渦街流(liú)量計在(zai)化工行(hang)業流量(liang)測量中(zhong)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(yong)範圍廣(guǎng)：但🤟用标(biāo)準🏃🏻‍♂️孔闆(pǎn)流量計(jì)來測量(liang)流體流(liú)量，仍存(cun)在一些(xiē)不足之(zhī)處。多年(nián)來，人們(men)在努力(li)尋找可(kě)靠、的流(liu)量計用(yòng)于流❄️量(liàng)計量，發(fa)現渦街(jiē)流量計(jì)結構簡(jian)單，安裝(zhuāng)維護方(fāng)便 f與孔闆(pǎn)相比無(wu)需導壓(yā)管和三(san)組閥，減(jian)少洩漏(lòu)、堵塞和(he)凍結等(deng)現象），壓(ya)力損失(shi)較小（約(yuē)爲孔闆(pan)流量計(ji)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(cè)量精度(dù)比孔闆(pǎn)流量計(jì)高。除此(cǐ)之外，渦(wō)街流量(liang)計📐還具(jù)有使用(yong)壽命長(zhǎng)、性能穩(wěn)定、适用(yòng)流體種(zhong)類多（可(kě)✍️測量液(ye)體、氣體(ti)和蒸‼️汽(qì)）、在規定(ding)的雷諾(nuo)數範圍(wéi)内儀表(biao)系數不(bú)受流體(ti)的溫度(du)、壓力㊙️、黏(nian)度及成(chéng)分變化(hua)的影響(xiǎng)等特🚩點(dian)，已越來(lái)越受到(dào)人們的(de)青睐。

1工作(zuo)原理

      渦街(jie)流量計(ji)是基于(yú)流體振(zhen)蕩原理(lǐ)的一種(zhong)新型流(liu)量測量(liàng)儀表👈。測(ce)量原理(lǐ)如圖 1所示(shi)，當在流(liú)體中插(chā)入*動方(fāng)向垂直(zhí)的非線(xiàn)性型柱(zhu)體（旋渦(wō)發生體(tǐ)），在其下(xià)遊側會(huì)交替地(dì)産生二(er)列内⛷️旋(xuán)的漩渦(wo)列，稱之(zhī)爲 “卡門渦(wō)列 ”。

      在(zai)一定的(de)雷諾數(shu)範圍内(nei)，漩渦的(de)釋放頻(pín)率 f與流過(guo)漩渦發(fā)生體的(de)流體平(píng)均速度(dù) v及(ji)漩渦發(fa)生體特(te)征寬度(du) d有(you)關，可用(yong)下式表(biao)示：

    f= StV／ d    (1)

式(shì)中，

    f)))漩渦的(de)釋放頻(pín)率；

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

    d》 )漩(xuán)渦發生(shēng)體特征(zheng)寬度；

    St)))斯特(tè)羅哈數(shù) s trouhal(無(wú)量綱常(chang)數 )。

    S．的(de)值與漩(xuán)渦發生(sheng)體寬度(dù) d和(hé)雷諾數(shu) Re有(you)關。

當雷諾(nuò)數 Re<2@104時， S。爲變數(shù)； Re在(zài) 2@104 -7 @106的(de)範圍内(nei)， S。值(zhi)基本上(shang)保持不(bu)變，這段(duàn)範圍爲(wèi)流量計(jì)的基本(běn)測📱量範(fàn)💁圍。

    式 (1)表明，當(dang) d和(he) St爲(wèi)定值時(shi)，漩渦産(chan)生的頻(pín)率 f與流體(ti)的平均(jun)流速 v成正(zhèng)比而與(yu)流體的(de)溫度、壓(ya)力、密度(dù)、成分、黏(nian)度等參(can)數無關(guān)。因㊙️此，可(ke)以從漩(xuan)渦産生(shēng)的頻率(lǜ) f求(qiu)出流體(tǐ)的平均(jun1)流速 v，達到(dào)測量管(guan)道内流(liu)體的流(liú)量 Q的目的(de)。

    v=f Sd    (2)

    Q= vS=f Sd    (3)

    式(shì)（ 31中(zhōng) S爲(wèi)管道的(de)截面積(ji)。

    Sds爲(wei)常數，令(lìng) =去(qù) =}s，則(ze) Q=f/K。式(shì)

中(zhōng)， K爲(wei)流量計(ji)的儀表(biǎo)系數（脈(mo)沖數／升(sheng)），通常由(yóu)實際流(liu)量試驗(yàn)求出🙇‍♀️。

     由于(yú)漩渦發(fa)生體兩(liǎng)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(chǎn)生交變(bian)應力，該(gai)應力作(zuo)用在電(diàn)元件上(shang)，産生了(le)與漩渦(wō)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(chu)與漩渦(wo)頻率柏(bai)同的脈(mo)沖信号(hao)或與流(liu)量成正(zheng)比的 4- 20 mA DC信号(hao)到二次(cì)儀表，進(jin)行累積(jī)、顯示。

2.選擇(ze)

渦(wo)街流量(liang)的選型(xíng)一般分(fen)爲型号(hao)的選擇(zé)和口徑(jing)的選🔴擇(zé)兩步。

2.1  型号(hao)的選擇(ze)

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

    當使(shǐ)用環境(jìng)爲易燃(rán)易爆場(chang)合時根(gen)據防爆(bao)等級選(xuan)擇隔💔爆(bao)型或本(běn)安型。一(yi)般環境(jing)選擇一(yī)般型。

    根據(ju)采集信(xin)号要求(qiú)選擇不(bu)同的輸(shū)出形式(shì)，當需要(yào)流量累(lei)積時可(ke)選擇脈(mo)沖輸出(chu)型或模(mo)拟 ( 4- 20 mA

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

2.2  口徑的(de)選擇

    渦街(jiē)流量傳(chuan)感器的(de)口徑應(yīng)根據流(liu)速、流量(liàng)來合理(li)選擇，并(bìng)㊙️非一定(dìng)要與工(gōng)藝管道(dào)同口徑(jìng)。由于渦(wō)街流量(liàng)計流量(liàng)🏃‍♂️範圍寬(kuan)，因此口(kǒu)徑選擇(ze)主要是(shi)對下限(xian)流量。一(yi)般液體(tǐ)流速下(xia)限爲 0.5 m/s，氣體(ti)在 4-5 m/s範圍内(nei)選用，正(zhèng)常流量(liang)在測量(liang)範圍的(de) 1/2-2／ 3之間(jian)。一般情(qing)況下流(liu)量計生(shēng)産廠家(jiā)提供的(de)選型樣(yàng)✔️本隻給(gěi)出了常(chang)用流體(ti)水、壓縮(suō)空氣、飽(bao)和蒸汽(qì)的流量(liàng)測量範(fàn)圍，其他(tā)流體則(zé)需通過(guò)計算選(xuan)擇流量(liang)計的口(kǒu)徑，忽略(luè)這一點(dian)往往會(hui)造成流(liú)量計使(shǐ)用不正(zheng)常。

    根據多(duo)次選型(xíng)的結果(guo)，筆者認(rèn)爲，适當(dang)減小流(liú)量計口(kou)徑，使沆(hang)速和雷(léi)諾數增(zēng)大，使儀(yí)表常數(shu)*進入線(xiàn)性，可以(yi)提高儀(yi)表的精(jing)度，也有(you)利于信(xìn)号放大(da)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(wei)護的地(dì)方，盡✔️量(liang)安裝在(zai)🐇遠💋離振(zhen)動源和(hé)電磁幹(gan)擾較強(qiáng)的地方(fang)，振動存(cun)在的地(di)方必須(xū)采用減(jiǎn)振裝置(zhì)，減少管(guan)道受振(zhèn)動的影(ying)響。

      渦街流(liu)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(yao)注意，垂(chui)直安裝(zhuang)時，液體(ti)介質必(bi)須從下(xià)往👨‍❤️‍👨上流(liu)動：需在(zài)管道上(shàng)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻安裝🌈溫(wen)度、壓力(lì)傳感器(qi)或流量(liang)調節閥(fá)時，應将(jiāng)‼️溫度、壓(ya)🏃🏻‍♂️力傳感(gǎn)器和調(diào)節閥安(an)裝在流(liu)量計下(xia)遊。

      渦街流(liú)量計前(qián)後必須(xū)有足夠(gou)長的直(zhí)管段，具(jù)體要求(qiú)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(qì)内徑一(yī)緻，與管(guan)道連接(jie)的密封(feng)墊内徑(jing)要比傳(chuan)感器内(nei)徑略大(da)，不能将(jiang)密封墊(niàn)凸入管(guan)道内。

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

    直(zhí)管段長(zhǎng)度要求(qiu) fzui少(shǎo)）

    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(tóng)心擴管(guan)     25D    SD

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

不(bu)同平面(mian)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(yuan)爲 + 24VDC,連接線(xiàn)要用屏(ping)蔽的信(xin)号電纜(lǎn)，布線時(shi)要遠離(lí)強功率(lǜ)電源線(xiàn)，盡♈量用(yòng)單獨金(jin)屬保護(hu)套管，接(jie)地要可(kě)靠。

4注意事(shi)項

      爲讓該(gai)種儀表(biǎo)能夠更(geng)好地服(fu)務于化(hua)工行業(yè)流量計(ji)量工作(zuò)，根據我(wo)廠近幾(ji)年應用(yòng)的實踐(jian)，以下幾(jǐ)方面應(ying)引起有(you)關計量(liàng)管理及(jí)使用部(bù)門的足(zu)夠重視(shi)。

4.1 儀(yi)表選型(xíng)

      化(hua)工行業(yè)流體種(zhǒng)類較多(duō) f蒸(zheng)汽、煤氣(qi)、水、氫氣(qi)等），輸送(sòng)流體的(de)管線粗(cū)細差别(bie)很大📐 (DN15 -DN300)，流體(tǐ)的物理(lǐ)性質（如(ru)溫度、壓(yā)力、密度(dù)、黏度）和(he)化學性(xing)📱質（腐蝕(shí)性🙇🏻）差異(yì)也很大(da)，同時流(liú)量的波(bo)動範圍(wei)較大✊。因(yīn)此渦街(jiē)流量♈計(ji)的選型(xing)💔是*關，也(yě)是zui重要(yao)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(bǎo)證生産(chǎn)安全，二(er)要保證(zheng)使用精(jing)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(chǎng)要求，其(qi)次必須(xu)抓實三(sān)個選型(xing)參數，即(ji)近期和(he)遠期的(de)zui大、zui小及(ji)常用瞬(shùn)時流量(liàng)（主🈲要用(yòng)于選定(ding)儀表🔱的(de)大小規(guī)格 1、被測介(jie)質的設(she)計壓力(lì)（主要用(yòng)于選定(dìng)儀表的(de)公稱壓(ya)力等級(ji) 1、工(gong)作壓力(lì) f主(zhǔ)要用于(yu)選定儀(yi)表壓力(li)傳感器(qì)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(cun)在一定(ding)的困難(nan)。對用于(yu)大流量(liang)的貿易(yi)計量或(huò)重要的(de)工藝過(guo)程㊙️控制(zhì)等比🎯較(jiao)重要場(chǎng)合的流(liu)量計，現(xian)場不具(ju)備流量(liàng)在線标(biāo)校條件(jiàn)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(yin)此，爲确(que)⭕保儀表(biǎo)在今後(hòu)的工作(zuò)過程中(zhong)測量結(jie)果的準(zhun)确、可靠(kào)，安裝前(qián)有必要(yao)将其送(song)往有檢(jian)定（校準(zhun)）資質的(de)機構進(jìn)行檢定(ding)（校準 1。

4.3工藝安(ān)裝

    正确選(xuǎn)擇安裝(zhuang)點和正(zhèng)确安裝(zhuang)傳感器(qì)都是非(fei)常重🐇要(yao)🐉的🧑🏾‍🤝‍🧑🏼環節(jie)，若在安(an)裝中失(shī)誤，輕者(zhe)影響測(cè)量準确(que)度，重者(zhě)影響儀(yí)表使用(yong)壽命，導(dǎo)緻損壞(huai)儀表。要(yao)盡可能(néng)避免振(zhen)動及高(gao)溫高熱(re)環境、遠(yuǎn)離幹擾(rao)元件（如(ru)壓縮👄機(ji)、分離器(qì)、調壓閥(fá)、大小頭(tóu)及彙管(guǎn)、彎頭等(děng) 1，保(bao)持儀表(biao)前後直(zhi)管段同(tóng)心及内(nei)壁光滑(hua)平直，保(bao)證被測(cè)介質爲(wei)潔淨的(de)單相流(liú)體等。

4.4參數(shu)設置

     流量(liang)計的儀(yi)表系數(shu)是在實(shí)驗室條(tiao)件下校(xiào)驗的，現(xian)場使用(yòng)時，應對(duì)儀表系(xì)數進行(hang)修正。對(duì)配套二(èr)次儀表(biao)（智能流(liu)量積算(suàn)儀♈ 1的參數(shù)設定、組(zu)态工作(zuò)以及流(liu)量測量(liàng)網絡中(zhōng)各種✊參(can)💰數設置(zhi)、軟👌件設(she)計應符(fú)合工藝(yi)和流量(liang)計要求(qiu)。

4.5後(hou)期管理(lǐ)

      爲(wèi)保證儀(yi)表長期(qī)工作的(de)準确性(xing)、可靠性(xing) f避(bì)免意外(wai)停運和(hé)數據丢(diū)失），在渦(wo)街流量(liàng)計投運(yùn)之後☁️需(xū)加強對(dui)儀表本(ben)身及整(zheng)個流量(liang)系統各(gè)環節日(ri)常管👈理(li)和周期(qī)維護。如(ru)定期抄(chāo)錄計量(liang)數據（每(mei)天或每(mei)周）、日常(chang)巡檢，按(àn)周期進(jìn)行系統(tong)調校（ 1-2年），檢(jiǎn)查儀表(biǎo)系數等(děng)。

4.6内(nei)部維護(hu)

      由(you)于流體(tǐ)髒污或(huo)其它原(yuan)因，需對(duì)儀表的(de)測量腔(qiang)體及其(qi)構🔞件進(jin)行定期(qi)檢查或(huo)清洗。對(dui)于同規(guī)格的渦(wō)街流量(liàng)計，其漩(xuan)渦發生(shēng)體、導流(liu)體等核(hé)心組件(jian)不能互(hu)換，否🐇則(ze)，須重新(xin)标定儀(yi)表計㊙️量(liàng)系數并(bing)對其配(pei)帶的溫(wēn)度及壓(yā)爲傳感(gan)🌍器進行(hang)系統校(xiao)正。

5存在問(wen)題

      由于渦(wo)街流量(liang)計本質(zhì)上是流(liu)體振動(dòng)型流量(liàng)計，它對(duì)外界振(zhen)動、流體(ti)的流動(dong)狀态特(tè)别敏感(gan)。不僅能(neng)感💔受到(dao)傳感器(qi)受到的(de)渦街力(li)，還可以(yǐ)感受到(dao)傳感器(qì)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(ji)由于流(liu)體壓力(li)的變化(huà)，産生的(de)随機脈(mò)動壓力(lì)等，現場(chǎng)的幹擾(rǎo)對流量(liang)測量會(huì)産生很(hěn)大的影(yǐng)響。特别(bié)是在小(xiǎo)流量測(ce)量時，由(you)于小流(liu)量産生(shēng)的橫向(xiàng)升力較(jiao)小，檢測(ce)信号微(wei)弱，極易(yì)🧡受流體(tǐ)沖擊振(zhèn)動噪聲(shēng)和管🔴道(dào)振動噪(zao)聲影響(xiang)🤟。也即，該(gāi)種儀表(biao)抗幹擾(rao)的能力(lì)還有待(dai)于進一(yi)步提高(gāo)。

      另(ling)外，由于(yu)渦街流(liu)量計投(tou)放市場(chang)的時間(jiān)較短，儀(yi)表的💃可(kě)靠性和(hé)穩定性(xìng)還有待(dài)于各種(zhong)複雜工(gōng)況的檢(jiǎn)驗：測量(liang)精度對(dui)流态及(jí)介質髒(zang)污的敏(mǐn)感程度(du)有待于(yu)研究：現(xian)場檢定(dìng)方法有(yǒu)待于進(jin)一步探(tàn)索。

6結語

      渦街(jiē)流量計(jì)在我廠(chǎng)投入使(shǐ)用幾年(nián)來，計量(liang)準确可(ke)靠，運行(hang)🧡穩定，維(wei)護簡易(yì)，在蒸汽(qi)、煤氣計(jì)量中使(shǐ)用效果(guǒ)較好。随(sui)着現場(chǎng)總線技(ji)術、智能(neng)儀表技(ji)術及數(shu)字信号(hào)處理技(jì)術的發(fā)展🐕，渦街(jiē)流量計(jì)在耐高(gāo)溫、抗震(zhèn)動、微功(gōng)耗等方(fang)面技術(shu)也日臻(zhen)成熟，在(zài)化工行(háng)業流♊量(liàng)測量中(zhōng)發🈲揮的(de)作用越(yue)來越大(da)，應用✊前(qián)景非常(cháng)廣闊。