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(kàn)，孔闆流(liú)量應用(yong)範圍廣(guang)：但用标(biao)準孔闆(pǎn)流量計(jì)來測量(liàng)流體流(liú)量，仍存(cún)在一些(xie)❌不足💞之(zhī)處。多年(nian)來，人們(men)在努力(lì)尋找可(kě)靠、的流(liú)量計用(yòng)于流量(liàng)計量，發(fā)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(sān)組閥，減(jiǎn)少洩漏(lou)、堵塞和(he)凍🔱結等(děng)🌈現象），壓(ya)力損失(shi)較小（約(yuē)爲孔闆(pǎn)流量計(ji)的 1/ 4- 1/2），量程範(fan)圍寬，量(liàng)程比可(kě)達 20BI(孔闆爲(wei) 3BI)，測(ce)量精度(du)比孔闆(pan)流量計(jì)高。除此(cǐ)之外，渦(wō)街流量(liang)計還具(jù)有使用(yòng)壽命長(zhang)、性能穩(wěn)定、适用(yong)流體種(zhǒng)類多（可(ke)測量🔴液(ye)體🙇‍♀️、氣體(ti)和蒸汽(qi)）、在🔆規定(ding)的雷諾(nuo)數範圍(wéi)内儀表(biǎo)系數不(bu)受流體(ti)的溫度(du)、壓力💚、黏(nian)度及成(cheng)分變化(huà)的影響(xiang)等特點(dian)，已越來(lái)📐越受到(dào)人們的(de)青睐。

1工作(zuò)原理

      渦街(jiē)流量計(jì)是基于(yu)流體振(zhèn)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(cha)入*動方(fang)向垂直(zhi)的非線(xian)性型柱(zhu)體（旋❤️渦(wō)發生體(ti)），在其下(xia)遊側會(hui)交替地(di)産生二(èr)列内旋(xuán)的漩渦(wō)列，稱之(zhi)爲 “卡門渦(wo)列 ”。

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

    f= StV／ d    (1)

式(shi)中，

    f)))漩渦的(de)釋放頻(pin)率；

    v》 )流(liú)過漩渦(wō)發生體(ti)的流體(ti)平均速(su)度；

    d》 )漩(xuán)渦發生(sheng)體特征(zhēng)寬度；

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

    S．的(de)值與漩(xuán)渦發生(sheng)體寬度(du) d和(he)雷諾數(shu) Re有(yǒu)關。

當雷諾(nuo)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(shàng)保持不(bú)變，這段(duàn)範圍爲(wei)流量計(ji)的基本(běn)測量👉範(fàn)圍。

    式 (1)表明，當(dang) d和(he) St爲(wei)定值時(shi)，漩渦産(chǎn)生的頻(pin)率 f與流體(ti)的平均(jun1)流速 v成正(zhèng)比而與(yu)流體的(de)溫度、壓(yā)力、密度(dù)、成分、黏(nián)度等參(can)數無關(guan)。因此，可(ke)以從漩(xuán)渦産生(sheng)的頻率(lü) f求(qiu)出流體(ti)的平均(jun)流速 v，達到(dào)測量管(guan)道内流(liú)體的流(liú)量 Q的目的(de)。

    v=f Sd    (2)

    Q= vS=f Sd    (3)

    式(shi)（ 31中(zhong) S爲(wei)管道的(de)截面積(ji)。

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

中(zhōng)， K爲(wèi)流量計(jì)的儀表(biǎo)系數（脈(mò)沖數／升(sheng)），通常由(yóu)實際流(liú)量試驗(yan)求出。

     由于(yu)漩渦發(fā)生體兩(liang)側交替(ti)産生漩(xuán)渦，該漩(xuan)渦力作(zuo)用于檢(jiǎn)測體上(shang)，使之産(chǎn)生交變(bian)應力，該(gai)應力作(zuò)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(he)信号，通(tōng)過轉換(huàn)器處理(li)後，輸出(chu)與漩渦(wo)頻率柏(bǎi)同的脈(mò)沖信号(hào)或🌈與流(liú)量成正(zhèng)比的 4- 20 mA DC信号(hao)到二次(ci)儀表，進(jin)行累積(ji)、顯示。

2.選擇(zé)

渦(wō)街流量(liàng)的選型(xíng)一般分(fen)爲型号(hào)的選擇(ze)和口徑(jìng)的選擇(ze)兩步。

2.1  型号(hao)的選擇(ze)

    根(gēn)據使用(yong)環境和(hé)被測流(liú)體選擇(zé)不同結(jié)構的流(liú)量計。當(dang)流🔅量計(ji)周圍環(huán)境溫度(du)低于 60 e時，流(liu)量計可(kě)選擇組(zǔ)合型，當(dang)流量計(ji)周圍環(huan)境溫度(dù)高于 60 e時，需(xū)選擇分(fen)離型。

    當使(shi)用環境(jing)爲易燃(ran)易爆場(chǎng)合時根(gen)據防爆(bao)等級選(xuǎn)擇隔爆(bào)型或本(ben)安型。一(yi)般環境(jing)選擇一(yi)般型。

    根據(ju)采集信(xin)号要求(qiu)選擇不(bu)同的輸(shu)出形式(shi)，當需要(yao)流量✊累(lèi)積時可(kě)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(zé)模拟 (4- 20 mADC)輸出(chū)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(liang)來合理(lǐ)選擇，并(bing)非一定(dìng)要與工(gong)藝管道(dào)同口徑(jìng)。由于渦(wo)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(ti)在 4-5 m/s範圍内(nèi)選用，正(zheng)常流量(liang)在測量(liàng)範圍的(de) 1/2-2／ 3之間(jiān)。一般情(qíng)況下流(liú)量計生(shēng)産廠家(jia)提供的(de)選型樣(yàng)本隻給(gei)📐出了📐常(chang)用流體(tǐ)水、壓縮(suō)空氣、飽(bao)和蒸汽(qì)的流量(liàng)測量範(fan)圍，其他(ta)流體則(ze)需通過(guo)計算選(xuan)擇流量(liang)計㊙️的口(kou)徑，忽略(luè)這一點(diǎn)往往會(huì)造成流(liu)量計使(shi)用不正(zhèng)常。

    根據多(duo)次選型(xing)的結果(guǒ)，筆者認(ren)爲，适當(dang)減小流(liú)量計口(kǒu)徑，使沆(hàng)速和雷(lei)諾數增(zeng)大，使儀(yí)表常數(shù)*進入線(xiàn)性，可以(yǐ)提高儀(yí)表♌的精(jīng)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(ying)安裝在(zai)隔熱、通(tōng)風、易維(wéi)護的地(dì)方，盡量(liàng)安裝在(zài)遠⭕離振(zhèn)動源和(hé)電磁幹(gàn)擾較強(qiang)的地方(fāng)，振動存(cun)在的地(dì)方必須(xū)采用㊙️減(jiǎn)振裝置(zhi)，減少管(guan)道受振(zhèn)動的影(ying)響。

      渦街流(liu)量計在(zai)管道上(shàng)可水平(píng)、傾斜或(huo)垂直安(an)裝。安裝(zhuāng)位置要(yào)㊙️注⛱️意，垂(chui)直安裝(zhuāng)時，液體(tǐ)介質必(bi)須從下(xià)往上流(liú)動：需✏️在(zài)管道上(shàng)安裝溫(wen)度、壓力(li)傳感器(qì)或流量(liàng)⛷️調節閥(fá)時，應将(jiang)溫度、壓(yā)力傳感(gǎn)器和調(diào)🥵節閥安(ān)裝在✊流(liú)量計下(xia)遊。

      渦街流(liu)量計前(qian)後必須(xū)有足夠(gòu)長的直(zhi)管段，具(jù)體要求(qiú)見表 1。所配(pei)管道内(nèi)徑也必(bi)須和渦(wo)街流量(liang)變送器(qi)内徑一(yī)緻，與管(guan)道連接(jiē)的密封(fēng)墊内徑(jìng)要比傳(chuan)感器内(nei)徑略大(da)，不能将(jiāng)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(zhǎng)度要求(qiu) fzui少(shǎo)）

    上(shang)遊管道(dao)形式

    上遊(yóu)彳孬一(yī)

同(tóng)心收縮(suō)全開閥(fá)門     15 D    5D

一個 9(b彎頭(tou)     20D    SD

同(tóng)心擴管(guǎn)     25D    SD

同(tóng)一平面(miàn)兩個 9(b彎頭(tóu)     25D    SD

不(bu)同平面(miàn)兩個 9(b彎頭(tóu)     40D    5D

調(diao)節閥半(bàn)開閥門(men)     50D    SD

      流(liú)量計供(gong)電電源(yuan)爲 + 24VDC,連接線(xian)要用屏(píng)蔽的信(xin)号電纜(lǎn)，布線時(shí)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(jie)地要可(ke)靠‼️。

4注意事(shì)項

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

4.1 儀(yí)表選型(xing)

      化(huà)工行業(ye)流體種(zhong)類較多(duo) f蒸(zhēng)汽、煤氣(qi)、水、氫氣(qì)等），輸送(sòng)流體的(de)管線粗(cū)細差别(bié)很大 (DN15 -DN300)，流體(tǐ)的物理(li)性質（如(ru)溫度、壓(ya)力、密度(du)、黏度）和(he)化學性(xìng)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼質（腐蝕(shi)性）差異(yì)也很大(dà)，同時流(liú)量的波(bō)動範圍(wéi)較大。因(yīn)此渦街(jie)流量計(jì)的選型(xing)是*關，也(yě)是zui重要(yào)的一關(guān)。爲此，在(zai)選☂️型過(guo)程中應(ying)把握住(zhù)兩條基(jī)本原則(ze)：一要保(bao)證生産(chǎn)安全，二(er)要保證(zhèng)使用精(jīng)🏃‍♂️度。化工(gong)行業首(shǒu)先考慮(lǜ)渦街流(liu)量計的(de)防爆性(xìng)能要滿(mǎn)足現場(chang)要求，其(qí)次🏃🏻必須(xu)抓實三(san)個選型(xíng)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(liang)（主要用(yòng)于㊙️選定(ding)儀表🛀的(de)大小規(gui)格 1、被測介(jiè)質的設(shè)計壓力(lì)（主要用(yong)于選定(dìng)儀表的(de)公稱壓(yā)力🙇🏻等級(ji)🤞 1、工(gōng)作壓力(li) 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(xiào)準）

      目前對(dui)渦街流(liú)量計的(de)現場檢(jian)定還存(cún)在一定(dìng)的困難(nán)。對🔴用🔴于(yú)大流量(liàng)的貿易(yì)計量或(huo)重要的(de)工藝過(guo)程控制(zhì)等比較(jiao)重要場(chǎng)⛹🏻‍♀️合的流(liú)量計，現(xiàn)場不具(jù)備流量(liàng)在線标(biao)🆚校條件(jian)的，僅憑(píng)生産廠(chang)家的出(chu)廠合格(ge)證明不(bú)能判定(ding)該表性(xing)能♻️是否(fǒu)合格🌈。因(yīn)此，爲确(què)👈保儀表(biao)在今後(hou)的工作(zuò)✌️過程中(zhōng)測量☔結(jié)果的準(zhun)确、可靠(kào)，安裝前(qian)⁉️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(ding)（校準 1。

4.3工藝安(an)裝

    正确選(xuan)擇安裝(zhuang)點和正(zheng)确安裝(zhuāng)傳感器(qì)都是非(fei)常重要(yào)🏃‍♀️的環節(jie)，若在安(an)裝中失(shi)誤，輕者(zhe)影響測(cè)量準确(que)度，重者(zhě)影響儀(yi)表使用(yong)壽命，導(dǎo)緻損壞(huai)儀表。要(yào)盡可能(neng)避免振(zhèn)動及高(gāo)溫高熱(re)環境、遠(yuan)離幹擾(rao)元件（如(ru)壓縮機(jī)、分離器(qi)、調壓閥(fa)、大小頭(tóu)及彙管(guǎn)、彎頭等(deng) 1，保(bǎo)持儀表(biao)前後直(zhi)管段同(tong)心及内(nei)壁光滑(huá)平直，保(bǎo)證被🈲測(cè)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(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(xi)數進行(háng)修正。對(duì)配套二(er)次儀🥵表(biǎo)（智能流(liu)量積算(suan)儀 1的參數(shù)設定、組(zǔ)态工作(zuo)以及流(liú)量測量(liang)網絡中(zhong)各種參(can)數設🌈置(zhi)、軟件設(she)計應符(fu)合工藝(yì)和流量(liang)計要求(qiu)。

4.5後(hòu)期管理(lǐ)

      爲(wei)保證儀(yi)表長期(qi)工作的(de)準确性(xìng)、可靠性(xing) f避(bi)免意外(wài)停運和(he)數據丢(diu)失），在渦(wo)街流量(liàng)計投運(yun)之後需(xū)加強對(duì)儀表本(běn)身及整(zheng)個流量(liàng)系統各(ge)環節日(ri)🏒常管理(lǐ)和周期(qi)🔞維護。如(rú)定期抄(chao)錄計量(liàng)數據（每(měi)天或每(mei)周）、日常(chang)巡檢，按(an)周期⛱️進(jìn)行系統(tǒng)調校（ 1-2年），檢(jiǎn)查儀表(biao)系數等(deng)。

4.6内(nei)部維護(hù)

      由(you)于流體(ti)髒污或(huo)其它原(yuán)因，需對(duì)儀表的(de)測量腔(qiang)體及其(qí)構件進(jìn)行定期(qī)檢查或(huò)清洗。對(duì)于同規(gui)格的渦(wō)街流量(liang)計✨，其漩(xuán)㊙️渦發生(sheng)體、導流(liú)體等核(he)心組件(jiàn)不能互(hu)換，否則(zé)，須重新(xin)标定儀(yi)表計量(liang)系數并(bìng)對其配(pèi)帶的溫(wen)度及🌈壓(ya)爲傳感(gǎn)器進行(háng)系統校(xiào)正。

5存在問(wen)題

      由于渦(wo)街流量(liàng)計本質(zhì)上是流(liú)體振動(dòng)型流量(liàng)計，它對(dui)外界振(zhèn)動、流體(tǐ)的流動(dong)狀态特(te)别敏感(gǎn)。不僅能(néng)感受到(dào)傳感器(qi)受🐪到的(de)💞渦街力(lì)，還可以(yi)感受到(dao)傳感器(qì)受到的(de)其它力(lì)👄，如管道(dao)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(li)等🈚，現場(chǎng)的幹擾(rǎo)對流量(liang)測量會(hui)産生很(hěn)大❌的影(yǐng)響。特别(bie)是在小(xiǎo)流量測(cè)量時，由(you)于小流(liú)❓量産生(shēng)的橫向(xiàng)升力較(jiao)小，檢測(ce)👈信号微(wei)弱，極易(yi)受流體(tǐ)沖擊振(zhèn)動噪聲(shēng)和🔱管道(dao)振動噪(zào)聲影響(xiǎng)。也即，該(gai)種儀表(biao)抗幹擾(rao)的能力(li)還有待(dài)于進一(yī)步提高(gāo)🐅。

      另(lìng)外，由于(yú)渦街流(liú)量計投(tóu)放市場(chǎng)的時間(jiān)較短，儀(yi)表的可(kě)㊙️靠性和(he)穩定性(xing)還有待(dài)于各種(zhong)複雜工(gōng)況的檢(jian)驗：測量(liàng)精度對(duì)流态及(jí)介質髒(zang)污的敏(mǐn)感程度(dù)有待于(yu)研究：現(xiàn)場檢定(dìng)方法有(you)待于✨進(jìn)一步探(tan)索。

6結語

      渦街(jiē)流量計(jì)在我廠(chang)投入使(shi)用幾年(nián)來，計量(liàng)準确可(kě)靠，運行(háng)穩定，維(wéi)護簡易(yi)，在蒸汽(qi)、煤氣計(ji)量中使(shǐ)用效果(guo)較好。随(suí)☂️着現場(chang)總線技(ji)✂️術、智能(néng)儀表技(ji)術及數(shu)字信号(hao)處理技(ji)術🐆的發(fā)展🐉，渦街(jiē)流量計(ji)在耐高(gao)溫、抗震(zhen)動、微功(gong)耗等方(fang)面技🚩術(shù)也日臻(zhen)成熟，在(zai)化工行(hang)業流量(liang)測量中(zhōng)發揮的(de)作用越(yue)來越大(dà)，應用前(qián)景非常(cháng)廣闊。