渦(wō)街流量計(ji)在化工行(háng)業流量測(cè)量中的應(ying)用

從(cong)流量儀表(biǎo)發展狀況(kuàng)看，孔闆流(liú)量應用範(fàn)圍廣：但用(yòng)标準孔闆(pan)流量計來(lái)測量流體(tǐ)流量，仍存(cún)在一些👄不(bú)足之處。多(duō)年來，人們(men)在努力尋(xun)找可靠、的(de)流量計用(yòng)于流量計(jì)量，發現渦(wo)街流量計(jì)結構簡單(dān)，安裝維護(hu)方便 f與孔闆相(xiàng)比無需導(dao)壓管和三(san)組閥，減少(shao)洩漏、堵塞(sai)和凍🆚結等(deng)現象），壓力(li)損失較小(xiǎo)（約爲孔闆(pan)流量計的(de) 1/ 4- 1/2），量程(chéng)範圍寬，量(liang)程比可達(dá) 20BI(孔闆(pǎn)爲 3BI)，測(ce)量精度比(bǐ)孔闆流量(liàng)計高。除此(ci)之外，渦街(jiē)流量計💁還(hai)具有使用(yong)壽命長、性(xìng)能穩定、适(shì)用流體種(zhong)類多（可測(ce)量液體、氣(qi)體⁉️和蒸汽(qì)）、在規定的(de)雷諾數範(fan)圍内儀表(biao)系數不受(shòu)流體的溫(wen)度、壓力、黏(nian)度及成分(fèn)變化的影(ying)響等特點(dian)，已越來越(yue)受到人們(men)的青睐。

1工作原(yuán)理

      渦(wō)街流量計(ji)是基于流(liú)體振蕩原(yuán)理的一種(zhǒng)新型流🔞量(liang)測量儀表(biao)。測量原理(lǐ)如圖 1所示，當在(zai)流體中插(cha)入*動方向(xiàng)垂直的非(fei)線性型柱(zhu)體（旋🏃🏻渦發(fā)生體），在其(qi)下遊側會(hui)交替地産(chan)生二列内(nei)☔旋的漩渦(wō)列，稱之爲(wei) “卡門(mén)渦列 ”。

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

    f= StV／ d    (1)

式中(zhong)，

    f)))漩渦(wō)的釋放頻(pin)率；

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

    d》 )漩(xuán)渦發生體(tǐ)特征寬度(dù)；

    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(lei)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(wéi)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(liang)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(sù) v成正(zheng)比而與流(liú)體的溫度(dù)、壓力、密度(dù)、成分、黏度(dù)等參數📞無(wu)關。因此，可(ke)以從漩渦(wō)産生的頻(pín)率 f求(qiu)出流體的(de)平均流速(su) v，達到(dào)測量管道(dao)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(lìng) =去 =}s，則 Q=f/K。式

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

     由于漩渦(wō)發生體兩(liang)側交替産(chǎn)生漩渦，該(gāi)漩渦力作(zuo)㊙️用于💘檢測(ce)體上，使之(zhi)産生交變(biàn)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(lǐ)後，輸出與(yu)漩渦頻率(lü)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(dào)二次儀表(biǎo)，進行累積(jī)、顯示。

2.選擇

渦街流量(liàng)的選型一(yī)般分爲型(xing)号的選擇(ze)和口徑的(de)選擇兩步(bu)。

2.1  型号(hào)的選擇

    根據使(shǐ)用環境和(he)被測流體(tǐ)選擇不同(tong)結構的流(liu)量計✍️。當😍流(liu)量計周圍(wei)環境溫度(du)低于 60 e時，流量計(jì)可選擇組(zu)合型，當流(liu)量計周圍(wei)環境溫度(du)高于 60 e時，需選擇(ze)分離型。

    當使用(yòng)環境爲易(yì)燃易爆場(chang)合時根據(ju)防爆等級(ji)選擇隔爆(bào)型或本安(an)型。一般環(huan)境選擇一(yi)般型。

    根據采集(jí)信号要求(qiú)選擇不同(tong)的輸出形(xing)式，當需要(yào)流量累🏃‍♂️積(jī)✌️時可選擇(zé)脈沖輸出(chū)型或模拟(nǐ) ( 4- 20 mA

DC)輸出(chū)型，當需要(yao)控制時可(ke)選擇模拟(ni) (4- 20 mADC)輸出(chū)型。

2.2  口(kou)徑的選擇(zé)

    渦街(jiē)流量傳感(gǎn)器的口徑(jing)應根據流(liú)速、流量來(lai)合理🏃選擇(zé)，并🌍非一定(ding)要與工藝(yi)管道同口(kou)徑。由于渦(wō)街流量計(ji)📐流量範圍(wéi)🈲寬，因此口(kou)徑選擇主(zhǔ)要是對下(xià)限流量。一(yī)般液體流(liu)速下限爲(wèi) 0.5 m/s，氣體(tǐ)在 4-5 m/s範(fan)圍内選用(yong)，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(jiā)提供的選(xuan)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(ce)量範圍，其(qí)他流體則(ze)需通過計(ji)算選擇流(liu)量計的口(kǒu)徑，忽略這(zhe)一點往往(wǎng)會造成流(liú)量計使用(yòng)不正常。

    根據多(duo)次選型的(de)結果，筆者(zhě)認爲，适當(dāng)減小流量(liàng)計口徑❄️，使(shǐ)沆😘速和雷(léi)諾數增大(dà)，使儀表常(chang)數*進入線(xiàn)性，可以提(tí)高儀表的(de)精✔️度，也🐇有(you)利于信号(hào)放大器的(de)調整。

3 . 安   裝(zhuang)

      渦街(jiē)流量計應(yīng)安裝在隔(gé)熱、通風、易(yì)維護的地(dì)方，盡量安(ān)裝在遠離(lí)振動源和(hé)電磁幹擾(rǎo)較強的地(di)方，振動存(cun)在的地方(fāng)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(liàng)計在管道(dào)上可水平(ping)、傾斜或垂(chui)直安裝。安(an)👉裝🔴位置🔴要(yao)注意，垂直(zhi)安裝時，液(ye)體介質必(bi)須從下往(wang)上流動：需(xū)在管道上(shàng)👌安裝🐉溫度(dù)、壓力傳感(gǎn)器或流量(liang)調節閥時(shí)，應将溫度(dù)、壓力傳感(gǎn)器和調節(jiē)閥安裝在(zài)流量計下(xià)遊。

      渦(wō)街流量計(ji)前後必須(xū)有足夠長(zhang)的直管段(duàn)，具體要求(qiú)見表 1。所配管道(dao)内徑也必(bi)須和渦街(jie)流量變送(song)器内徑一(yi)緻，與管道(dao)連🏃🏻‍♂️接的密(mì)封墊内徑(jìng)要比傳感(gǎn)器内徑略(luè)大，不能将(jiāng)密封墊凸(tu)入管道内(nei)。

    表 1  上遊管(guan)道形式與(yǔ)直管段長(zhǎng)度要求

    直管段(duan)長度要求(qiu) fzui少）

    上遊管(guǎn)道形式

    上遊彳(chi)孬一

同心收縮(suō)全開閥門(men)     15 D    5D

一個(gè) 9(b彎頭(tóu)     20D    SD

同心(xin)擴管     25D    SD

同一平面(mian)兩個 9(b彎頭     25D    SD

不同平面(mian)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(lian)接線要用(yong)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(du)金屬保護(hu)套管，接地(dì)要可靠。

4注意事(shì)項

      爲(wèi)讓該種儀(yí)表能夠更(geng)好地服務(wu)于化工行(háng)業流量計(jì)量工作，根(gēn)據我廠近(jin)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(zu)夠重視。

4.1 儀表選(xuǎn)型

      化(hua)工行業流(liú)體種類較(jiao)多 f蒸(zhēng)汽、煤氣、水(shuǐ)、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(xing)質（如溫度(du)、壓力、密度(dù)、黏度）和化(huà)學性質（腐(fu)蝕性）差⚽異(yì)也很大，同(tóng)時流量的(de)波動範圍(wéi)較大。因此(cǐ)👣渦街流量(liàng)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻計的選型(xíng)是*關，也是(shì)zui重要的一(yi)關。爲此，在(zai)選型過程(cheng)中應把握(wò)住兩條基(jī)本🧑🏾‍🤝‍🧑🏼原則：一(yi)要保❗證生(shēng)産安全，二(er)要保證使(shǐ)用精度。化(huà)工行業首(shou)先考慮渦(wō)街流量計(jì)的防爆性(xing)♊能要滿足(zú)現場要求(qiu)，其次必須(xū)抓實三🚶個(ge)選型參數(shù)，即近♌期和(hé)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(bèi)測介質的(de)設計壓力(lì)（主要用于(yú)選定儀表(biǎo)的公稱壓(yā)力等🥵級 1、工作壓(yā)力 f主(zhǔ)要用于選(xuan)定儀表壓(ya)力傳感器(qi)的壓力等(deng)級 1。

4.2 檢定（校(xiào)準）

      目(mu)前對渦街(jie)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(mao)易計量或(huo)重要的工(gōng)藝過程控(kòng)制等比較(jiào)重㊙️要場㊙️合(he)的流量計(ji)，現場不具(ju)備流量🛀在(zai)線标校條(tiáo)件的，僅憑(píng)🌐生産廠家(jiā)的出廠合(hé)格證明不(bú)能判定該(gāi)表性能🌈是(shì)否合格。因(yīn)此，爲确保(bǎo)儀表在㊙️今(jīn)後的工作(zuo)過程中測(cè)量☁️結果的(de)準确🐉、可靠(kào)，安裝前有(you)必要将其(qi)送往有檢(jian)定（校準）資(zi)質的機構(gou)進行檢✔️定(dìng)（校準 1。

4.3工藝(yì)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(zhong)要的環節(jiē)，若在安裝(zhuāng)中失誤，輕(qing)者影響測(cè)量準确度(du)，重者🛀🏻影響(xiang)儀表使用(yong)壽命，導緻(zhi)損壞儀表(biǎo)。要盡可能(néng)💃🏻避免振動(dong)及高溫高(gāo)熱環境、遠(yuan)👄離幹擾元(yuán)件（如壓縮(suō)機、分離器(qì)、調壓閥、大(da)小頭及彙(hui)管、彎頭等(deng) 1，保持(chí)儀表前後(hòu)直管段同(tong)心及内壁(bi)光滑平直(zhí)，保證被測(ce)介質爲潔(jié)淨的單相(xiàng)流體等。

4.4參數設(shè)置

     流(liú)量計的儀(yí)表系數是(shi)在實驗室(shì)條件下校(xiao)驗的，現場(chǎng)☎️使用❗時，應(yīng)💋對儀表系(xì)數進行修(xiu)正。對配套(tao)二次儀表(biǎo)（智能流量(liang)積算儀🚩 1的參數(shu)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(she)計應符合(hé)工藝和流(liú)量計要求(qiu)。

4.5後期(qi)管理

      爲保證儀(yi)表長期工(gong)作的準确(què)性、可靠性(xìng) f避免(mian)意外停運(yun)和數據丢(diū)失），在渦街(jie)流量計投(tóu)運之後需(xu)加強對儀(yí)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(zhōu)）、日常巡檢(jiǎn)，按周期進(jin)行系統調(diao)校（ 1-2年(nián)），檢查儀表(biao)系數等。

4.6内部維(wei)護

      由(you)于流體髒(zāng)污或其它(ta)原因，需對(dui)儀表的測(ce)量腔體🈲及(ji)其構件進(jìn)行定期檢(jian)查或清洗(xǐ)。對于同規(gui)格的渦街(jiē)流量計，其(qi)漩渦發♊生(sheng)體🌈、導流體(tǐ)等核心組(zu)件不能互(hu)換，否則，須(xu)重新标定(dìng)儀表計量(liang)系數💯并對(dui)其配帶的(de)溫度及壓(yā)爲傳感🌈器(qì)進行系統(tǒng)校正。

5存在問題(ti)

      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(liu)體的流動(dòng)狀态特别(bié)敏感。不僅(jǐn)能感❌受到(dào)傳感器受(shou)到的渦街(jie)力，還可以(yǐ)感受到傳(chuan)感器🔞受到(dao)的其它力(li)，如管道振(zhèn)動、管道流(liú)體的沖擊(jī)力以☀️及由(yóu)于流💃🏻體壓(ya)力的變化(huà)，産生🙇🏻的随(sui)機脈動壓(ya)力等🏃🏻‍♂️，現場(chǎng)的幹擾對(duì)流量測量(liàng)🧡會産生很(hen)大的影響(xiang)。特别是在(zài)小流量☂️測(ce)🍉量時，由于(yú)小流量産(chan)生的橫向(xiàng)升力較小(xiao)，檢測信号(hao)微弱，極易(yì)受流體沖(chòng)💜擊振動噪(zào)聲和管道(dào)振動噪聲(sheng)影響🧑🏽‍🤝‍🧑🏻。也即(ji)，該種儀表(biǎo)抗幹擾的(de)能力還有(yǒu)待于進一(yī)步提高。

      另外，由(yóu)于渦街流(liu)量計投放(fàng)市場的時(shi)間較短，儀(yi)表的可靠(kào)性和穩定(dìng)性還有待(dài)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(yǒu)待于研究(jiū)：現場檢定(dìng)方法有待(dai)于進一步(bu)♋探索。

6結語

      渦街流量(liang)計在我廠(chang)投入使用(yòng)幾年來，計(ji)量準确可(kě)🈚靠，運行穩(wen)🔱定🛀，維護簡(jiǎn)易，在蒸汽(qi)、煤氣計量(liang)中使用效(xiao)果較好。随(suí)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(zhen)🏃‍♀️動、微功耗(hào)💚等方面技(jì)術也日臻(zhēn)成熟，在化(huà)工行業流(liú)量測量中(zhōng)發揮的作(zuò)用越來越(yue)大，應用💋前(qian)景非常廣(guang)闊。