03MPa算，這塊孔板所耗電能為82kW，按一年300天計(jì)，每年耗電59萬(wàn)kW/h折算標(biāo)準(zhǔn)煤為68.5t，如果采用渦街能耗僅為孔板的1/15~1/20，若以1/20計(jì)，則每年僅耗煤3.34噸，僅占孔板能耗的3.33%。
（10）一次元件的流量特性對(duì)控制系統(tǒng)產(chǎn)生的影響
由于渦街的輸出頻率與流量成線性關(guān)系，當(dāng)它與調(diào)節(jié)閥、調(diào)節(jié)器集成一個(gè)控制系統(tǒng)時(shí)，相當(dāng)于一個(gè)時(shí)滯和時(shí)間常數(shù)都小到可忽略的一個(gè)滯后環(huán)節(jié)，可視為比例環(huán)節(jié)，廣義對(duì)象的特性*取決于回路中其他環(huán)節(jié)，對(duì)控制系統(tǒng)幾無(wú)影響，孔板則不然，由于它的輸出與流量成線性關(guān)系，回路增益隨著流量而變化 ，雖然利用調(diào)節(jié)閥的流量特性來(lái)補(bǔ)償廣義對(duì)象的線性影響，但效果并不明顯，因此，必須引入開方器，開方器的引入雖然使廣義對(duì)象的特性不隨工作點(diǎn)而變化，明顯改變了調(diào)節(jié)品質(zhì)，但在小流量時(shí)反應(yīng)快、靈敏、容易引起系統(tǒng)調(diào)節(jié)誤差增大。
綜上所述，渦街在許多流量測(cè)量中用渦街來(lái)代替孔板是可行的， 既省錢又省力，它確實(shí)給流量測(cè)量來(lái)許多好處。
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