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渦街流量計與孔板流量計在蒸汽使用中的對比分析
閱讀：2286發布時間：2013-3-18
在不同的環境下，會選用不同的流量計。國內在工業蒸汽計量方面,主要選用孔板流量計和渦街流量計這兩種，這兩種流量計原理大不相同。
下面為渦街流量計及孔板流量計的對比：
1、渦街流量計與孔板流量計目前的技術水平
渦街流量計的基本結構由渦街發生體、檢測元件、信號處理放大電路組成，目前對于渦街發生體的研究已達到相當完善的程度，以三角型發生體為*型體，檢測元件有熱敏電阻、應變片、壓電晶體、差動電容、超聲波等。信號處理部分有許多已微機化。
渦街流量計具有安裝方便（可直接在管道上安裝）、體積小、互換性強、長期運行精度高，可適用于大多數液體、氣體和蒸氣測量。目前世界市場的渦街流量計的銷售額每年遞增30%左右。
目前，孔板流量計的技術發展水平仍以確定的經驗公式為基礎，1980年標準化組織將R541與R781兩個標準合并成標準ISO5167（1980）。
孔板節流裝置由于結構簡單，造價低、可靠等優點，它幾乎適用于所有介質測量，而與之配套的差壓變送器發展迅速，使其本身具有的不足得以彌補。
2、渦街流量計與孔板流量計綜合性能評價
孔板流量計（簡稱孔板）由節流件取壓裝置和差壓變送器組成，導壓管對于易凍的場所需要有伴熱措施，一個流量測量回路靜密封點為20個左右，使用中存在如下問題：
易凍、易堵、易漏、伴熱容易造成差壓變送器器件老化、某些場合導壓管需加隔離液，由于伴熱或工藝操作不穩，正、負導壓管隔離液液線常常不等，產生液柱差，使流量指示不準。
以上都會使流量系數發生變化，測量精度降低，管縮短導壓管把差壓變送器直接安裝在管道上，但仍有流動的死區。
渦街流量計（簡稱渦街）只有3個靜密封點，不易泄漏 ，沒有流動的死區，不需伴熱保溫，不受流體重度、溫度、壓力、和粘度等影響，流量系數長期不變。
但渦街在有振動場合使用時，會使流量測量不準。目前，市場上已推出抗振型的渦街，來克服振動對流量測量不準的影響。
（1）初步投資
一臺進口渦街大約2萬元人民幣（Dn15-Dn80），而一臺節流裝置包括差壓變送器、孔板及法蘭、導壓管、閥門、保溫箱或保護箱也需1.5萬元人民幣，從長遠觀點看、采用渦街仍然是合算的。
（2）安裝費用
渦街安裝簡單，只需保證流量計前后有一定的直管段即可，孔板直線段、同心度、導壓管、變送器、保溫箱都有一定的安裝要求、安裝費用是渦街的數倍。
（3）維護費用
渦街除在計量上要求周期性標定外，一般不會出現故障，而孔板則不然，消泄漏，定期排污，灌隔離液，更換導壓管、閥門、保溫、清洗孔 板等，有一定的維護量。如200套流量孔板測量回路（需保溫伴熱），每二年，保溫伴熱系統改造就得投入一定的維修費，這還不包括差壓變送器的更新，孔板更新費用。算下來足可以買一定數量的進口渦街。
（4）運行成本
◆ 蒸氣消耗費用：如200套流量孔板測量回路（需保溫伴熱），每個伴熱點耗汽0.02t/h，如果每年平均按4300小時計算，蒸汽費用為40元/噸，則每年需消耗蒸汽費用大約為68.8萬元，每個回路每年耗費用為0.344萬元。
◆ 能耗費用：渦街的壓力損失比孔板小，約是孔板的1/15。因此，長期的運行對泵及風機能耗費少。孔板是渦街15倍，當用于氣體或蒸汽流量測量時，由于密度小，同一管徑體積流量大，壓力損失更是嚴重，耗能費更高。
◆ 泄漏排污費：排污費視排污次數，一般為每年約20次左右，排出的污物及物料污染大氣環境，污水超標，環保部門也要對其罰款。
（5）長期運行精度
孔板的設計系統精度1.5%~2.5%，由于差壓與流量是非線性關系，當流量低于30%時，誤差增大，氣體更為嚴重，另一方面，由于使用介質的長期磨損，銳角變鈍，使流量系數發生變化，也是影響精度的一個重要原因。
由于渦街的特殊結構，當精度經實際確定后（約為0.5%-1%測量值），精度幾乎是不變的。
（6）可互換性
同一臺渦街可測量氣體、液體及蒸汽的流量，電子線路板及敏感元件對不同口徑的流量計來說都有是通用的，信號輸出通常有三種形式：脈沖、模擬及數字信號。可以通過電路板的開關來切換，用戶可隨時根據自己的需要切換到另一種輸出信號。更改量程也很容易，對模擬輸出來說，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而設計的，互換性差，改變量程也比較困難，需重新計算孔板。
（7）量程比
由于渦街的輸出頻率與流量成線性關系，則流量的量程比可達20：1~80：1，例如：Foxboro公司的渦街流量計測量氣體及蒸氣的量程比為80：1，測量液體的量程比為40：1，能適應工藝流量測量量程較大的要求，精度仍能保證。
差壓流量計的差壓與流量成非線性關系，在小流量時測量不準，量程比只有3：1~5：1。如果擴大量程比，必須設法提高差壓變送器的精度。
（8）可靠性
現在有種更為可靠的渦街出現，它在一個表體上安裝了兩套電子線路、兩套敏感元件，且相互獨立，可用于重要的流量測量場合，差壓式流量計難以做到這點。
（9）節能效果
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，每年耗電59萬kW/h折算標準煤為68.5t，如果采用渦街能耗僅為孔板的1/15~1/20，若以1/20計，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控制系統產生的影響
由于渦街的輸出頻率與流量成線性關系，當它與調節閥、調節器集成一個控制系統時，相當于一個時滯和時間常數都小到可忽略的一個滯后環節，可視為比例環節，廣義對象的特性*取決于回路中其他環節，對控制系統幾無影響，孔板則不然，由于它的輸出與流量成線性關系，回路增益隨著流量而變化 ，雖然利用調節閥的流量特性來補償廣義對象的線性影響，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象的特性不隨工作點而變化，明顯改變了調節品質，但在小流量時反應快、靈敏、容易引起系統調節誤差增大。
綜上所述，渦街在許多流量測量中用渦街來代替孔板是可行的， 既省錢又省力，它確實給流量測量來許多好處。
1、渦街流量計與孔板流量計目前的技術水平
渦街流量計的基本結構由渦街發生體、檢測元件、信號處理放大電路組成，目前對于渦街發生體的研究已達到相當完善的程度，以三角型發生體為*型體，檢測元件有熱敏電阻、應變片、壓電晶體、差動電容、超聲波等。信號處理部分有許多已微機化。
渦街流量計具有安裝方便（可直接在管道上安裝）、體積小、互換性強、長期運行精度高，可適用于大多數液體、氣體和蒸氣測量。目前世界市場的渦街流量計的銷售額每年遞增30%左右。
目前，孔板流量計的技術發展水平仍以確定的經驗公式為基礎，1980年標準化組織將R541與R781兩個標準合并成標準ISO5167（1980）。
孔板節流裝置由于結構簡單，造價低、可靠等優點，它幾乎適用于所有介質測量，而與之配套的差壓變送器發展迅速，使其本身具有的不足得以彌補。
2、渦街流量計與孔板流量計綜合性能評價
孔板流量計（簡稱孔板）由節流件取壓裝置和差壓變送器組成，導壓管對于易凍的場所需要有伴熱措施，一個流量測量回路靜密封點為20個左右，使用中存在如下問題：
易凍、易堵、易漏、伴熱容易造成差壓變送器器件老化、某些場合導壓管需加隔離液，由于伴熱或工藝操作不穩，正、負導壓管隔離液液線常常不等，產生液柱差，使流量指示不準。
以上都會使流量系數發生變化，測量精度降低，管縮短導壓管把差壓變送器直接安裝在管道上，但仍有流動的死區。
渦街流量計（簡稱渦街）只有3個靜密封點，不易泄漏 ，沒有流動的死區，不需伴熱保溫，不受流體重度、溫度、壓力、和粘度等影響，流量系數長期不變。
但渦街在有振動場合使用時，會使流量測量不準。目前，市場上已推出抗振型的渦街，來克服振動對流量測量不準的影響。
（1）初步投資
一臺進口渦街大約2萬元人民幣（Dn15-Dn80），而一臺節流裝置包括差壓變送器、孔板及法蘭、導壓管、閥門、保溫箱或保護箱也需1.5萬元人民幣，從長遠觀點看、采用渦街仍然是合算的。
（2）安裝費用
渦街安裝簡單，只需保證流量計前后有一定的直管段即可，孔板直線段、同心度、導壓管、變送器、保溫箱都有一定的安裝要求、安裝費用是渦街的數倍。
（3）維護費用
渦街除在計量上要求周期性標定外，一般不會出現故障，而孔板則不然，消泄漏，定期排污，灌隔離液，更換導壓管、閥門、保溫、清洗孔 板等，有一定的維護量。如200套流量孔板測量回路（需保溫伴熱），每二年，保溫伴熱系統改造就得投入一定的維修費，這還不包括差壓變送器的更新，孔板更新費用。算下來足可以買一定數量的進口渦街。
（4）運行成本
◆ 蒸氣消耗費用：如200套流量孔板測量回路（需保溫伴熱），每個伴熱點耗汽0.02t/h，如果每年平均按4300小時計算，蒸汽費用為40元/噸，則每年需消耗蒸汽費用大約為68.8萬元，每個回路每年耗費用為0.344萬元。
◆ 能耗費用：渦街的壓力損失比孔板小，約是孔板的1/15。因此，長期的運行對泵及風機能耗費少。孔板是渦街15倍，當用于氣體或蒸汽流量測量時，由于密度小，同一管徑體積流量大，壓力損失更是嚴重，耗能費更高。
◆ 泄漏排污費：排污費視排污次數，一般為每年約20次左右，排出的污物及物料污染大氣環境，污水超標，環保部門也要對其罰款。
（5）長期運行精度
孔板的設計系統精度1.5%~2.5%，由于差壓與流量是非線性關系，當流量低于30%時，誤差增大，氣體更為嚴重，另一方面，由于使用介質的長期磨損，銳角變鈍，使流量系數發生變化，也是影響精度的一個重要原因。
由于渦街的特殊結構，當精度經實際確定后（約為0.5%-1%測量值），精度幾乎是不變的。
（6）可互換性
同一臺渦街可測量氣體、液體及蒸汽的流量，電子線路板及敏感元件對不同口徑的流量計來說都有是通用的，信號輸出通常有三種形式：脈沖、模擬及數字信號。可以通過電路板的開關來切換，用戶可隨時根據自己的需要切換到另一種輸出信號。更改量程也很容易，對模擬輸出來說，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而設計的，互換性差，改變量程也比較困難，需重新計算孔板。
（7）量程比
由于渦街的輸出頻率與流量成線性關系，則流量的量程比可達20：1~80：1，例如：Foxboro公司的渦街流量計測量氣體及蒸氣的量程比為80：1，測量液體的量程比為40：1，能適應工藝流量測量量程較大的要求，精度仍能保證。
差壓流量計的差壓與流量成非線性關系，在小流量時測量不準，量程比只有3：1~5：1。如果擴大量程比，必須設法提高差壓變送器的精度。
（8）可靠性
現在有種更為可靠的渦街出現，它在一個表體上安裝了兩套電子線路、兩套敏感元件，且相互獨立，可用于重要的流量測量場合，差壓式流量計難以做到這點。
（9）節能效果
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，每年耗電59萬kW/h折算標準煤為68.5t，如果采用渦街能耗僅為孔板的1/15~1/20，若以1/20計，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控制系統產生的影響
由于渦街的輸出頻率與流量成線性關系，當它與調節閥、調節器集成一個控制系統時，相當于一個時滯和時間常數都小到可忽略的一個滯后環節，可視為比例環節，廣義對象的特性*取決于回路中其他環節，對控制系統幾無影響，孔板則不然，由于它的輸出與流量成線性關系，回路增益隨著流量而變化 ，雖然利用調節閥的流量特性來補償廣義對象的線性影響，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象的特性不隨工作點而變化，明顯改變了調節品質，但在小流量時反應快、靈敏、容易引起系統調節誤差增大。
綜上所述，渦街在許多流量測量中用渦街來代替孔板是可行的， 既省錢又省力，它確實給流量測量來許多好處。
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