差壓式和渦街流量計蒸汽測量的研究

目前，國內外對蒸汽流量計量的關注點多在雙參數測量傳感器的研究。研究學者提出了多種多傳感器組合測量方法，其中使用*廣泛的是差壓式流量計和渦街流量計。然而，文丘里管測量范圍小，流體對喉管的沖刷和磨損嚴重，孔板流量計壓損大，長時間使用會使其精度急速下降。相比之下，均速管流量計自身結構簡單、壓損小以及長期運行穩定性好的優勢使其廣泛適用于各種介質。渦街流量計是目前國內主要流量儀表之一，用于氣體、液體和蒸汽的計量、檢測和控制。渦街流量計在工業上的廣泛應用證明了其在穩定流體計量中的可靠性和精確性。

渦街流量計具有介質適應性寬、測量精度高、壓力損失小等優點，但在濕蒸汽測量方面仍存在抗干擾性能、測量下限以及準確性等關鍵性問題。因此，國內外很多學者致力于渦街頻率信號檢測方法和頻率檢測傳感器的研究。宋開臣和黎翱等人分析壓電式渦街流量計輸出的電荷信號幅值極小，受噪聲影響大，信噪比很低等影響其測量精度的因素。舒張平等人為了擴展量程比，研制了測量低雷諾數流量的渦街流量計，測量精度達到1.0級。研究表明壓電式對于管道振動十分敏感,不利于降低測量下限，而在一定范圍內差壓式的輸出信號幾乎不受管道振動干擾的影響。

利用差壓式測量方法檢測渦街頻率信號也越來越成為研究者們研究的熱點話題。Li等人采用差壓傳感器來檢測旋渦發生體上下游之間的壓力差，在壓力信號中直接測得質量流量。此方法的提出對管道振動和流體湍流等干擾也具有較好的穩定性。Venugopal等通過數值模擬確定渦街發生體的形狀，并采用管壁壓差測量法對渦街流量計進行實驗性能研究。差壓式檢測方法工作可靠，介質流動對引壓系統影響很小，靈敏高，逐漸成為一種改善渦街流量計測量特性的有效辦法。

渦街流量計在本質上是流體振動型流量計,在工業現場使用時，管道及各種傳感器振動引起的干擾會降低測量精度。為了提高測量測量精度，國內外學者對渦街頻率信號處理相關方法展開了大量研究。李慶勇等人設計了一種*移動式高精度渦街流量計，并利用快速傅里葉變換處理低流速下的渦街頻率信號。Jin等采用快速傅里葉變換方法用于時域變換，分析渦旋相互作用引起的渦旋脫落頻率的來源、原因和衰減。但是，這種方法在更低速時難以進一步提取有用信號,一般用于信號和噪聲重疊部分非常小或者分開的情況,因此單純用譜分析來擴展渦街流量計的量程下限存在著很大的局限性。

此外，Shao等對渦街流量計采集的輸出信號進行濾波，并通過概率密度函數和循環差分序列，提取波動特征信號。Li等提出了一種基于經驗模態分解和譜重心校正法的信號處理新算法，對離散液體對渦街信號和計量的影響進行分析，為渦街信號分析提供了一定的參考。姚鳳艷等人采用集總經驗模態分解和Hilbert譜方法對渦街流量計尾跡振蕩特征進行研究。自適應陷波方法在檢測精度和動態響應之間存在矛盾，互相關方法需要合適的信號點數和周期才能發揮較好的效果，這些方法都取得了一定的效果，但是由于自身存在一些限制，需要進一步地改進和提高才能取得很好的實際測量效果。Istihat 采用小波分析對渦流管產生的渦流信號進行測量和分析，得到了壓力、溫度和頻率之間的關系，具有較好的測量效果。Xie 等提出基于小波包分析和多分類支持向量機的方法分析信號波形特征，可以自動、快速地診斷故障。小波分析在故障檢測、渦流信號等方面研究發展具有一定的實際應用意義，為渦街特征頻率提取提供了研究基礎。

隨著工業自動化的飛速發展,人們對濕蒸汽流量測量裝置以及檢測技術要求愈來愈高。基于均速管流量傳感器與渦街流量計的應用優勢，本文提出了*均速管渦街一體化流量傳感器，主要介紹了兩種傳感器的結構特點、工作原理以及信號采集方式，并通過實驗測試對兩種傳感器的測量特性進行研究。該*流量傳感器能夠同時具備兩者的壓損小、準確度高、測量范圍大以及應用廣泛等優勢，對于提高產品質量和降低能源損耗具有十分重要的意義。