渦街流(liu)量計在(zài)化工行(hang)業流量(liang)測量中(zhōng)的應用(yong)

從(cong)流量儀(yi)表發展(zhǎn)狀況看(kan)，孔闆流(liú)量應用(yòng)範圍廣(guang)：但用标(biāo)準孔闆(pǎn)流量計(ji)來測量(liàng)流體流(liú)量，仍存(cun)在一些(xiē)🐉不足⚽之(zhi)處。多年(nián)來，人們(men)在努力(li)尋找可(ke)靠、的流(liu)量計用(yong)于流量(liàng)計量☀️，發(fa)現渦㊙️街(jie)流量計(jì)結構簡(jiǎn)單，安裝(zhuang)維🥰護方(fang)便 f與孔闆(pǎn)相比無(wú)需導壓(yā)管和三(san)組閥，減(jian)少洩漏(lou)、堵塞和(hé)凍結等(deng)現象），壓(yā)力損失(shi)較小（約(yue)爲孔闆(pan)流量計(jì)的 1/ 4- 1/2），量程範(fàn)圍寬，量(liang)程比可(kě)達 20BI(孔闆爲(wei) 3BI)，測(ce)量精度(dù)比孔闆(pǎn)流量計(ji)高。除此(cǐ)之外，渦(wo)街流量(liàng)計還具(jù)💜有💚使用(yòng)壽命長(zhǎng)、性能穩(wen)定、适用(yòng)流體種(zhong)類多（可(kě)測量液(ye)體、氣體(tǐ)和蒸🏃‍♀️汽(qi)）、在🥵規定(ding)的雷諾(nuo)數範圍(wéi)内儀表(biǎo)系數不(bú)受流體(tǐ)的溫度(dù)、壓力🌍、黏(nián)度及成(chéng)分變化(huà)的影響(xiang)等特點(dian)，已越來(lai)越受到(dao)人們的(de)青睐。

1工作(zuò)原理

      渦街(jiē)流量計(ji)是基于(yú)流體振(zhen)蕩原理(li)的一種(zhǒng)新型流(liu)📧量測🧑🏾‍🤝‍🧑🏼量(liang)儀表。測(ce)量原理(lǐ)如圖 1所示(shì)，當在流(liú)體中插(cha)入*動方(fang)向垂直(zhí)的非線(xiàn)性型柱(zhù)體（旋渦(wo)㊙️發生體(ti)），在其下(xià)遊側會(huì)交替地(dì)産生二(er)列内⛷️旋(xuan)的漩渦(wō)列，稱之(zhī)爲 “卡門渦(wō)列 ”。

      在(zài)一定的(de)雷諾數(shù)範圍内(nei)，漩渦的(de)釋放頻(pín)率 f與流過(guò)漩渦發(fa)生體的(de)流體平(ping)均速度(dù) v及(ji)漩渦發(fa)生體特(tè)征寬度(du) d有(you)關，可用(yòng)下式表(biao)示：

    f= StV／ d    (1)

式(shì)中，

    f)))漩渦的(de)釋放頻(pin)率；

    v》 )流(liu)過漩渦(wō)發生體(ti)的流體(tǐ)平均速(sù)度；

    d》 )漩(xuan)渦發生(shēng)體特征(zhēng)寬度；

    St)))斯特(te)羅哈數(shu) s trouhal(無(wu)量綱常(cháng)數 )。

    S．的(de)值與漩(xuan)渦發生(shēng)體寬度(du) d和(he)雷諾數(shù) Re有(yǒu)關。

當雷諾(nuo)數 Re<2@104時， S。爲變數(shu)； Re在(zài) 2@104 -7 @106的(de)範圍内(nèi)， S。值(zhi)基本上(shang)保持不(bú)變，這段(duàn)範圍爲(wei)流量計(jì)的基本(ben)測量範(fàn)圍。

    式 (1)表明，當(dang) d和(hé) St爲(wei)定值時(shi)，漩渦産(chan)生的頻(pín)率 f與流體(tǐ)的平均(jun1)流速 v成正(zheng)比而與(yǔ)流體的(de)溫度、壓(ya)力、密度(du)、成分、黏(nián)度等參(can)數🛀🏻無關(guan)。因此，可(kě)以從漩(xuán)渦産生(sheng)的頻率(lǜ) f求(qiu)出流體(ti)的平均(jun)流速 v，達到(dào)測量管(guǎn)道内流(liu)體的流(liu)量 Q的目的(de)。

    v=f Sd    (2)

    Q= vS=f Sd    (3)

    式(shì)（ 31中(zhong) S爲(wei)管道的(de)截面積(jī)。

    Sds爲(wei)常數，令(ling) =去(qu) =}s，則(zé) Q=f/K。式(shì)

中(zhong)， K爲(wèi)流量計(ji)的儀表(biao)系數（脈(mo)沖數／升(shēng)），通常由(you)實際流(liú)量試驗(yàn)求出🏃‍♂️。

     由于(yu)漩渦發(fā)生體兩(liang)側交替(ti)産生漩(xuan)渦，該漩(xuán)渦力作(zuo)用于檢(jian)測💜體上(shàng)，使之産(chan)生交變(bian)應力，該(gāi)應力作(zuo)用在㊙️電(diàn)元件上(shàng)，産生🛀了(le)與漩渦(wo)❌頻率相(xiàng)同的交(jiao)變電荷(hé)信🔴号，通(tōng)過轉換(huàn)器處理(lǐ)後，輸出(chū)與漩渦(wō)頻率柏(bǎi)同的脈(mo)沖信号(hao)或與流(liú)量成正(zhèng)比的 4- 20 mA DC信号(hào)到二次(cì)儀表，進(jin)行累積(ji)、顯示。

2.選擇(zé)

渦(wo)街流量(liàng)的選型(xíng)一般分(fen)爲型号(hào)的選擇(zé)和口徑(jing)的選👉擇(ze)兩步。

2.1  型号(hào)的選擇(zé)

    根(gēn)據使用(yòng)環境和(hé)被測流(liu)體選擇(ze)不同結(jié)構的流(liú)量計。當(dāng)流量計(ji)周圍環(huán)境溫度(dù)低于 60 e時，流(liu)量計可(ke)選擇組(zu)合型，當(dang)流量計(jì)周圍環(huán)境溫度(dù)高📧于 60 e時，需(xu)選擇分(fèn)離型。

    當使(shǐ)用環境(jìng)爲易燃(ran)易爆場(chang)合時根(gen)據防爆(bào)等級選(xuǎn)擇隔爆(bao)型或⭐本(běn)安型。一(yī)般環境(jìng)選擇一(yī)般型。

    根據(ju)采集信(xin)号要求(qiú)選擇不(bú)同的輸(shu)出形式(shì)，當需要(yào)⭕流🈲量累(lèi)積時可(kě)選擇脈(mo)沖輸出(chu)型或模(mó)拟 ( 4- 20 mA

DC)輸出型(xing)，當需要(yao)控制時(shi)可選擇(zé)模拟 (4- 20 mADC)輸出(chu)型。

2.2  口徑的(de)選擇

    渦街(jie)流量傳(chuan)感器的(de)口徑應(yīng)根據流(liú)速、流量(liàng)來合理(li)選擇，并(bìng)非一定(dìng)要與工(gōng)藝管道(dao)同口徑(jing)。由于渦(wō)街流量(liàng)計流量(liang)範圍寬(kuān)，因此口(kǒu)徑選擇(zé)主要是(shi)對下限(xiàn)流♍量。一(yi)般液體(ti)流速下(xià)限爲 0.5 m/s，氣體(tǐ)在 4-5 m/s範圍内(nei)選用，正(zheng)常流量(liàng)在測量(liang)範圍的(de) 1/2-2／ 3之間(jiān)。一般情(qing)況下流(liu)量計生(sheng)産廠家(jiā)提供的(de)選型樣(yang)本隻給(gěi)🐅出了常(cháng)用流體(tǐ)水、壓縮(suo)空氣、飽(bao)和蒸汽(qi)的流量(liang)測量範(fan)🈲圍，其❗他(tā)流❗體則(zé)需通過(guo)計算選(xuǎn)擇流量(liang)計🔴的口(kou)徑，忽略(lue)這一點(diǎn)往往會(huì)造成流(liú)量計使(shi)用不正(zheng)常。

    根據多(duō)次選型(xíng)的結果(guo)，筆者認(rèn)爲，适當(dāng)減小流(liu)量計🈲口(kou)徑❤️，使沆(hàng)速和雷(lei)諾數增(zēng)大，使儀(yi)表常數(shù)*進入線(xiàn)性，可以(yǐ)提高儀(yí)表🌂的精(jīng)度，也有(yǒu)利于信(xin)号放大(dà)器的調(diào)整。

3 . 安   裝

      渦街流(liu)量計應(yīng)安裝在(zài)隔熱、通(tōng)風、易維(wéi)護的地(dì)方，盡量(liang)安裝🐕在(zài)遠離振(zhèn)動源和(he)電磁幹(gàn)擾較強(qiáng)的地方(fāng)，振動存(cun)🔆在的地(dì)方必須(xu)采用🏃🏻減(jiǎn)振裝置(zhi)，減少管(guǎn)道受振(zhèn)動的影(yǐng)響。

      渦街流(liú)量計在(zài)管道上(shàng)可水平(píng)、傾斜或(huo)垂直安(ān)裝。安裝(zhuāng)位置要(yào)注💋意，垂(chui)直安裝(zhuāng)時，液體(ti)介質必(bi)須從下(xià)往上流(liú)動：需在(zai)管道上(shang)安裝溫(wēn)度、壓力(lì)傳感器(qi)或流量(liàng)調節閥(fa)時，應将(jiāng)✏️溫度、壓(yā)力傳感(gǎn)器和調(diao)節閥安(an)裝在流(liu)量計下(xia)👄遊。

      渦街流(liu)量計前(qian)後必須(xū)有足夠(gòu)長的直(zhí)管段，具(jù)體要求(qiu)見表 1。所配(pèi)管道内(nei)徑也必(bì)須和渦(wō)街流量(liang)變送器(qi)内徑一(yī)緻，與管(guǎn)道連接(jie)的密封(fēng)墊内徑(jìng)要比傳(chuán)感器内(nei)徑略大(da)，不🏃能将(jiang)密封墊(nian)凸入管(guǎn)道内。

    表 1  上遊(yóu)管道形(xíng)式與直(zhí)管段長(zhǎng)度要求(qiú)

    直(zhí)管段長(zhang)度要求(qiu) fzui少(shao)）

    上(shang)遊管道(dào)形式

    上遊(yóu)彳孬一(yī)

同(tóng)心收縮(suo)全開閥(fa)門     15 D    5D

一個 9(b彎頭(tou)     20D    SD

同(tong)心擴管(guǎn)     25D    SD

同(tong)一平面(mian)兩個 9(b彎頭(tou)     25D    SD

不(bú)同平面(miàn)兩個 9(b彎頭(tou)     40D    5D

調(diào)節閥半(bàn)開閥門(mén)     50D    SD

      流(liú)量計供(gong)電電源(yuán)爲 + 24VDC,連接線(xian)要用屏(píng)蔽的信(xin)号電纜(lǎn)，布線時(shi)要遠離(lí)強功率(lü)電源線(xiàn)，盡量用(yong)單獨金(jīn)屬保護(hu)套管，接(jiē)地要可(ke)靠。

4注意事(shì)項

      爲讓該(gāi)種儀表(biao)能夠更(gèng)好地服(fu)務于化(hua)工行業(ye)流量計(jì)量工作(zuò)，根據我(wǒ)廠近幾(ji)年應用(yong)的實踐(jian)，以下幾(ji)方面應(yīng)引起有(yǒu)關計量(liang)管理及(jí)使用部(bu)門的足(zú)夠重視(shì)。

4.1 儀(yí)表選型(xing)

      化(hua)工行業(yè)流體種(zhǒng)類較多(duō) f蒸(zhēng)汽、煤氣(qi)、水、氫氣(qi)等），輸送(song)流體的(de)管線粗(cū)細差别(bié)很大 (DN15 -DN300)，流體(ti)的物理(li)性質（如(ru)溫度、壓(ya)力、密度(dù)、黏度）和(hé)化學性(xìng)質🈲（腐蝕(shi)性）差異(yi)也很大(da)，同時流(liu)量的波(bō)動範圍(wei)較大。因(yin)此🛀渦街(jiē)流量💃🏻計(ji)的☀️選型(xíng)是*關，也(yě)是zui重要(yào)的一關(guān)。爲此，在(zài)選型過(guo)程中應(yīng)把握住(zhù)兩條基(ji)本原則(zé)：一要保(bao)證生産(chan)安全，二(èr)要保證(zhèng)使用精(jīng)度。化工(gōng)行業首(shou)先考❄️慮(lǜ)渦街流(liú)量計的(de)防爆性(xìng)能要滿(mǎn)足現場(chang)要求，其(qi)次必須(xū)抓實三(sān)個選型(xing)參數，即(jí)近期和(he)遠期的(de)zui大、zui小及(jí)常用瞬(shun)時流量(liàng)（主要用(yong)于選定(ding)儀表的(de)大小規(gui)格 1、被測介(jie)質的設(shè)計壓力(li)（主要用(yòng)于選定(dìng)儀表的(de)公稱壓(yā)力等級(ji) 1、工(gong)作壓力(lì) f主(zhu)要用于(yu)選定儀(yi)表壓力(lì)傳感器(qi)的壓力(li)等級 1。

4.2 檢定（校(xiao)準）

      目前對(duì)渦街流(liu)量計的(de)現場檢(jiǎn)定還存(cún)在一定(dìng)的困難(nán)。對用于(yu)大流量(liang)的貿易(yì)計量或(huo)重要的(de)工藝過(guò)程✂️控制(zhì)等比較(jiào)重要場(chǎng)合的流(liu)量計，現(xiàn)場不具(jù)備流量(liang)在線标(biāo)校條件(jian)的，僅憑(píng)生産廠(chang)家的出(chū)廠合格(ge)證明不(bu)能判定(ding)該表性(xing)能是否(fǒu)合格⁉️。因(yīn)此，爲确(que)保儀表(biǎo)在今後(hou)的工作(zuò)過程中(zhong)測量結(jié)果的準(zhun)确✔️、可靠(kào)，安裝前(qián)有必要(yao)将其送(sòng)往有檢(jian)定（校準(zhun)）資質的(de)機構進(jìn)行檢定(dìng)（校準 1。

4.3工藝安(ān)裝

    正确選(xuǎn)擇安裝(zhuang)點和正(zheng)确安裝(zhuāng)傳感器(qì)都是非(fēi)常重🎯要(yao)的✂️環節(jiē)，若在安(ān)裝中失(shī)誤，輕者(zhe)影響測(ce)量準确(que)度，重者(zhě)影響儀(yi)表使用(yòng)壽命，導(dao)緻損壞(huai)儀表。要(yao)盡可能(néng)🔞避免振(zhen)動及高(gāo)溫高熱(re)⚽環境、遠(yuǎn)離幹擾(rao)元件（如(ru)壓縮機(ji)、分離器(qi)、調壓閥(fa)、大小頭(tou)及彙✌️管(guan)、彎頭等(deng) 1，保(bao)持儀表(biǎo)前後直(zhi)管段同(tóng)心及内(nèi)壁光滑(huá)平直，保(bǎo)證被測(ce)介質🚶‍♀️爲(wei)✍️潔淨的(de)單相流(liu)體等。

4.4參數(shu)設置

     流量(liang)計的儀(yí)表系數(shù)是在實(shi)驗室條(tiáo)件下校(xiào)驗的，現(xiàn)場使用(yòng)時，應對(dui)儀表系(xi)數進行(háng)修正。對(dui)配套二(er)次儀表(biǎo)（智能流(liú)量積算(suan)儀 1的參數(shu)設定、組(zu)态工作(zuò)以及流(liu)量測量(liang)網絡中(zhōng)各種參(cān)數設置(zhì)、軟件設(she)計應符(fu)合工藝(yì)和流量(liàng)計要求(qiu)。

4.5後(hou)期管理(li)

      爲(wèi)保證儀(yi)表長期(qī)工作的(de)準确性(xing)、可靠性(xìng) f避(bì)免意外(wai)停運和(hé)數據丢(diu)失），在渦(wō)街流量(liàng)計投運(yun)之🌏後需(xu)加強對(duì)儀表本(ben)身及整(zheng)個流量(liàng)系統各(gè)環節日(ri)常管理(lǐ)和🌏周期(qī)維護。如(rú)定📱期抄(chāo)錄計量(liang)數據（每(mei)天或每(měi)周）、日🐇常(cháng)巡檢，按(àn)周期進(jin)行系統(tong)調校（ 1-2年），檢(jiǎn)查儀表(biao)系數等(deng)。

4.6内(nèi)部維護(hu)

      由(you)于流體(tǐ)髒污或(huò)其它原(yuan)因，需對(duì)儀表的(de)測量腔(qiang)體及其(qi)構件進(jìn)🙇‍♀️行定期(qī)檢查或(huò)清洗。對(duì)于同規(gui)格的渦(wo)街流量(liàng)計，其漩(xuan)渦發生(shēng)體、導流(liu)體等核(hé)心組件(jiàn)不能互(hu)換，否則(ze)，須重新(xīn)标定儀(yi)表計🔞量(liang)系數🈲并(bing)對其配(pei)帶🌏的溫(wen)度及壓(yā)爲傳感(gǎn)👨‍❤️‍👨器進行(hang)系🌐統校(xiao)正。

5存在問(wèn)題

      由于渦(wō)街流量(liang)計本質(zhi)上是流(liu)體振動(dòng)型流量(liang)計，它對(dui)外♊界振(zhen)動、流體(ti)的流動(dong)狀态特(tè)别敏感(gan)。不僅能(néng)感受到(dao)傳感🥵器(qì)受到的(de)渦街力(li)，還可以(yǐ)感受到(dào)傳感器(qi)受到的(de)其它力(li)，如管道(dào)振動、管(guǎn)🐅道流體(tǐ)的沖擊(jī)力以及(jí)由于流(liu)體壓力(lì)的變化(huà)，産生的(de)随機脈(mo)動壓力(li)等🏃，現場(chǎng)的幹擾(rǎo)對流量(liàng)測量🥵會(huì)産生很(hen)大的影(yǐng)響。特别(bie)✏️是在小(xiǎo)流量測(ce)量時，由(you)于小流(liú)量産生(shēng)的橫向(xiàng)升力較(jiào)小，檢測(cè)信号微(wei)弱，極易(yi)受流體(tǐ)沖擊振(zhen)動噪聲(sheng)和⁉️管道(dào)振動噪(zao)聲影響(xiang)🤩。也即，該(gai)種儀表(biǎo)抗🔅幹擾(rao)的能力(li)還有待(dài)于進一(yī)步提高(gāo)。

      另(ling)外，由于(yú)渦街流(liu)量計投(tou)放市場(chang)的時間(jian)較短，儀(yí)表的可(ke)🐕靠性和(he)😄穩定性(xing)還有待(dài)于各種(zhong)複雜工(gong)況的檢(jiǎn)驗：測量(liàng)精度對(duì)流态✏️及(jí)介質髒(zāng)污的敏(min)感程度(du)有待于(yu)研究：現(xian)場檢定(ding)方法有(you)待于進(jin)一步探(tan)索。

6結語

      渦街(jie)流量計(jì)在我廠(chang)投入使(shǐ)用幾年(nián)來，計量(liang)準确可(ke)靠，運♋行(háng)🍓穩定，維(wéi)護簡易(yì)，在蒸汽(qì)、煤氣計(ji)量中使(shǐ)用效果(guǒ)較💘好。随(sui)着現場(chǎng)總線技(jì)術、智能(néng)儀表技(jì)術及數(shù)字信号(hào)處🐉理技(ji)術的發(fa)展，渦街(jie)流量計(ji)在耐高(gāo)溫、抗震(zhen)動、微功(gōng)耗等方(fāng)面技術(shu)也日臻(zhēn)成熟，在(zài)化工行(hang)業流量(liàng)測量中(zhōng)發📱揮的(de)作用越(yuè)來越大(da)，應用前(qian)景非常(cháng)廣闊。