渦街流量計的測量技術(shù)發(fā)展至今已經(jīng)比較成熟，其主要優(yōu)點是：無可動部件，結(jié)構(gòu)簡單牢固，安裝方便，易于維護，費用支出少。量程比一般在10∶1以上，精度也相對較高，測量氣體一般在1.0級到1.5級之間，測量液體一般在1.0級。渦街流量計被廣泛 應(yīng)用于蒸汽流量的計量，我們知道，一般情況下，流量計對于所測的流體的流速都有一定的要求，尤其于渦街流量計是依靠流體產(chǎn)生的規(guī)律性的渦街進行工作的，更要將流速限定于規(guī)定的范圍之內(nèi)，太低和太高都會導(dǎo)致渦街不能工作或數(shù)值失真。但是在實踐工作中，我們卻發(fā)現(xiàn)有人利用渦街流量計對于流速的要求來做文章，做一些違法的事情，使計量數(shù)值嚴重失真，導(dǎo)致客戶產(chǎn)生損失。做法就是使用一些看似無意其實違法的手段，致使下游的壓力驟降，導(dǎo)致蒸汽流速超過渦街流量計測量流速上限，渦街流量計不能正常工作，計量嚴重偏小。
具體說明如下：
在多年的檢定工作中，我們發(fā)現(xiàn)有人使用了一個蒸汽渦街流量計的漏洞，在保持渦街流量計計量管段原封不動的情況下，只在蒸汽出口處做文章，即可致使渦街流量計計量嚴重偏小。
圖1中我們看到在渦街流量計計量段，沒有任何修改，而在其后的大型儲氣罐卻大有文章。整個系統(tǒng)根據(jù)儲氣罐內(nèi)壓力變化來對前后閥門分別進行自動控制，從而進行一套充氣、放氣、再充氣、放氣的循環(huán)操作。整個循環(huán)過程是：開始時，儲氣罐是空的，閥門1、閥門2都關(guān)閉。然后閥門1快速打開，上游0.8MPa的過和熱蒸汽劇烈充入空罐。然后儲氣罐充氣漸滿，壓力升高至一定壓力后，關(guān)閉閥門1，打開閥門2，讓儲氣罐中蒸汽排出以供使用。這樣操作的目的主要是使大部分流過渦街流量計的蒸汽以極高流速通過。
為什么這樣會使蒸汽流速達到非常高的程度呢？而渦街流量計在高流速下計量會有什么問題呢？
1 分析蒸汽的流速
臨界壓力比是分析管內(nèi)流動的一個重要數(shù)值，蒸汽在出口外的背壓pb與臨界界面前的進口壓力P1之比小于或等于臨界壓力比時，在臨界截面上，蒸汽流速達到臨界值音速c。
臨界壓力比：γcr=pcr/p1
水蒸汽音速：c=√ kpv
當過流氣體為過熱蒸汽時：k=1.3，γcr=0.546
pcr稱為：臨界壓力。
所以我們得到：通過降低背壓比，能讓通過蒸汽的流速提升到相對于渦街流量計來說非常高的程度，甚至達到音速，過熱蒸汽音速可以達到500m/s以上。從熱網(wǎng)過來的蒸汽壓力一般高于0.8MPa，而在儲氣罐開始充氣時，罐內(nèi)壓力幾乎為常壓。根據(jù)蒸汽的臨界流原理。蒸汽管道和容器的前后壓力比只要低于臨界壓力比γcr=0.546，那么管內(nèi)蒸汽的流速將達到音速。在這個案例里，儲氣罐內(nèi)壓力按充氣階段中后期才逐漸升高到的0.4MPa來計算，背壓比為0.5。也就是說，在大部分蒸汽通過階段，背壓比都小于0.546，蒸汽的流速都保持在音速，音速是大大超過渦街流量計測量流速上限的。通過這樣一個辦法，即能大幅度提高通過渦街流量計的蒸汽流速，致使渦街流量計計量嚴重偏少。不法用戶還狡辯，我的所有計量器具都通過了國家法定計量檢定機構(gòu)的檢定。確實，這種情況，單是檢定流量計是無法發(fā)現(xiàn)問題的。我們可以判斷，介質(zhì)的高流速對渦街流量計的計量性能產(chǎn)生了很大的影響致使其計量不準。為什么這么說呢？我們再來分析氣體的高流速對渦街流量計的影響。
2 渦街流量計工作原理
在流體中安放漩渦發(fā)生體，流體在漩渦發(fā)生體兩側(cè)交替地分列出兩列有規(guī)律的交錯排列的漩渦，在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)，改漩渦的頻率與漩渦發(fā)生體的幾何尺寸有關(guān)，所產(chǎn)生的漩渦頻率f 正比于流量，此頻率可由各種傳感器檢出。
渦街流量計就是利用卡門渦街原理，得到如下關(guān)系：
f =(Sr ·u )/b
式中：b ——阻流件的寬度，m； u——流經(jīng)流量計的流體平均流速，m/s；f ——漩渦的頻率，Hz；Sr ——斯特羅哈爾數(shù)（無量綱）。
斯特羅哈爾數(shù)為無量綱參數(shù)，它與漩渦發(fā)生體的形狀及雷諾數(shù)有關(guān)。圖3所示為三角柱漩渦發(fā)生體的斯特勞哈爾數(shù)與管道雷諾數(shù)的關(guān)系。
由圖3可見，在Re D=2×104～7×106范圍內(nèi) ，斯特勞哈爾數(shù)可視為常數(shù)。我們使用的渦街流量計都是在斯特勞哈爾數(shù)視為常數(shù)的這個范圍內(nèi)設(shè)計的。因此我們使用渦街流量計時一定要避免測量介質(zhì)的雷諾數(shù)在2×104～7×106這個范圍外，超過這個范圍，斯特勞哈爾數(shù)不再是常數(shù)，渦街流量計測得的頻率與流速也不再是簡單的正比關(guān)系。也就是說，超過雷諾數(shù)2×104～7×106這個范圍，便違反了渦街流量計的設(shè)計原理，這時候渦街流量計是不能正常計量的。因為雷諾數(shù)與介質(zhì)流速有關(guān)，所以我們具體到介質(zhì)流速的話，對于蒸汽來說，渦街流量計的流速測量范圍控制在5m/s～60m/s之間，好的渦街流量計量程上限多再往上延伸20%。因此在選型渦街流量計的口徑和流量測量范圍時，要保證滿足這個流速限定。絕大部分渦街流量計對于高流速介質(zhì)是沒有辦法計量的。所以上訴案例中，用普通渦街流量計去計量音速下的蒸汽，得到的結(jié)果是完全不可信，不能用的。
渦街流量計是一種數(shù)字儀表，是通過傳感器來檢測漩渦頻率的。流量計的電氣性能必須要工作在適宜它的條件下。我們來看看在高流速下，渦街流量計檢測漩渦頻率的情況。引用一個高流速下渦街流量計的實驗[4]。該實驗在采用在線實時頻譜分析時發(fā)現(xiàn)：在口徑為DN80及其以下的管線上，經(jīng)常會出現(xiàn)高于80m/s的高流速，其中有近一半的出現(xiàn)超過100m/s的高流速，更有甚者，流速高達180m/s。一般的渦街流量計在通過介質(zhì)流速過高時，會發(fā)生劇烈的漏波現(xiàn)象，因而產(chǎn)生難以估算的誤差。
從圖4上看漏波的結(jié)果就是檢測到的脈沖不再連續(xù)，發(fā)生了漏缺。所以這種情況下，測量結(jié)果的趨勢是一般都是偏小。在高流速下，漩渦發(fā)生體后的流體運動更加復(fù)雜。渦街傳感器檢測信號需要一定的清晰度，如果流速過高，流場變得更加復(fù)雜。此時傳感器將受到嚴重干擾，目標信號清晰度急劇下降，使渦街流量傳感器測不準或者測不到。
我們可以看到，高流速下的渦街流量計的漏波十分明顯，正是利用了渦街的這個漏洞，讓渦街流量計在超高流速下大量漏波，致使后得到的流量遠小于實際流量。
除了是上述案例中的裝置，還有一種把蒸汽直接放入水池中加熱水的熱水站，采用了手段這些都是為了設(shè)法讓蒸汽出口的壓力驟降，得到突然變小的背壓比，以大大提高蒸汽的流速。即使達不到音速，也遠高于渦街流量計的測量上限，導(dǎo)致渦街流量計的不正常工作。因此為了保證渦街流量計正常計量，我們必須重視渦街流量計的測量范圍，管內(nèi)流速必須限定在渦街流量計的測量范圍以內(nèi)。
對于那些在后端搞壓力驟降提高蒸汽流速的，可以想辦法把蒸汽流速限定在合理范圍內(nèi)。比如采用限流裝置，在渦街流量計后方管線上安裝臨界流文丘里噴嘴。當蒸汽通過臨界流文丘里噴嘴時，在噴嘴上、下游壓力比如果小于或等于該噴嘴的臨界壓力比時，噴嘴喉部形成臨界狀態(tài)，流過噴嘴的蒸汽質(zhì)量流量達到大。這時蒸汽的質(zhì)量流量不受下游狀態(tài)變化的影響。根據(jù)這個原理，我們把臨界流文丘里噴嘴安裝在可能會發(fā)生壓力驟降的管段前，就能穩(wěn)穩(wěn)的限死上游通過渦街流量計的大流量了。而選用文丘里噴嘴的原因是能夠減少壓力損失。
電磁流量計很多優(yōu)點若選型、安裝、使用不當，將會引起誤差增大，示值不穩(wěn)定，甚至表體損壞，接下來就來說下電磁流量計出現(xiàn)誤差怎么處理？
（1）管內(nèi)液體未充滿 由于背壓不足或流量傳感器安裝位置不良，致使其測量管內(nèi)液體未能充滿，故障現(xiàn)象不充滿程度和流動狀況有不同表現(xiàn)。若少量氣體在水管管道中呈分層流或波狀流，故障現(xiàn)象表現(xiàn)為誤差增加，即流量測量值與實際值不符；若流動是氣泡流或塞狀流，故障現(xiàn)象除測量值與實際值不符外，還會因氣相瞬間蓋電極表頁面而出現(xiàn)輸出晃動；若水平管道分層流動中流通截面積氣相部分增大，即液體未滿管程度增大，也會出現(xiàn)輸出晃動，若液體未滿管情況較嚴重，以致液面在電極以下，則會出現(xiàn)輸出超滿度現(xiàn)象。
（2）液體中含有固相 液體中含有粉狀、顆粒或纖維等固體，可能產(chǎn)生的故障有；
1漿液噪聲；
2電極表面玷污；
3導(dǎo)電沉積層或絕絕緣沉積層覆蓋電極或襯里；4襯里被磨損或被沉積物覆蓋，流通截面積縮小。
（3）有可能結(jié)晶的液體，電磁流量計應(yīng)慎用 有些易結(jié)晶化工物料在溫度正常的情況下能正常測量，同于輸送流體的導(dǎo)管都有有良好的伴熱保溫，在保溫工作時不會結(jié)晶，但是電磁流量傳感器的測量管難以實施伴熱保溫，因此流體流過的測量管時易因降溫而引起內(nèi)壁結(jié)上一層固體。由于改用其他原理的流量計測量也同樣存在結(jié)晶問題，所以在無其他更好方法的情況下，可選用測量管長度非常短的一種“環(huán)形”電磁流量傳感器，并將流量計的上游管道伴熱保溫予以強化。在管道連接方法上，考慮流量傳感器拆裝方便，在一旦結(jié)晶時能方便地拆下維護。
（4）電極和接地環(huán)材質(zhì)選擇不當引起發(fā)的問題 因材質(zhì)與被測介質(zhì)不匹配而引發(fā)故障的電磁流量計與介質(zhì)接觸的零部件有電極與接地環(huán)，匹配失當除耐腐蝕問題外，只要是電極表面效應(yīng)應(yīng)有：
1化學反應(yīng)（表面形成鈍話膜等）；
2電化學和極化現(xiàn)象（產(chǎn)生電勢）；
3觸媒作用（電極表面生成氣霧等）。接地環(huán)也有這些效應(yīng)，但影響程度小一些。
（5）液體電導(dǎo)率超過允許范圍引發(fā)的問題 液體導(dǎo)電率若接近下限值也有可能出現(xiàn)晃動現(xiàn)象。因為制造廠儀表規(guī)范規(guī)定的下限值是在各種使用條件好狀態(tài)下可測出的最低值，而實際條件不可能都很理想，于是就多次遇到低度蒸餾水或去離子水，其導(dǎo)電率接近電磁流量計規(guī)定的下限值5，使用時卻出現(xiàn)輸出晃動。通常認為能穩(wěn)定測量的導(dǎo)電率下限值要高1-2個數(shù)量級。
液體電導(dǎo)率可查閱有關(guān)手冊，缺少現(xiàn)成數(shù)據(jù)則可取樣用電導(dǎo)率儀測定。但有時候也有從管線上取樣去實驗室測定認為可用，而實際電磁流量計不能工作的情況。這是由于測電導(dǎo)率時的液體與管線內(nèi)液體已有差別，譬如液體已吸收了大氣中的CO2NO生成碳酸或硝酸，介質(zhì)電導(dǎo)率增大。
羅茨流量計又稱腰輪流量計，主要用于對管道中氣體或液體流量進行連續(xù)或間歇測量的高精度計量儀表。 羅茨流量計利用機械測量元件把流體連續(xù)不斷地分割成單個已知的體積部分，根據(jù)計量室逐次、重復(fù)地充滿和排放該體積部分流體的次數(shù)來測量流量體積總量。 當被測流體流經(jīng)流量計時，流體的動壓力使進出口間形成一個差壓而推動腰輪旋轉(zhuǎn) 當流體推動D2軸上腰輪反時針方向轉(zhuǎn)動時，圖1A,與之相連的驅(qū)動齒輪帶動D1鈾上的腰輪順時針轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動90o后成為圖1C狀態(tài)，上邊的腰輪受流體推動顧時針轉(zhuǎn)動，驅(qū)動齒輪帶動下邊腰輪反時針旋轉(zhuǎn)，腰輪旋轉(zhuǎn)360o時，有四倍于計量室有效容積的流體排出流量計。這樣，兩個腰輪交換驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，隨著腰輪的轉(zhuǎn)動，流體經(jīng)由計量室不斷排出流量計。腰輪每轉(zhuǎn)一圈排出的流體體積是一個固定值，即排出量與腰輪軸轉(zhuǎn)數(shù)成正比，通過腰輪軸及其它傳動機構(gòu)，將旋轉(zhuǎn)的次數(shù)減速后傳遞到積算顯示部分。正是腰輪流量計的這種工作原理決定了這種流量計只要計量室內(nèi)部配合間隙設(shè)計、組裝合理，它就會有較高的精度和較低的啟步流量，這一特性在民用小區(qū)燃氣計量中極為重要，它既滿足了居民正常用氣時的計量精度，又克服了其它類型流量汁對居民用氣低峰時微小氣量的無能為力。 1、在操作過程中,可能會由于不規(guī)則的轉(zhuǎn)動或者計數(shù)器被阻塞而損壞機械部件。(首先檢查是否有氣流!)如果葉輪或者葉片被損壞經(jīng)常能夠引起異常的噪聲和振動。如果懷疑故障點只是在機械指示頭上(沒有明顯的噪音或振動)，那么可以在管線帶壓的情況下對機械指示頭進行檢測。 注意:大多數(shù)情況下，機械指示頭是被正式鉛封著的，如果打開或者破壞這些鉛封將會影響校準過的數(shù)據(jù)并且(對數(shù)據(jù)的準確性)擔保也將失效。 2、如果電子測量單元沒有輸出或者和機械指示頭上的數(shù)據(jù)有較大差別，可以使用一個調(diào)整器或者一個脈沖發(fā)生器連接到表體上接近式的插孔上。按照技術(shù)規(guī)格書檢查極性、插頭的連接、電壓、電流，如果檢查結(jié)果顯示極性正確，插頭連接正確，那么說明表體內(nèi)部的電子單元出現(xiàn)了故障。 注意:如果渦輪流量計是安裝在危險區(qū)，所有的連接都應(yīng)該是本質(zhì)安全的電路。 3、如果在機械指示頭里有過多的凝結(jié)液，那么所用硅膠的部分要更換，對于舊的表體上，可以通過拿掉在機械指示頭頸部下面的排污/放空螺釘，排除過多的凝結(jié)液。 (1)安裝渦輪流量計前，管道要清掃。被測介質(zhì)不潔凈時，要加過濾器。否則渦輪、軸承易被卡住，測不出流量來。 (2)拆裝流量計時，對磁感應(yīng)部分不能碰撞。 (3)投運前先進行儀表系數(shù)的設(shè)定。仔細檢查，確定儀表接線無誤，接地良好，方可送電。 (4)安裝渦輪流量計時，前后管道法蘭要水平，否則管道應(yīng)力對流量計影響很大。工作原理
故障分析
注意事項
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