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Wv系列抗振型渦街流量計在貿易結算中的應用分析
摘要：從傳統的孔板和渦街流量計的優缺點分析著手，介紹Wv系列抗振型渦街流量計在貿易結算中的應用優點，目前Wv系列抗振型渦街流量計已在化工和熱電企業中推廣和應用，得到化工和熱電企業青睞。
關鍵詞：Wv系列抗振型渦街流量計；突破 ；蒸汽貿易。
引言：
當前熱電行業(ye)的(de)(de)蒸汽貿易結算中，有不少企(qi)業(ye)采用的(de)(de)是傳(chuan)統的(de)(de)差(cha)(cha)壓式(shi)流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)計(ji)，（如(ru)孔(kong)板(ban)(ban)噴嘴等）進行蒸汽流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)計(ji)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)，同(tong)時，有越來越多的(de)(de)企(qi)業(ye)認(ren)識到(dao)：傳(chuan)統差(cha)(cha)壓式(shi)流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)計(ji)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)程比太(tai)小，也就是可準確測量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)最大流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)與最小流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)之比太(tai)小，當用戶用量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)波動范圍超(chao)過流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)計(ji)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)程比時會呈現極(ji)大的(de)(de)測量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)誤差(cha)(cha)。也有采用更換孔(kong)板(ban)(ban)、差(cha)(cha)壓變送器來適應(ying)流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)變化的(de)(de)方法(fa)，例(li)如(ru)在(zai)冬/夏季分別采用不同(tong)的(de)(de)孔(kong)板(ban)(ban)及差(cha)(cha)壓變送器應(ying)對流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)變化，但即使如(ru)此，孔(kong)板(ban)(ban)固有的(de)(de)3：1量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)程比范圍顯(xian)然難以滿足實際需求。
在進行小口徑管道中的(de)蒸汽流(liu)量(liang)(liang)計量(liang)(liang)時(shi)，常出現大(da)大(da)高于(yu)大(da)管道的(de)大(da)范(fan)圍流(liu)量(liang)(liang)波(bo)動，流(liu)量(liang)(liang)計的(de)量(liang)(liang)程(cheng)比(bi)限(xian)制問(wen)題(ti)更加突出，在選用孔(kong)(kong)板時(shi)，技術人員將(jiang)面(mian)臨一個(ge)困(kun)難(nan)的(de)抉(jue)擇：如照顧大(da)流(liu)量(liang)(liang)的(de)檢測(ce)，則必須舍棄小流(liu)量(liang)(liang)；如想避免小流(liu)量(liang)(liang)被漏計量(liang)(liang)，又會(hui)因(yin)差壓變送器輸出信號的(de)限(xian)制，將(jiang)超過量(liang)(liang)程(cheng)的(de)流(liu)量(liang)(liang)，無(wu)論多(duo)大(da)全(quan)按(an)照量(liang)(liang)程(cheng)對應的(de)流(liu)量(liang)(liang)來(lai)計量(liang)(liang)，從技術層面(mian)而言，傳統的(de)孔(kong)(kong)板流(liu)量(liang)(liang)計明(ming)顯無(wu)法適用于(yu)流(liu)量(liang)(liang)波(bo)動范(fan)圍超出3：1的(de)流(liu)量(liang)(liang)計量(liang)(liang)。
但由于孔板(ban)是很(hen)成熟、經典的(de)(de)流量儀表(biao)，穩定性(xing)、可靠(kao)性(xing)經數十年各(ge)行(xing)各(ge)業的(de)(de)驗(yan)證，各(ge)類(lei)新型的(de)(de)流量儀表(biao)在發展過程(cheng)中曾(ceng)表(biao)現出的(de)(de)各(ge)種問題，令人不免產生(sheng)疑慮(lv)。
在貿易結算計量(liang)中，一旦(dan)產生(sheng)一些如流(liu)(liu)量(liang)計故障、無流(liu)(liu)量(liang)有指示、流(liu)(liu)量(liang)變(bian)化而流(liu)(liu)量(liang)計顯(xian)示不(bu)變(bian)等問題，往(wang)往(wang)導致供(gong)需雙方直接的利益沖(chong)突產生(sheng)激烈(lie)矛盾，而這些問題又(you)恰(qia)好(hao)是孔板易于解決的：
對(dui)于故障(zhang)，孔板流量計(ji)故障(zhang)多發(fa)生于差(cha)壓變(bian)送(song)器，而(er)差(cha)壓變(bian)送(song)器可(ke)在(zai)使用中無需(xu)停氣即可(ke)更(geng)換；
對于無(wu)流量有指(zhi)示，通常(chang)可通過小流量截除方(fang)式(shi)得以解(jie)決，反(fan)正孔板(ban)測小流量也(ye)不(bu)準；
對(dui)于流(liu)量(liang)(liang)變(bian)化而(er)指示不(bu)變(bian)的問(wen)題，在孔(kong)板量(liang)(liang)程比之內(nei)，基(ji)本上(shang)不(bu)會出(chu)(chu)現（蒸汽屬(shu)干凈流(liu)體(ti)，不(bu)會對(dui)差壓傳遞(di)路(lu)線產生堵塞）只有在流(liu)量(liang)(liang)超(chao)出(chu)(chu)孔(kong)板流(liu)量(liang)(liang)計量(liang)(liang)程時(shi)，才會出(chu)(chu)現流(liu)量(liang)(liang)變(bian)化時(shi)，指示不(bu)變(bian)，對(dui)此，需方顯然(ran)是沒有意見的，基(ji)于上(shang)述優點，很(hen)多(duo)熱電企(qi)業依舊選擇孔(kong)板作為貿易結算計量(liang)(liang)之用。
隨著流(liu)量(liang)(liang)檢測儀表技(ji)術的(de)發展(zhan)，對于蒸汽計量(liang)(liang)儀表，有(you)越來越多(duo)的(de)選(xuan)擇，其中，渦街(jie)流(liu)量(liang)(liang)計的(de)大量(liang)(liang)程比優勢令對孔(kong)板(ban)狹窄(zhai)量(liang)(liang)程比頭痛不已(yi)的(de)技(ji)術人員(yuan)看到一條新(xin)的(de)思路，渦街(jie)流(liu)量(liang)(liang)計理(li)論上可超過400：1的(de)寬廣(guang)量(liang)(liang)程比，及結構(gou)的(de)堅固(gu)可靠(kao)，對蒸汽高(gao)溫的(de)適(shi)應能(neng)力，引起廣(guang)泛關注，越來越多(duo)的(de)熱電企業在(zai)蒸汽計量(liang)(liang)中予以(yi)選(xuan)用，特別是(shi)流(liu)量(liang)(liang)波動很(hen)大的(de)小管徑上，大量(liang)(liang)選(xuan)用。
渦街流(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)檢測原(yuan)理自出現之日起，因(yin)其(qi)儀表系數恒定(ding)、量(liang)(liang)(liang)程(cheng)比大、壓損低(di)等(deng)方(fang)面(mian)的(de)突出優勢(shi)，在各種流(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)檢測原(yuan)理中獨樹一幟，被(bei)公認為更(geng)具發展前景的(de)未(wei)來流(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)計(ji)之一，當(dang)前幾乎(hu)所有的(de)儀表行業跨國(guo)公司在其(qi)他流(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)計(ji)種類方(fang)面(mian)或有缺失，但無一不向市場推出各具特(te)色的(de)渦街流(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)計(ji)產品(pin)，近(jin)20年以來，渦街流(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)計(ji)的(de)市場占有率不斷提升，在一些(xie)大型石化企業，甚至成為占有率更(geng)高的(de)流(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)計(ji)類型。
在采用渦街流量計進行蒸汽貿易結算計量時，有不少用戶感受到了與孔板流量計相比下的優勢，但也發現一些問題，其中，一些問題是采用渦街流量計測量氣體流量所共有的，例如零點穩定性、小流量檢測等。也有一些問題是在用于蒸汽貿易結算上特有的現象，如超高流量、極大的流量變化范圍帶來的問題。
（一） 零點不穩定，無流量而有計量指示，導致貿易結算糾紛；靈敏度低，甚至小流量的測量還不如孔板。
從渦(wo)街(jie)原理而(er)言(yan)，是足以精(jing)確(que)測量低(di)至1m/s氣體流量的(de)(de)(de)，但由于漩(xuan)渦(wo)升力與流體密度(du)成正比(bi)，同時(shi)與流速的(de)(de)(de)平方成正比(bi)，換言(yan)之，流體密度(du)越(yue)低(di)，渦(wo)街(jie)信號(hao)越(yue)弱(ruo)，而(er)流速降低(di)時(shi)，渦(wo)街(jie)信號(hao)更以平方關系急劇下(xia)降，例如；在相同條件之下(xia)，1m/s流速的(de)(de)(de)氣體產生的(de)(de)(de)漩(xuan)渦(wo)力僅是20m/s流速時(shi)的(de)(de)(de)1/400，如此微弱(ruo)的(de)(de)(de)信號(hao)很難不被干擾。
對于(yu)渦街流量(liang)(liang)計(ji)而(er)言(yan)，干(gan)(gan)擾(rao)主要為電(dian)磁干(gan)(gan)擾(rao)及管(guan)道(dao)的(de)(de)機(ji)械振(zhen)動干(gan)(gan)擾(rao)，其中電(dian)磁干(gan)(gan)擾(rao)比較容易解決，而(er)振(zhen)動干(gan)(gan)擾(rao)則(ze)因其侵入途徑、信號(hao)特征與(yu)渦街信號(hao)相同而(er)難(nan)以去除。因此，為保證零點穩定，只能將幅度(du)小(xiao)于(yu)或等于(yu)干(gan)(gan)擾(rao)信號(hao)的(de)(de)流量(liang)(liang)與(yu)干(gan)(gan)擾(rao)一起除去。
當(dang)前多數市售國(guo)內產品(pin)，如(ru)將(jiang)靈(ling)敏度(du)(du)加大到可(ke)以檢測1m/s空(kong)氣流速(su)(su)時，人(ren)在講話時的(de)聲波振(zhen)動自空(kong)氣傳送到流速(su)(su)計(ji)上就會令流量(liang)(liang)計(ji)產生指示，很顯然這(zhe)是無法接受的(de)。由于6m/s流速(su)(su)產生的(de)信號與人(ren)手(shou)可(ke)感知振(zhen)動導致的(de)干擾大至相當(dang)，因(yin)此，將(jiang)流量(liang)(liang)計(ji)設計(ji)調整(zheng)成可(ke)測最小(xiao)流速(su)(su)5m/s~ 6m/s,這(zhe)樣(yang)可(ke)避免(mian)在管道振(zhen)動強度(du)(du)不大于人(ren)手(shou)剛(gang)可(ke)感受到的(de)程度(du)(du)時，產生錯誤的(de)計(ji)量(liang)(liang)。這(zhe)正(zheng)是市場上國(guo)內產品(pin)氣體流量(liang)(liang)測量(liang)(liang)下限定在6m/s的(de)根本原因(yin)。
然而，即便如此，當(dang)管道振動超過人手可(ke)感知的(de)(de)(de)強度時，就必須進一步(bu)降(jiang)低流(liu)量(liang)計的(de)(de)(de)靈(ling)敏度，更多地舍棄流(liu)量(liang)的(de)(de)(de)計量(liang)；當(dang)管道振動加大(da)到與常用流(liu)量(liang)的(de)(de)(de)信號(hao)相當(dang)時，為避(bi)免在無流(liu)量(liang)時有計量(liang)，將同時導致(zhi)有流(liu)量(liang)時也無計量(liang)；相反，為保證有流(liu)量(liang)時有計量(liang)，就必將導致(zhi)無流(liu)量(liang)時同樣(yang)有計量(liang)。
簡單來講，傳統的渦街(jie)流(liu)(liu)量(liang)計，在(zai)存(cun)在(zai)管道振動時，只(zhi)能選(xuan)擇將強度小于(yu)等于(yu)振動強度的流(liu)(liu)量(liang)信號(hao)舍棄，才能做(zuo)到無流(liu)(liu)量(liang)時無計量(liang)，管道振動越強，舍棄的流(liu)(liu)量(liang)越大，如(ru)果管道內最(zui)大流(liu)(liu)量(liang)產生的信號(hao)仍不能超過振動的強度時，渦街(jie)流(liu)(liu)量(liang)計就完全(quan)不能使用。
綜合(he)上述源(yuan)于(yu)渦街流(liu)量(liang)計(ji)本(ben)質特(te)性的分析(xi)，可以得(de)知：渦街流(liu)量(liang)計(ji)的實際可測流(liu)量(liang)下限與其(qi)抗振動干(gan)擾能力密切相關，也(ye)就是(shi)：
振動干擾越弱，可(ke)以(yi)測量(liang)的小流(liu)量(liang)就越低。
抗振能力(li)越強，可以測量(liang)的小流量(liang)就越低(di)。
管道振動過強時，可導致渦街(jie)流(liu)量計完全不能使(shi)用。
綜上所述(shu)，只有提升抗(kang)振動干擾能力(li)，才能擴(kuo)展小流(liu)量測量范圍，正因(yin)為渦街流(liu)量計(ji)的(de)這些特征，業內(nei)公認，抗(kang)振能力(li)是決定渦街流(liu)量計(ji)性(xing)能的(de)最主要因(yin)素。
為(wei)此(ci)我(wo)(wo)(wo)公(gong)司(si)耗時(shi)3年(nian)，投入數(shu)百萬(wan)元進(jin)行(xing)全面改進(jin)研發(fa)，終獲重大突(tu)破，向市場推出的(de)(de)抗(kang)振(zhen)(zhen)型(xing)系(xi)(xi)列(lie)是通(tong)過權威部門進(jin)行(xing)抗(kang)振(zhen)(zhen)動干擾能(neng)力測(ce)試(shi)的(de)(de)渦街(jie)(jie)流(liu)量(liang)計產品(pin)，抗(kang)振(zhen)(zhen)能(neng)力不低于2.0g，遠超(chao)進(jin)口產品(pin)1.0g的(de)(de)抗(kang)振(zhen)(zhen)能(neng)力，由此(ci)獲得“抗(kang)振(zhen)(zhen)型(xing)”渦街(jie)(jie)流(liu)量(liang)計生產許可證，并(bing)由此(ci)獲得“抗(kang)振(zhen)(zhen)型(xing)渦街(jie)(jie)流(liu)量(liang)計行(xing)業標準”制定的(de)(de)立項批準。而我(wo)(wo)(wo)們(men)的(de)(de)普(pu)通(tong)系(xi)(xi)列(lie)產品(pin)，經我(wo)(wo)(wo)公(gong)司(si)對(dui)比(bi)實測(ce)也(ye)具有國(guo)內典型(xing)產品(pin)約30倍的(de)(de)抗(kang)振(zhen)(zhen)能(neng)力，因(yin)此(ci)，即使(shi)不考慮抗(kang)振(zhen)(zhen)型(xing)附加的(de)(de)振(zhen)(zhen)動干擾抑制措施(shi)，在同(tong)(tong)等應用條件之下(xia)，可測(ce)流(liu)量(liang)下(xia)限(xian)也(ye)將(jiang)下(xia)延至同(tong)(tong)類產品(pin)的(de)(de)1/5以下(xia)。
同時，正(zheng)因(yin)“抗(kang)(kang)振(zhen)能(neng)(neng)力是(shi)(shi)(shi)衡量(liang)(liang)(liang)渦(wo)街(jie)(jie)流(liu)量(liang)(liang)(liang)計性能(neng)(neng)的(de)最主要指標”這(zhe)一觀點已成為眾所周(zhou)知的(de)共識(shi)，而渦(wo)街(jie)(jie)流(liu)量(liang)(liang)(liang)計抗(kang)(kang)振(zhen)動干擾能(neng)(neng)力的(de)提(ti)升，是(shi)(shi)(shi)公認的(de)世界性難題，如得以徹底攻克，渦(wo)街(jie)(jie)流(liu)量(liang)(liang)(liang)計必(bi)將替代(dai)傳統差壓式流(liu)量(liang)(liang)(liang)計的(de)市場(chang)地位(wei)。正(zheng)因(yin)如此，近20年以來(lai)，幾乎國內所有產品(pin)均聲稱自己的(de)產品(pin)是(shi)(shi)(shi)“抗(kang)(kang)振(zhen)型”，但至今為止，仍無(wu)其(qi)他家企業交由權威部門進行抗(kang)(kang)振(zhen)能(neng)(neng)力測試。
2007年我公(gong)司(si)Wv全(quan)(quan)系列渦街(jie)流量(liang)計(ji)經(jing)江蘇省質(zhi)量(liang)技術監督局委托(tuo)上海工業自動(dong)化(hua)儀表研究所(suo)進行(xing)全(quan)(quan)性能(neng)測(ce)(ce)(ce)試(shi)，產品全(quan)(quan)部性能(neng)優于(yu)現(xian)行(xing)行(xing)業標(biao)準。特別是：在(zai)強(qiang)達2g、0～110Hz的強(qiang)大全(quan)(quan)向機械振(zhen)動(dong)干擾(rao)下，所(suo)有滿管式流量(liang)計(ji)依舊保(bao)持優于(yu)1%精(jing)度(du)，插入式流量(liang)計(ji)依舊保(bao)持優于(yu)1.5%精(jing)度(du)。這(zhe)是渦街(jie)流量(liang)計(ji)實(shi)際抗振(zhen)能(neng)力首(shou)次在(zai)國內經(jing)權(quan)威部門嚴(yan)格(ge)測(ce)(ce)(ce)試(shi)，測(ce)(ce)(ce)試(shi)結果所(suo)表現(xian)出的強(qiang)大抗振(zhen)動(dong)干擾(rao)能(neng)力顛(dian)覆了(le)傳統(tong)認知(zhi)，專家紛至(zhi)測(ce)(ce)(ce)試(shi)現(xian)場實(shi)際了(le)解(jie)、驗證(zheng)，高度(du)評價：“前景無量(liang)！”
我公司產(chan)品(pin)正因擁(yong)有(you)遠超(chao)同(tong)類(lei)產(chan)品(pin)的(de)振(zhen)動干擾抑制能(neng)力，令產(chan)品(pin)在(zai)應用于蒸汽流量(liang)測(ce)量(liang)時，可測(ce)量(liang)下限低(di)至(zhi)1m/s，遠超(chao)同(tong)類(lei)產(chan)品(pin)5m/s的(de)測(ce)量(liang)下限，根據渦街原理，至(zhi)少要將(jiang)(jiang)抗(kang)振(zhen)能(neng)力提(ti)升(sheng)至(zhi)同(tong)類(lei)產(chan)品(pin)的(de)25倍，才能(neng)實(shi)現(xian)這樣的(de)小(xiao)流量(liang)測(ce)量(liang)能(neng)力。而我們的(de)抗(kang)振(zhen)系(xi)列產(chan)品(pin)更將(jiang)(jiang)抗(kang)振(zhen)能(neng)力提(ti)升(sheng)至(zhi)80~250倍，確保在(zai)靈敏檢測(ce)微小(xiao)流量(liang)的(de)同(tong)時，具備高度(du)的(de)零點穩定性。
對于(yu)熱電企業而言，直接帶來(lai)的(de)優(you)勢在于(yu)：
挽回(hui)低于(yu)5 m/s流速的小流量汽(qi)款(kuan)損(sun)失(shi)。
零點穩(wen)定，杜絕因無流量有指示帶來的，與用(yong)氣方(fang)的糾(jiu)紛。
在較強的振(zhen)動（強度2.0g）之下，依舊保證(zheng)大大優于進口產品的小(xiao)流量測量能力(li)。
（二） 蒸汽計量中，出人意料的超高流速及其伴生的相關問題
在近(jin)三年以(yi)來(lai)，經我(wo)們對十家(jia)以(yi)上(shang)的熱電用戶小(xiao)口(kou)徑流量(liang)計(ji)進行的現場(chang)實時記錄分析(xi)，發現一(yi)個(ge)出人意料的現象：在小(xiao)口(kou)徑蒸汽流量(liang)上(shang)，實際的流速遠超多數設(she)計(ji)部門、熱電企業(ye)、儀表制造商估計(ji)的60m/s左右的上(shang)限。
通常(chang)認為，管(guan)道里的(de)蒸(zheng)汽流速(su)(su)(su)不會超(chao)過(guo)60m/s，在選擇(ze)流量計時，量程(cheng)達到60m/s就已足夠，而我們采用在線實(shi)時頻譜分析時發現(xian)：?80及其以下的(de)管(guan)線，經常(chang)出現(xian)高于(yu)80m/s的(de)高流速(su)(su)(su)，其中有(you)近一半的(de)出現(xian)超(chao)過(guo)100m/s的(de)高流速(su)(su)(su)，更有(you)甚(shen)者，流速(su)(su)(su)高達180m/s。
由于孔板原(yuan)理的(de)限(xian)制，當(dang)流量超過其量程(cheng)約(yue)19％后，就不能判(pan)斷超量程(cheng)量的(de)大小(xiao)；而一(yi)般的(de)渦街流量計在流速(su)過高(gao)時(shi)，因(yin)劇烈的(de)漏(lou)波現(xian)象，出(chu)現(xian)難(nan)于估算(suan)的(de)誤差，因(yin)此也難(nan)于判(pan)斷超高(gao)流速(su)的(de)大小(xiao)。我(wo)們盡可(ke)能排(pai)除影響因(yin)素，通過對傳感器原(yuan)始信(xin)號直接進行實時(shi)頻譜分析，得出(chu)超高(gao)流速(su)時(shi)的(de)流量值。
對于這(zhe)樣的高流(liu)(liu)速，如(ru)采用(yong)孔板流(liu)(liu)量(liang)(liang)計測量(liang)(liang)，如(ru)量(liang)(liang)程(cheng)為50m/s，即使與熱用(yong)戶達(da)成(cheng)協議(yi)：“超過量(liang)(liang)程(cheng)的流(liu)(liu)量(liang)(liang)按量(liang)(liang)程(cheng)150%計量(liang)(liang)”，也就是對于超過50m/s量(liang)(liang)程(cheng)的流(liu)(liu)速，全部按75m/s收(shou)費，如(ru)果實際最(zui)高流(liu)(liu)速為150m/s，也會損失50%汽款。
包括孔(kong)板、渦街在(zai)內的(de)大(da)多數氣體(ti)流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)計(ji)實際檢(jian)測的(de)是(shi)(shi)工況體(ti)積流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)，而在(zai)蒸汽貿易結算(suan)計(ji)量(liang)(liang)(liang)(liang)中，通常(chang)采用質(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)。為保(bao)證(zheng)精度(du)(du)(du)，需實時(shi)(shi)檢(jian)測蒸汽溫度(du)(du)(du)及壓力，由此獲得準確的(de)蒸汽密度(du)(du)(du)值，再與流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)計(ji)給出(chu)的(de)體(ti)積流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)相乘，獲得質(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)。當(dang)孔(kong)板超(chao)量(liang)(liang)(liang)(liang)程(cheng)時(shi)(shi)，流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)記(ji)錄(lu)曲(qu)線本(ben)應該呈現(xian)為平直(zhi)直(zhi)線，但在(zai)監控系統(tong)上，通常(chang)顯示記(ji)錄(lu)的(de)是(shi)(shi)運算(suan)出(chu)的(de)質(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)，即使(shi)孔(kong)板輸(shu)出(chu)的(de)流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)因超(chao)量(liang)(liang)(liang)(liang)程(cheng)而保(bao)持(chi)不變(bian)，但由于(yu)壓力、溫度(du)(du)(du)變(bian)化運算(suan)出(chu)變(bian)化的(de)密度(du)(du)(du)，質(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)也是(shi)(shi)跟隨變(bian)化的(de)，流(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)(liang)曲(qu)線依舊呈現(xian)為變(bian)化的(de)曲(qu)線，并不會表(biao)現(xian)為超(chao)量(liang)(liang)(liang)(liang)程(cheng)應有(you)的(de)一條直(zhi)線，操作(zuo)人員由此難于(yu)辯識(shi)超(chao)量(liang)(liang)(liang)(liang)程(cheng)問題。
我(wo)們(men)在(zai)現(xian)場發現(xian)，不(bu)少蒸汽(qi)熱用戶已掌(zhang)握了這一現(xian)象，在(zai)用氣時(shi)，有意將流(liu)(liu)量(liang)盡可能(neng)控制在(zai)最大流(liu)(liu)速與最小(xiao)流(liu)(liu)速，令(ling)(ling)小(xiao)流(liu)(liu)量(liang)低于儀(yi)表(biao)測量(liang)下限而不(bu)會被(bei)計(ji)量(liang)，令(ling)(ling)大流(liu)(liu)量(liang)大大高于儀(yi)表(biao)量(liang)程(cheng)而計(ji)量(liang)偏小(xiao)。
將我們的(de)(de)流量(liang)計(ji)與(yu)原先的(de)(de)孔板(ban)或渦街(jie)流量(liang)計(ji)用于(yu)同一Ф50mm的(de)(de)管道進行對比發現(xian)：熱用戶采用這樣(yang)的(de)(de)用氣(qi)方(fang)法，原先的(de)(de)流量(liang)計(ji)可(ke)以(yi)將實際7-8噸(dun)/天(tian)的(de)(de)用氣(qi)量(liang)計(ji)量(liang)為(wei)2噸(dun)/天(tian)左(zuo)右，熱電廠損失(shi)巨大(da)。
令人遺憾(han)的(de)是：在這些實例(li)中(zhong)，同(tong)時證明了――普通的(de)渦(wo)街流(liu)量計未(wei)能(neng)表現出優于孔板的(de)高流(liu)量測(ce)量能(neng)力。
（1） 傳(chuan)統渦街流(liu)量計高流(liu)速檢測(ce)中(zhong)的(de)問題(ti)
a）高流速檢(jian)測中的問題之一(yi)：高流速的漏波現象，導致(zhi)流量計(ji)示值大幅度偏低
因(yin)為渦街(jie)流(liu)量(liang)(liang)計(ji)產生的(de)(de)漩(xuan)渦本(ben)身存(cun)在(zai)強(qiang)弱波(bo)(bo)動，波(bo)(bo)動的(de)(de)程度與流(liu)場穩定(ding)度、渦街(jie)發生體結構密切(qie)相關。在(zai)技監部門(men)的(de)(de)標定(ding)裝(zhuang)置上(shang)進行標定(ding)、檢驗時(shi)，流(liu)量(liang)(liang)計(ji)基(ji)本(ben)處于理(li)想運行環境――流(liu)速恒(heng)定(ding)、流(liu)場無畸變(bian)，因(yin)此漩(xuan)渦強(qiang)度的(de)(de)波(bo)(bo)動較小(xiao)，不(bu)(bu)(bu)出(chu)現(xian)“漏(lou)波(bo)(bo)”現(xian)象，可(ke)輕松通(tong)過精(jing)度檢驗。但在(zai)實際運行中，不(bu)(bu)(bu)可(ke)避免地存(cun)在(zai)流(liu)場畸變(bian)（通(tong)常因(yin)流(liu)量(liang)(liang)計(ji)上(shang)游直管段(duan)不(bu)(bu)(bu)足(zu)、近距離的(de)(de)上(shang)游存(cun)在(zai)阻礙物(wu)、安裝(zhuang)誤差等因(yin)素導(dao)(dao)致的(de)(de)流(liu)場畸變(bian)），流(liu)量(liang)(liang)也處于不(bu)(bu)(bu)斷變(bian)化之中，此時(shi)漩(xuan)渦的(de)(de)穩定(ding)性必然遭受(shou)影響，表現(xian)為：漩(xuan)渦強(qiang)度出(chu)現(xian)波(bo)(bo)動，并且，流(liu)速越(yue)高，波(bo)(bo)動越(yue)大，當波(bo)(bo)動超過約(yue)30％時(shi)，將出(chu)現(xian)嚴重的(de)(de)“漏(lou)波(bo)(bo)”現(xian)象，直接(jie)導(dao)(dao)致精(jing)度大幅度下(xia)降，計(ji)量(liang)(liang)嚴重偏低。（下圖中，上部顯(xian)示：在漩渦(wo)強度出現(xian)較大幅度的波動(dong)時，傳感(gan)器輸(shu)出的信號波形。下部顯(xian)示：流量計(ji)輸(shu)出的脈沖流量信號。當信號小于觸發器閥值時，觸發器不產生脈沖(chong)，由此導(dao)致(zhi)“漏(lou)波(bo)”現(xian)象(xiang)，并最終(zhong)導(dao)致(zhi)計量值偏小約44.3％）
a.1 漏(lou)波原因之一：簡陋的放大器令信號波動加劇
由于渦街(jie)(jie)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)強度(du)(du)與流(liu)(liu)(liu)(liu)速(su)平(ping)方(fang)成正(zheng)比(bi)，例(li)如：20倍(bei)的(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)(liu)(liu)速(su)差異之下，渦街(jie)(jie)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)幅(fu)度(du)(du)差異將(jiang)高(gao)達400倍(bei)，為(wei)測(ce)得渦街(jie)(jie)頻(pin)率(lv)從(cong)而(er)測(ce)得流(liu)(liu)(liu)(liu)速(su)，必(bi)須有一(yi)個(ge)放(fang)(fang)大(da)(da)(da)(da)器(qi)(qi)(qi)(qi)將(jiang)不同(tong)(tong)大(da)(da)(da)(da)小(xiao)的(de)(de)(de)(de)渦街(jie)(jie)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)放(fang)(fang)大(da)(da)(da)(da)成相同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)幅(fu)度(du)(du)，國內(nei)產(chan)品目(mu)前(qian)多數采(cai)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)是進口(kou)產(chan)品70年代的(de)(de)(de)(de)技術，也就是使用(yong)(yong)低(di)(di)通(tong)濾波(bo)限幅(fu)放(fang)(fang)大(da)(da)(da)(da)器(qi)(qi)(qi)(qi)實現(xian)這一(yi)功能，由此(ci)(ci)(ci)帶(dai)來兩個(ge)問題： l 因為(wei)渦街(jie)(jie)流(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)計(ji)產(chan)生的(de)(de)(de)(de)漩渦本身存在(zai)強弱波(bo)動(dong)，表現(xian)為(wei)傳感器(qi)(qi)(qi)(qi)輸出信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)低(di)(di)頻(pin)干擾信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)成分。而(er)這種(zhong)放(fang)(fang)大(da)(da)(da)(da)器(qi)(qi)(qi)(qi)是通(tong)過(guo)衰減高(gao)流(liu)(liu)(liu)(liu)速(su)對應(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)高(gao)頻(pin)率(lv)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)度(du)(du)，放(fang)(fang)大(da)(da)(da)(da)低(di)(di)流(liu)(liu)(liu)(liu)速(su)對應(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)低(di)(di)頻(pin)率(lv)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)，從(cong)而(er)實現(xian)將(jiang)整(zheng)個(ge)測(ce)量(liang)(liang)(liang)范圍下，對應(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)幅(fu)度(du)(du)，調整(zheng)到基本相同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)功能。但由此(ci)(ci)(ci)令信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)中(zhong)低(di)(di)頻(pin)率(lv)成分大(da)(da)(da)(da)幅(fu)度(du)(du)增高(gao)，信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)波(bo)動(dong)幅(fu)度(du)(du)大(da)(da)(da)(da)增，最(zui)終產(chan)生嚴重的(de)(de)(de)(de)“漏波(bo)”現(xian)象，直接導(dao)(dao)致計(ji)量(liang)(liang)(liang)嚴重偏(pian)低(di)(di)。我們應(ying)(ying)用(yong)(yong)戶要求，在(zai)現(xian)場(chang)實測(ce)發(fa)現(xian)，某國內(nei)著(zhu)名品牌產(chan)品，在(zai)流(liu)(liu)(liu)(liu)速(su)超(chao)過(guo)20m/s時(shi)，就開始出現(xian)：信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)波(bo)動(dong)過(guo)大(da)(da)(da)(da)，導(dao)(dao)致漏波(bo)的(de)(de)(de)(de)現(xian)象，致致計(ji)量(liang)(liang)(liang)偏(pian)低(di)(di)40%以(yi)上(shang)。并且，隨流(liu)(liu)(liu)(liu)速(su)加大(da)(da)(da)(da)，信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)波(bo)動(dong)加劇(ju)，漏波(bo)更加嚴重，流(liu)(liu)(liu)(liu)速(su)超(chao)過(guo)40m/s時(shi)，計(ji)量(liang)(liang)(liang)偏(pian)低(di)(di)90%以(yi)上(shang)。而(er)進口(kou)渦街(jie)(jie)流(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)計(ji)最(zui)新產(chan)品普(pu)遍采(cai)用(yong)(yong)程(cheng)控放(fang)(fang)大(da)(da)(da)(da)器(qi)(qi)(qi)(qi)、我公(gong)司產(chan)品采(cai)用(yong)(yong)獲(huo)發(fa)明專利的(de)(de)(de)(de)“恒定(ding)電(dian)(dian)平(ping)放(fang)(fang)大(da)(da)(da)(da)器(qi)(qi)(qi)(qi)”均(jun)避(bi)免(mian)采(cai)用(yong)(yong)對不同(tong)(tong)頻(pin)率(lv)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)采(cai)用(yong)(yong)不同(tong)(tong)放(fang)(fang)大(da)(da)(da)(da)倍(bei)率(lv)的(de)(de)(de)(de)方(fang)式，由此(ci)(ci)(ci)避(bi)免(mian)信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)劣化(hua)，從(cong)而(er)在(zai)電(dian)(dian)子信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)處理(li)環(huan)節上(shang)，保證高(gao)流(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)(liang)(liang)下信(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)性(xing)，消除因放(fang)(fang)大(da)(da)(da)(da)器(qi)(qi)(qi)(qi)性(xing)能導(dao)(dao)致的(de)(de)(de)(de)漏波(bo)。（下(xia)圖：將基本(ben)為理(li)想工作(zuo)狀態下(xia)，最佳的傳感(gan)器(qi)輸出信號，送入兩種放(fang)(fang)大(da)(da)器(qi)進(jin)行(xing)放(fang)(fang)大(da)(da)后(hou)，兩種放(fang)(fang)大(da)(da)器(qi)性能(neng)的比較(jiao)測(ce)試記(ji)錄）
（傳統常用放大方式的測試記錄（流量由高到低），左側上部為傳感器輸出原始信號，下部為放大器輸出信號；右側分別為前者的展開視圖）
（非頻率均衡放大器的測試記錄（流量由高到低），左側上部為傳感器輸出原始信號，下部為放大器輸出信號；右側分別為前者的展開視圖）
波形記錄清晰顯示：傳統傳感器信號經傳統放大器放大后，出現過大的波動，將直接導致嚴重的“漏波”現象，流量計量嚴重偏低。而專利的（專利號：ZL 2006 1 0040971.4 渦街流量計渦街信號放大法）非頻(pin)率(lv)均衡放大器對傳感器信號相反表現出明顯的改善，由此杜絕“漏波”現象。
由于這種(zhong)低通濾波(bo)放大(da)器采用(yong)二(er)極(ji)(ji)管進(jin)行限幅，而溫(wen)度變化對(dui)二(er)極(ji)(ji)管限幅特(te)性(xing)影響巨大(da)，最終(zhong)導(dao)致(zhi)渦(wo)街流量(liang)計(ji)頻率檢測閥值隨溫(wen)度變化，表現為中午調(diao)好的(de)流量(liang)計(ji)，晚上不正(zheng)常(chang)，冬天調(diao)好的(de)流量(liang)計(ji)，夏天不正(zheng)常(chang)，對(dui)此，很多(duo)用(yong)戶有切身體會。
a.2 漏波原(yuan)因之(zhi)二---不(bu)合理的漩渦(wo)發(fa)生(sheng)(sheng)體產生(sheng)(sheng)的漩渦(wo)穩定性不(bu)良
渦(wo)(wo)(wo)街(jie)(jie)流(liu)(liu)(liu)量(liang)計中，用于(yu)產(chan)(chan)生(sheng)漩(xuan)渦(wo)(wo)(wo)的渦(wo)(wo)(wo)街(jie)(jie)發(fa)生(sheng)體(ti)(ti)，核心指(zhi)標(biao)在于(yu)所(suo)產(chan)(chan)生(sheng)漩(xuan)渦(wo)(wo)(wo)的穩定(ding)性(xing)。我(wo)(wo)們在對渦(wo)(wo)(wo)街(jie)(jie)發(fa)生(sheng)體(ti)(ti)結(jie)(jie)構進行研究(jiu)時發(fa)現，傳統的單發(fa)生(sheng)體(ti)(ti)渦(wo)(wo)(wo)街(jie)(jie)，信號穩定(ding)性(xing)不佳，并且隨流(liu)(liu)(liu)速增加(jia)，問題(ti)愈加(jia)嚴重，為此，我(wo)(wo)們采用雙發(fa)生(sheng)體(ti)(ti)結(jie)(jie)構，所(suo)產(chan)(chan)生(sheng)的漩(xuan)渦(wo)(wo)(wo)穩定(ding)性(xing)大幅度改善(shan)，配合(he)“恒定(ding)電(dian)平放(fang)大器”及“鎖頻環”兩項信號處理方(fang)面的發(fa)明專利(li)，大幅度改善(shan)漏波問題(ti)，從而將(jiang)我(wo)(wo)們產(chan)(chan)品(pin)(pin)測量(liang)上(shang)(shang)限提升至前(qian)所(suo)未有的120～200m/s，配合(he)低至1m/s的測量(liang)下限，確(que)保完全覆蓋(gai)蒸汽(qi)流(liu)(liu)(liu)量(liang)范圍(wei)，從產(chan)(chan)品(pin)(pin)技術層面上(shang)(shang)大幅度挽回熱(re)電(dian)企業因流(liu)(liu)(liu)量(liang)計產(chan)(chan)生(sheng)的貿易(yi)結(jie)(jie)算損失。
實際運(yun)行(xing)證明，我(wo)公司經技(ji)監(jian)部(bu)門標定、確認精度的產(chan)品，在實際運(yun)行(xing)中，普遍呈現流(liu)量示值較原流(liu)量計增(zeng)高(gao)的現象。而計量值的增(zeng)高(gao)，部(bu)分來源于小流(liu)量的測(ce)量，更多的是(shi)，來源于高(gao)流(liu)量檢測(ce)時，“漏波(bo)”問題的解決。（下(xia)圖：我公司一臺(tai)DN40抗振型/雙發(fa)生體渦街(jie)流量(liang)計應(ying)用中，熱網監控系統24小時記錄，在此實例(li)中，流量(liang)計測(ce)量(liang)下(xia)限(xian)1m/s，測(ce)量(liang)上(shang)限(xian)150m/s，零點穩定，與常規的渦街(jie)流量(liang)計及孔板比較(jiao)，大幅(fu)度挽回熱電廠計量(liang)損失）
b）高流速檢測中的問題之二：傳感器斷裂
我們(men)在(zai)用戶現(xian)場(chang)及多家(jia)計量(liang)測(ce)試部(bu)門(men)了解到(dao)，國(guo)內的渦街(jie)流(liu)量(liang)計在(zai)測(ce)量(liang)高流(liu)速(su)時(shi)，常(chang)出現(xian)傳(chuan)感器(qi)斷(duan)裂(lie)的現(xian)象，計量(liang)測(ce)試部(bu)門(men)大多拒絕(jue)對國(guo)產(chan)渦街(jie)流(liu)量(liang)計做超(chao)過60m/s的高流(liu)速(su)檢(jian)(jian)(jian)定，以(yi)免損(sun)傷(shang)檢(jian)(jian)(jian)定裝置，這(zhe)一問題在(zai)國(guo)內產(chan)品中(zhong)普(pu)遍存在(zai)的原(yuan)因(yin)在(zai)于；國(guo)內產(chan)品幾乎都(dou)使用相同結構的傳(chuan)感器(qi)，而(er)這(zhe)種(zhong)傳(chuan)感器(qi)存在(zai)結構缺陷，在(zai)高流(liu)速(su)時(shi)將因(yin)共(gong)(gong)振而(er)斷(duan)裂(lie)，而(er)這(zhe)也是國(guo)內產(chan)品普(pu)遍流(liu)速(su)上限(xian)在(zai)50m/s左右的主要原(yuan)因(yin)之一，而(er)進口產(chan)品及我公司產(chan)品則因(yin)極(ji)高的剛(gang)性，令共(gong)(gong)振頻(pin)(pin)率遠(yuan)高于渦街(jie)頻(pin)(pin)率，從而(er)杜(du)絕(jue)共(gong)(gong)振現(xian)象，由(you)此確(que)保(bao)高流(liu)速(su)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)時(shi)的安全。
我(wo)公司(si)產品在220℃/180m/s的超(chao)高(gao)流速蒸(zheng)汽計量中，長期運行(xing)，傳感器(qi)性能穩定，半年后的返(fan)廠檢測結果(guo)：傳感器(qi)靈敏度、剛性與出(chu)廠狀態相比，未能測出(chu)明(ming)顯變化。
在本文(wen)中，有(you)關不(bu)同產(chan)品(pin)的對比(bi)數據(ju)，源于我公(gong)司研發部(bu)(bu)門(men)進行的測試，篇(pian)幅所限，難(nan)于完整列舉，讀者或有(you)疑慮，歡迎指正，可(ke)致電我公(gong)司研發部(bu)(bu)門(men)，也可(ke)登錄(lu)我公(gong)司網站(zhan)技術論(lun)壇（//zbkefeng.cn/zhakanzixun.html），參(can)與討論，我們(men)也可(ke)提供進一步測試數(shu)據。