渦街流量計在蒸汽測量中是一種非常常用且有效的技術。以下是其工作原理和在蒸汽應用中的關鍵點簡述：

1. 核心原理：卡門渦街效應

   • 在管道中垂直插入一個阻流體（也叫渦街發生體，形狀如三角柱、梯型柱等）。

   • 當蒸汽流過這個阻流體時，會在其下游兩側交替地分離產生旋轉方向相反、規則排列的漩渦（渦街）。

   • 這些漩渦的頻率?f?與蒸汽的流速?v?成正比，即?f = St * v / d。

     • St：斯特勞哈爾數（對于特定形狀的阻流體，在較寬流速范圍內基本恒定）。

     • d：阻流體的特征寬度。

   • 通過安裝在阻流體附近的壓電傳感器或電容傳感器檢測漩渦脫落產生的周期性壓力變化或振動，即可得到漩渦頻率?f。

2. 測量蒸汽的關鍵：從體積流量到質量流量

   • 渦街流量計直接測量的是蒸汽的體積流量（單位時間流過多少立方米的蒸汽）。

   • 然而，工業應用中通常需要的是質量流量（單位時間流過多少千克的蒸汽），因為蒸汽作為能量載體，其能量與質量相關。

   • 蒸汽（尤其是飽和蒸汽）的密度對壓力和溫度極其敏感！?相同體積的蒸汽，在不同壓力或溫度下，質量相差很大。

   • 因此，必須進行溫度和壓力補償：

     • 溫度傳感器 (T)?和?壓力傳感器 (P)?需要安裝在渦街流量計附近。

     • 流量積算儀（二次儀表）接收渦街信號?f（代表體積流量）、溫度信號?T?和壓力信號?P。

     • 根據蒸汽的狀態方程（飽和蒸汽查密度表/公式，過熱蒸汽用理想氣體狀態方程或更精確的公式），利用測得的?T?和?P?計算出當前工況下的蒸汽密度?ρ。

     • 將體積流量?Qv?乘以密度?ρ，得到質量流量?Qm = Qv * ρ。

3. 在蒸汽測量中的優勢：

   • 無活動部件：?結構相對簡單，可靠性高，維護量相對較低。

   • 量程比寬：?通常可達 10:1 或更高，能適應蒸汽負荷變化較大的場合。

   • 適用介質廣：?可測量飽和蒸汽、過熱蒸汽（需特別注意補償模型）。

   • 耐高溫高壓：?選擇合適的型號，可適用于較高溫度和壓力的蒸汽管道。

   • 輸出數字脈沖信號：?抗干擾能力強，便于累計計量。

   • 壓力損失較小：?相比孔板等節流裝置，壓力損失較小。

4. 在蒸汽測量中的局限與注意事項：

   • 振動敏感：?管道或環境的機械振動可能干擾渦街信號，需選擇抗振型儀表或做好減振措施。

   • 直管段要求：?需要足夠長的前后直管段（通常前10D后5D，D為管徑）以保證流場穩定，測量準確。

   • 低流速精度下降：?在流速很低時，漩渦可能不穩定或不產生，導致測量下限受限。

   • 濕蒸汽影響：?如果蒸汽中含有大量水滴（濕飽和蒸汽），會影響漩渦穩定脫落和密度計算的準確性，測量誤差會增大。

   • 補償精度依賴：?最終的測量精度高度依賴于溫度和壓力補償的準確度。補償傳感器（T、P）的選型和安裝位置至關重要。

簡單總結：

渦街流量計通過檢測蒸汽流過阻流體時產生的漩渦頻率來測量蒸汽流速（體積流量）。由于蒸汽密度隨溫度壓力劇烈變化，必須同時精確測量蒸汽的溫度和壓力，通過流量積算儀計算出密度，才能將體積流量準確轉換為實際需要的質量流量。它是蒸汽貿易結算和過程控制中廣泛應用的可靠儀表，但需注意其對抗振、直管段和補償精度的要求。