用涡街流量计测量蒸汽质量流量

查表求得工作状态下的流体密度。测量系统见图

3.6

用涡街流量计测量蒸汽质量流量

涡街流量计是体积流量计，即流体雷诺数在一定范围内，其输岀只与体积流量成正比。

涡街流量计的输岀有频率信号和模拟信号两种， 模拟输岀是在频率输岀的基础上经 f/l 转换得到的。这一转

换大约要损失0.1 %精确度。所以用来测量蒸汽流量时，用户更爱选用频率输出。

频率输岀涡街流量计更受热力公司等用户欢迎的另外几个原因如下。

a. 频率输岀涡街流量计价格略低(非智能型)。

b. 频率输岀涡街流量计满量程修改更方便，只需对可编程流量演算器面板上的按键按规定的方法进行 简单的操

作就可实现。

c. 由频率输岀涡街流量计输岀的频率信号计算蒸汽质量流量，只需知道流体当前工况，而模拟输岀涡

街流量计的温压补偿只是对当前工况偏离设计工况而引起的误差进行补偿，因此，不仅需知道当前工况， 还需知道设计工况。后一种工况数据常常因为时间推移或人事变迁导致资料遗失而引起误差，相比之下， 频率输岀涡街流量计却不会有此问题。详见本书第

8章8.6节分析。

频率输岀涡街流量计测量质量流量的表达式为

式中q m ――质量流量，kg/h ;

f ――涡街流量计输岀频率，P/s ；

K t ――工作状态下的流量系数，P/L ;

p ------ 流体密度，kg/m 3。

当被测流体为过热蒸汽时，可以

p f = f(P f ,t f )

(3.14)

WW- SENSO^OK.

图3.6用涡街流量计测量过热蒸汽质量流量的系统

当被测流体为饱和蒸汽时，可以

P=f(p f) (3.15)

或p=f(t f) (3.16)

图3.7用涡街流量计测量饱和蒸汽质量流量的系统

在式（3.13）中，p应是涡街流量计岀口的流体密度，因此，p f的测压点应取在涡街流量计岀口的规定管段

上。

有些研究表明，临界饱和状态蒸汽经减压后会发生相变，即从饱和状态为过热状态，这是，将其仍作为饱

和蒸汽从式（3.15）或式（3.16）的关系求取p,必将引入较大误差［2］。如果出现这种情况，应进行温度压力补偿。

3.1.4蒸汽密度求取方法比较

从上面的分析可知，工程上普遍使用的推导式蒸汽质量流量测量系统，关键是求取蒸汽密度几十年以来，人们为此作了大量研究工作。归纳起来主要是采用数学模拟法和查表法两类方法。

⑴用数学模型求取蒸汽密度在工程设计和计算中，工程师们经常需要求取蒸汽密度数据，采用的传统方法是由蒸汽的状态数据查蒸汽密度表。但是未采用微处理器前，这种人工查表的方法还无法移植进仪表，而仍采用数学模型的方法。人们建立了多种的数学模型以满足不同的需要，下面例举使用最广泛的几种。

①一次函数法。这种方法的显著特点是简单，适用于饱和蒸汽，其表达式为

p= Ap+B (3.17)

式中p汽密度，kg/m3；

p――流体绝对压力，MPa；

A、B――系数和常数。

式(3.17)不足之处是仅在较小的压力范围内变化适用，压力变化范围较大时，由于误差太大，就不适用了。因为对于饱和蒸汽来所，p= f (p)是一条曲线，用一条直线拟合它，范围越大，当然误差越大。

解决这个矛盾的方法是分段拟合，即在不同的压力段采用不同的系数和常数。表3.2所示为不同压力段对应的不同密度计算式。

表3.2不同压力段的密度计算式

②用指数函数拟合密度曲线。使用较多的是

p =f AP 16 (3.18)

式(3.18)描述的是一条曲线，用它来拟合饱和蒸汽的p= f (P)曲线能得到更高的精确度，但是在压力变

化范围较大的情况下，仍有千分之几的误差。

③状态方程法。状态方程法用于计算过热蒸汽密度，其中著名的有乌卡诺维奇状态方程：

竺二1+Fg +F2(T) p2 + F3(T)p3

二- (3.19)

式中p——压力，Pa；

v ----- 比体积，m3/kg ；

R气体常数，R= 461J/ (kg.K);

T 温度，K ;

5 .g

F i(T)=(b o+b诃+ …+b 釣X0g；

F2(T)=(C o+C i © + …+c f) X0-16；

8 23

F3(T)=(d o+d i© + …d8©) X10-；

= -5.01140C0=-29.133164d o=+34.551360

b0

b1=+19.6657C1=+129.65709d1=+230.69622

b2=-20.9137C2=-181.85576d2=-657.21885

b3=+2.32488C3=+0.704026d3=+1036.1870

b4=+2.67376C4=+247.96718d4=-997.45125

b5=-1.62302C5=-264.05235d s=+555.88940

C6=+117.60724d6=-182.09871

C7=-21.276671d7=+30.554171

C8=+0.5248023d8=-1.99178134

© =10/T

⑵计算机查表法上面所说的通过数学模型求取蒸汽密度的误差都是同人工查密度表方法相比较而言。

现在智能化仪表将蒸汽密度表装入其内存中，在CPU的控制下，模仿人工查表的方法，采用计算机查表与

线性内插相结合的技术，能得到与人工查表相同的精确度。

现在国际上通用的蒸汽密度表是根据工业用1967年IFC计算出来的。1963年于纽约举行的第八届国际水

蒸气性质会议上，成立了国际公式委员会（IFC）。若干年后，该委员会提出了国际公认的用业用1967年

IFC公式”及通用和科研用1968年IFC公式” 21年后在1984年于莫斯科举行的第十届国际蒸汽性质会议上，又废除了通用和科研用1968年IFC公式”因此，工业用1967年IFC公式”仍是当前公认的描述水蒸气热物性参数的权威公式。

由于这个公式十分复杂，一般使用者很难直接使用它，IFC根据这个公式编制了蒸汽性质表格，供人们查

阅。本书的附录D摘录了其中部分数据。

下面以典型智能流量演算器为例说明自动查表的实施方法。