渦(wo)街流量計(ji)在化工行(hang)業流量測(cè)量中的應(yīng)用

從(cong)流量儀表(biao)發展狀況(kuang)看，孔闆流(liú)量應用範(fan)圍廣：但用(yòng)标準孔闆(pan)流量計來(lái)測量流體(ti)流量，仍存(cun)在一些不(bu)足之處。多(duo)年來，人們(men)在🤩努力尋(xún)找可靠、的(de)流量計用(yong)于流量計(ji)量，發現渦(wō)街流量計(jì)結構簡單(dān)，安裝維護(hù)方便 f與孔闆相(xiang)比無需導(dao)壓管和三(sān)組閥，減少(shao)洩漏、堵塞(sāi)和凍結等(deng)現📐象），壓力(lì)損失較小(xiao)（約爲孔闆(pǎn)流量計的(de) 1/ 4- 1/2），量程(cheng)範圍寬，量(liàng)程比可達(dá) 20BI(孔闆(pǎn)爲 3BI)，測(ce)量精度比(bi)孔闆流量(liàng)計高。除此(cǐ)之外，渦街(jiē)流量計還(hái)🌐具有使用(yong)壽命長、性(xing)能穩定、适(shi)用流體種(zhǒng)類多（可❌測(ce)量❗液體、氣(qi)體和蒸汽(qi)）、在⭕規定的(de)雷諾數範(fàn)圍内儀表(biao)系數😍不受(shòu)流體的溫(wen)度、壓力✔️、黏(nian)度及成分(fen)變化的影(yǐng)響等特點(dian)，已越來✔️越(yue)受到人們(men)的青睐。

1工作原(yuan)理

      渦(wō)街流量計(jì)是基于流(liu)體振蕩原(yuán)理的一種(zhǒng)新型流量(liang)測量㊙️儀表(biao)❄️。測量原理(li)如圖 1所示，當在(zai)流體中插(cha)入*動方向(xiang)垂直的非(fēi)線性型柱(zhù)體（旋渦發(fa)生體），在其(qí)下遊側會(huì)交替地産(chan)生二列内(nei)旋的漩渦(wo)⛹🏻‍♀️列，稱之爲(wei)😄 “卡門(mén)渦列 ”。

      在一(yi)定的雷諾(nuò)數範圍内(nèi)，漩渦的釋(shì)放頻率 f與流過(guo)漩渦發生(shēng)體的流體(tǐ)平均速度(du) v及漩(xuán)渦發生體(ti)特征寬度(dù) d有關(guan)，可用下式(shi)表示：

    f= StV／ d    (1)

式中(zhong)，

    f)))漩渦(wo)的釋放頻(pin)率；

    v》 )流過漩(xuán)渦發生體(ti)的流體平(píng)均速度；

    d》 )漩(xuán)渦發生體(tǐ)特征寬度(du)；

    St)))斯特(tè)羅哈數 s trouhal(無量綱(gang)常數 )。

    S．的值(zhi)與漩渦發(fā)生體寬度(dù) d和雷(léi)諾數 Re有關。

當雷諾數(shù) Re<2@104時， S。爲變數(shu)； Re在 2@104 -7 @106的範圍(wei)内， S。值(zhí)基本上保(bao)持不變，這(zhe)段範圍爲(wei)流量計的(de)基本測量(liàng)範圍。

    式 (1)表(biao)明，當 d和 St爲(wèi)定值時，漩(xuán)渦産生的(de)頻率 f與流體的(de)平均流速(su) v成正(zhèng)比而與流(liú)體的溫度(du)、壓力、密度(dù)、成分、黏度(du)等參數☔無(wu)關。因此，可(ke)以從漩渦(wō)産生的頻(pin)率 f求(qiú)出流體的(de)平均流速(sù) v，達到(dào)測量管道(dào)内流體的(de)流量 Q的目的。

    v=f Sd    (2)

    Q= vS=f Sd    (3)

    式（ 31中 S爲(wèi)管道的截(jié)面積。

    Sds爲常數，令(ling) =去 =}s，則 Q=f/K。式

中(zhong)， K爲流(liu)量計的儀(yi)表系數（脈(mo)沖數／升），通(tōng)常由實際(jì)流量試驗(yàn)求出。

     由于漩渦(wo)發生體兩(liang)側交替産(chan)生漩渦，該(gai)漩渦力作(zuo)用☔于檢測(cè)體上，使之(zhī)産生交變(bian)應力，該應(yīng)力作用在(zài)電元件上(shang)🥰，産生了與(yǔ)漩渦頻率(lü)相同的交(jiao)變電荷信(xìn)号，通過轉(zhuǎn)換器處理(li)後，輸出與(yu)漩渦頻率(lǜ)柏同的脈(mo)沖信号或(huo)與流量成(cheng)正比的 4- 20 mA DC信号到(dao)二次儀表(biǎo)，進行累積(jī)、顯示。

2.選擇

渦街流量(liang)的選型一(yī)般分爲型(xíng)号的選擇(zé)和口徑的(de)選擇㊙️兩步(bu)。

2.1  型号(hào)的選擇

    根據使(shi)用環境和(hé)被測流體(tǐ)選擇不同(tóng)結構的流(liú)量計。當流(liu)量計周圍(wei)環境溫度(du)低于 60 e時，流量計(ji)可選擇組(zu)合型，當流(liú)量計周圍(wéi)環境溫度(dù)高于 60 e時，需選擇(zé)分離型。

    當使用(yòng)環境爲易(yì)燃易爆場(chang)合時根據(jù)防爆等級(jí)選⚽擇隔爆(bao)型或😄本安(ān)型。一般環(huan)境選擇一(yī)般型。

    根據采集(ji)信号要求(qiú)選擇不同(tong)的輸出形(xing)式，當需要(yao)流量累積(jī)時可選擇(ze)脈沖輸出(chū)型或模拟(ni) ( 4- 20 mA

DC)輸出(chu)型，當需要(yào)控制時可(kě)選擇模拟(ni) (4- 20 mADC)輸出(chu)型。

2.2  口(kou)徑的選擇(ze)

    渦街(jiē)流量傳感(gǎn)器的口徑(jìng)應根據流(liú)速、流量來(lái)合理選擇(zé)，并非🔴一定(dìng)要與工藝(yì)管道同口(kou)徑。由于渦(wo)街流🛀量計(ji)流量範圍(wei)寬，因此口(kǒu)☔徑選擇主(zhu)要是對下(xià)限流💋量。一(yī)般🔴液體流(liú)速下限爲(wèi) 0.5 m/s，氣體(ti)在 4-5 m/s範(fàn)圍内選用(yòng)，正常流量(liang)在測量範(fàn)圍的 1/2-2／ 3之間(jian)。一般情況(kuàng)下流量計(ji)生産廠家(jia)提供的選(xuǎn)型樣本隻(zhī)☎️給出了常(cháng)用流體水(shuǐ)、壓縮空氣(qi)、飽和蒸汽(qì)的流量測(cè)量範圍，其(qí)💰他流體則(zé)需通過計(ji)算選擇流(liú)量計🚶的口(kǒu)徑，忽略這(zhe)一點往往(wang)會造成流(liu)量計使用(yòng)不正常。

    根據多(duō)次選型的(de)結果，筆者(zhe)認爲，适當(dāng)減小流量(liang)計口徑，使(shǐ)沆速和雷(lei)諾數增大(dà)，使儀表常(cháng)數*進入線(xian)性，可以🈲提(ti)高儀表的(de)精度，也有(yǒu)利于信号(hao)放大器的(de)調整。

3 . 安   裝(zhuang)

      渦街(jie)流量計應(ying)安裝在隔(gé)熱、通風、易(yì)維護的地(dì)方，盡量安(an)裝在遠💚離(li)振動源和(hé)電磁幹擾(rao)較強的地(dì)方，振動存(cun)在的地方(fang)必須采用(yòng)減振裝置(zhì)，減少管道(dao)受振動的(de)影☔響。

      渦街流量(liang)計在管道(dào)上可水平(píng)、傾斜或垂(chui)直安裝。安(ān)👅裝位♻️置要(yào)注意，垂直(zhí)安裝時，液(ye)體介質必(bì)須從下往(wǎng)♍上流動：需(xū)在管道上(shang)安裝溫度(dù)、壓力傳感(gǎn)器或流量(liàng)調節閥時(shí)，應将溫度(du)、壓力傳感(gan)⛱️器和調節(jie)閥安裝在(zai)流量計下(xia)遊。

      渦(wō)街流量計(jì)前後必須(xu)有足夠長(zhang)的直管段(duan)，具體要求(qiu)見表 1。所配管道(dào)内徑也必(bì)須和渦街(jie)流量變送(sòng)器内徑一(yī)✊緻，與管道(dao)😄連接的密(mì)封墊内徑(jing)要比傳感(gan)器内徑略(lue)💋大，不能将(jiang)🚶‍♀️密封墊凸(tu)入管道内(nèi)。

    表 1  上遊管(guǎn)道形式與(yǔ)直管段長(zhang)度要求

    直管段(duàn)長度要求(qiú) fzui少）

    上遊管(guǎn)道形式

    上遊彳(chì)孬一

同心收縮(suo)全開閥門(men)     15 D    5D

一個(gè) 9(b彎頭(tou)     20D    SD

同心(xīn)擴管     25D    SD

同一平面(miàn)兩個 9(b彎頭     25D    SD

不同平面(miàn)兩個 9(b彎頭     40D    5D

調節閥半(bàn)開閥門     50D    SD

      流量計(ji)供電電源(yuan)爲 + 24VDC,連(lián)接線要用(yòng)屏蔽的信(xìn)号電纜，布(bu)線時要遠(yuǎn)離強功⚽率(lü)電源線，盡(jìn)量用單獨(dú)金屬保護(hù)套管，接地(di)要可靠💞。

4注意事(shi)項

      爲(wei)讓該種儀(yí)表能夠更(geng)好地服務(wu)于化工行(hang)業流量計(jì)量工作，根(gen)據我廠近(jìn)幾年應用(yong)的實踐，以(yi)下幾方面(mian)應引起有(you)關計量管(guan)理及使用(yòng)部門的足(zú)夠重視。

4.1 儀表選(xuan)型

      化(hua)工行業流(liú)體種類較(jiao)多 f蒸(zheng)汽、煤氣、水(shui)、氫氣等），輸(shū)送流體的(de)管線粗細(xi)差别很大(da) (DN15 -DN300)，流體(ti)的物理性(xìng)質（如溫度(dù)、壓力、密度(dù)、黏度）和化(huà)學性質（腐(fǔ)蝕性）差異(yì)也很大，同(tóng)時流量的(de)波動範圍(wei)較大。因此(ci)♌渦街流量(liàng)🔴計的🆚選型(xíng)🌈是*關，也是(shi)zui重要的一(yi)關。爲此，在(zài)選型過程(chéng)中應把握(wo)住兩條基(jī)本原則：一(yī)要保證生(shēng)産安全，二(er)要保證使(shǐ)用精度。化(huà)工行業首(shǒu)先考慮渦(wo)街流量計(jì)的防爆性(xing)能要滿足(zu)現場要求(qiu)，其次🧡必須(xu)抓實三個(gè)選型參數(shù)，即近期和(he)遠期的zui大(dà)、zui小及常用(yòng)瞬時流量(liàng)（主要用于(yu)🐅選定儀表(biǎo)👄的大小規(gui)格 1、被(bei)測介質的(de)設計壓力(lì)（主要用于(yu)選定儀表(biao)的公稱壓(yā)力等❄️級 1、工作壓(ya)力 f主(zhu)要用于選(xuan)定儀表壓(ya)力傳感器(qì)的壓力等(deng)級 1。

4.2 檢定（校(xiao)準）

      目(mù)前對渦街(jiē)流量計的(de)現場檢定(dìng)還存在一(yi)定的困難(nan)。對用⭐于大(da)👣流量的貿(mào)易計量或(huo)重要的工(gōng)藝過程💜控(kong)制等比較(jiào)重要場合(hé)的流量計(ji)，現場不具(jù)備流量🈚在(zài)線标校條(tiáo)件的，僅憑(ping)生産廠家(jia)的出廠合(hé)格證明不(bu)能判定該(gāi)表性能是(shi)否合格。因(yīn)此，爲确保(bǎo)儀表在今(jin)後的工作(zuo)過程中測(cè)量結果的(de)準确、可靠(kào)，安裝前有(yǒu)必要将其(qí)送往有檢(jian)定（校準💜）資(zi)質的機構(gòu)進行檢🐆定(ding)（校準 1。

4.3工藝(yi)安裝

    正确選擇(ze)安裝點和(hé)正确安裝(zhuang)傳感器都(dou)是非常重(zhòng)要的環節(jie)，若🌈在安裝(zhuāng)中失誤，輕(qing)者影響測(ce)量準确度(du)，重者影響(xiǎng)儀表使用(yong)壽命，導緻(zhi)損壞儀表(biǎo)。要盡可能(néng)避免振動(dòng)及高🏃🏻‍♂️溫高(gao)熱🐅環境、遠(yuan)離幹擾元(yuan)件（如壓縮(suo)機、分離器(qi)、調壓閥、大(dà)小頭及彙(huì)管、彎頭等(deng) 1，保持(chi)儀表前後(hou)直管段同(tong)心及内壁(bì)光滑平直(zhi)，保證被測(ce)介質爲潔(jie)淨的單相(xiang)流體等。

4.4參數設(she)置

     流(liu)量計的儀(yi)表系數是(shì)在實驗室(shì)條件下校(xiào)驗的，現場(chang)使💜用時，應(ying)⭐對儀表系(xì)數進行修(xiu)正。對配套(tao)二次儀表(biǎo)（智能流量(liàng)積算儀 1的參數(shù)設定、組态(tai)工作以及(ji)流量測量(liang)網絡中各(ge)種參數設(she)💯置、軟件設(shè)計應符合(he)工藝和流(liú)量計要求(qiú)。

4.5後期(qi)管理

      爲保證儀(yi)表長期工(gong)作的準确(que)性、可靠性(xìng) f避免(miǎn)意外停運(yun)和數據丢(diu)失），在渦街(jiē)流量計投(tóu)運之後♍需(xu)加強對儀(yi)表本身及(jí)整個流量(liang)系統各環(huan)節日常管(guǎn)理和周期(qī)維護。如定(ding)❗期抄錄計(ji)量數據（每(mei)天或每周(zhou)）、日常巡檢(jian)，按周期進(jìn)行系統調(diào)校（ 1-2年(nián)），檢查儀表(biao)系數等。

4.6内部維(wéi)護

      由(yóu)于流體髒(zāng)污或其它(tā)原因，需對(duì)儀表的測(ce)量腔體及(jí)其🙇🏻構件進(jin)♉行定期檢(jiǎn)查或清洗(xǐ)。對于同規(gui)格的渦街(jiē)流量計☀️，其(qí)漩渦發生(sheng)體、導流體(ti)等核心組(zǔ)件不能🌈互(hù)換，否則，須(xu)重新标定(ding)儀表計量(liang)系數并對(duì)其配帶的(de)溫度及🌏壓(yā)爲傳感器(qi)進行系統(tong)校正。

5存在問題(tí)

      由于(yú)渦街流量(liang)計本質上(shang)是流體振(zhèn)動型流量(liang)計，它對外(wài)界振動、流(liú)體的流動(dong)狀态特别(bie)敏感。不僅(jin)能感受到(dao)傳感器受(shòu)到的渦街(jiē)力，還可以(yǐ)感受到傳(chuán)感器受到(dao)的其它力(lì)，如管道振(zhen)動、管🚶‍♀️道流(liu)體的沖擊(jī)力以及由(yóu)于流體壓(yā)力的變化(hua)，産生的随(suí)機脈動壓(yā)力等，現場(chang)的幹擾對(duì)流量測量(liang)會産生很(hěn)大的影響(xiang)。特别是在(zai)小流量測(cè)量時，由于(yu)小流量産(chǎn)生的橫向(xiang)🚩升力♋較小(xiǎo)，檢測信号(hao)微弱，極易(yi)🥵受流體沖(chòng)🙇‍♀️擊振動噪(zao)聲和⛷️管道(dao)振動噪聲(shēng)影響。也即(ji)，該種儀表(biǎo)抗✌️幹擾的(de)能力還有(you)待于進一(yi)步提高。

      另外，由(yóu)于渦街流(liu)量計投放(fàng)市場的時(shí)間較短，儀(yí)表㊙️的可靠(kao)性和穩定(dìng)性還有待(dai)于各種複(fú)雜工況的(de)檢驗：測量(liàng)精度對流(liu)态及介質(zhì)髒污的敏(mǐn)感程度有(you)待于研究(jiu)：現場檢🐉定(ding)方法有待(dai)于進一步(bù)探索。

6結語

      渦街流量(liang)計在我廠(chang)投入使用(yong)幾年來，計(jì)量準确可(ke)靠，運行穩(wěn)❤️定⭕，維護簡(jiǎn)易，在蒸汽(qì)、煤氣計量(liang)中使用效(xiao)🔞果較♍好。随(sui)着現場總(zǒng)線技🏃🏻‍♂️術、智(zhi)能儀表技(jì)術及數字(zì)信号處🐕理(lǐ)技術💋的發(fa)展，渦街流(liu)量計在耐(nài)高溫、抗震(zhèn)動、微功耗(hao)等方面技(ji)術也日臻(zhen)成熟，在化(huà)📐工行業流(liu)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻量測量中(zhong)發揮的作(zuò)用越🌈來越(yue)大，應用⭕前(qian)景非常廣(guang)闊。