汽相介质流速对涡街流量计的影响及解决方法
旋涡式流量计的测量技术发展到今天已相当成熟，其主要优点是：无动部件、结构简单、坚固、安装方便、维修方便、费用低。测量范围通常在10∶1以上，测量的精度也比较高，测量的气体通常在1.0-1.5级之间，测量的液体通常在1.0级。旋涡式流量计在蒸汽流量的测量中得到了**的应用，特别是涡街流量计对测量流体的速度有一定的要求，特别是涡街流量计是依赖于流体产生的规律性的涡街，更要将流速限定在规定的范围内，太低和太高都会导致涡街不能工作或数值失真。但在实际工作中，我们却发现有人利用涡街流量计对流速的要求做文章，做了一些不正当的事，使计量数值严重失真，导致顾客损失。实践中采取了一些看似无心却违法的手段，造成下游压力骤降，导致蒸汽流速超过涡街流量计测量的流速上限，涡街流量计无法正常工作，计量严重偏小。
详情如下：
经过几年的检定工作，我们发现有一台蒸汽涡街流量计量管段存在漏洞，仅在蒸汽出口上做文章，从而导致涡街流量计量管段存在漏洞，导致涡街流量计量器严重偏小。
旋涡流量计
如图1所示，涡街流量计测量部分不做任何修改，而随后的大型气罐则大量出现。全系统根据储气罐内压力的变化，对前、后阀门分别进行自动控制，从而实现一套充气、放气、再充气的循环操作。全流程是：开始时，储气罐是空的，阀门1，阀门2是关闭的。接着阀1迅速开启，上游0.8MPa的过热蒸汽猛烈注入空罐。当储气罐逐渐充满气体，当压力上升到一定的压力时，关闭阀门1，打开阀门2，让储气罐内的蒸汽排出，以便使用。其主要目的是使流过涡街流量计的大部分蒸汽以极高的流速通过。
为什麽让蒸汽流速达到非常高的程度？那么涡街流量计在高流速下测量会有什么问题？
1分析蒸汽的流速。
在分析管内流动时，临界压比值是一个重要数值，在临界截面上，蒸气流速达到临界值，蒸汽流速达到临界值音速c时，与临界压力界面处进口压力P1的比值相当。
临界压比：γcr=pcr/p1。
水蒸气音速：c=√kpv。
在过热气体为蒸汽时：k=1.3，γcr=0.546。
pcr称为：临界压力。
因此我们得到：通过降低反压比，使通过蒸汽的流速上升到一个相对于涡街流量计非常高的水平，甚至达到音速，过热蒸汽音速可达到500m/s以上。蒸汽压力一般高于0.8MPa，而储气罐开始充气时，罐内压力接近常压。基于蒸气临界流动原理。在汽管和容器的压力比值低于临界压力比γcr=0.546的情况下，管中蒸汽的速度将达到音速。本例中，气缸内压力按充气阶段中、晚期才逐渐上升到的0.4MPa计算，背压比为0.5。即，在大部分蒸汽通过阶段，回压比小于0.546，并且蒸汽流速保持在音速，音速远远超过涡街流量计测量流速上限。采用这种方法，涡街流量计的蒸汽流速可大大提高，导致涡街流量计计量严重偏少。不法分子还狡辩，我的计量器具全部通过国家法定计量检定机构检验。的确，这种情况，单独检定流量计是找不到问题的。可判断介质的高流速对涡街流量计计量性能有较大影响导致计量不准。干嘛要说？再次分析高速气流速度对涡街流量计的影响。
旋涡式流量计的工作原理
将漩涡发生体置于流体中，流体在漩涡发生体的两侧交替排列出两列有规则的交错排列的旋涡，在一定雷诺数范围内，转换旋涡的频率与漩涡发生体的几何尺寸有关，产生的旋涡频率f正比流量，此频率可由各种传感器检测到。
旋涡流量计就是利用卡门涡街原理，得出以下关系：
f=(r.u)/b。
公式中：b-阻流件宽度，m;u--流经流量计的流体平均流速，m/s;f--旋涡频率，Hz;Sr-斯特罗哈尔数(无量纲)。
Strohalar数是无量纲参数，它与漩涡发生体的形状和雷诺数有关。如图3所示，是三角柱旋涡发生体的斯特劳哈尔数和管道雷诺数之间的关系。
旋涡流量计
从图3可以看出，在ReD=2×104~7×106的范围内，Strauhalf数可以作为常数处理。所用的涡街流量计都是按照斯特劳哈尔数作为常数来设计的。所以我们使用涡街流量计时必须避免测量介质的雷诺数在2×104~7×106这一范围外，超出这个范围，斯特劳哈尔数就不再是常数，涡街流量计测得的频率与流速不再是常数，而且不再是简单的正比关系。即，超过雷诺数2×104~7×106这个范围，就违背了涡街流量计的设计原则，涡街流量计在这个时候无法正常测量。由于雷诺数与介质流速有关，具体来说就是介质流速的话，对于蒸气而言，涡街流量计的流速控制在5m/s~60m/s/s之间，而好的涡街流量则是控制在60m/s~60m/s之间。所以在选择涡街流量计的口径和流量测量范围时，要保证这种流速限定。大多数涡街流量计无法对高流速介质进行测量。因此上诉案件，使用普通涡街流量计对声速下的水蒸气进行测量，其结果完全不可信，不能使用。
旋涡流量计
旋涡流量计是一种用传感器检测旋涡频率的数字仪表。流速仪的电气特性必须在合适的条件下工作。研究了涡街流量计在高流速下检测旋涡频率的情况。用一种高速下涡街流量计进行实验[4]。通过在线实时频谱分析发现：在DN80口径以下的管线上，经常会出现80m/s以上的高流量，其中近一半出现了超过100m/s的高流量，更重要的是，流速高达180m/s。普通涡街流量计在介质流速过大的情况下会出现剧烈的漏波现象，给测量结果带来很大的误差。
由图4来看漏波的结果是，检测到的脉冲不再连续，并且会出现漏缺。因此，在这种情况下，测量结果一般是偏小的。高流速时，漩涡发生后的流体运动更为复杂。涡轮式传感器检测信号要求有清晰性，如果流速太大，则更复杂。这一点，传感器将受到严重干扰，目标信号的清晰度急剧下降，导致涡街流量传感器无法测量或无法测量。
旋涡流量计
结果表明，涡街流量计的漏波非常明显，正是利用涡街这一漏洞，让涡街流量计在超高流速下大量漏波，使其大量漏波，从而使后得到的流量大大减少。
除上述情况外，还有一种热水站，它将蒸汽直接放入池中加热水，其目的是设法使蒸汽出口压力骤降，获得突然变小的背压比，从而大大提高蒸汽的流速。甚至没有达到音速或涡街流量计测量的上限，这会导致涡街流量计不能正常工作。所以，要保证涡街流量计的正常计量，就必须重视涡街流量计的测量范围，因为管中的流速必须在涡街流量计的测量范围之内。
对那些在后端搞压力骤降来提高蒸汽流速的，可以想出将蒸汽流速限制在合理范围内的方法。例如，使用限流装置，在涡街流量计后面的管线上安装临界流丘里喷管。水蒸气通过临界流文丘中，在喷嘴上、下游压力如果小于或等于该喷嘴的临界压力比时，喷嘴喉部形成临界状态，流过喷嘴的蒸汽流量达到了大。此时，流量不受下游状态变化的影响。基于这一原理，我们将临界流文丘里喷管安装在可能发生压力骤降的管段之前，通过涡街流量计的大流量可使其稳定稳定。选择文丘里喷嘴的原因是可以降低压力损失。
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