渦街流(liú)量計在(zai)化工行(háng)業流量(liàng)測量中(zhōng)的應用(yong)

從(cóng)流量儀(yi)表發展(zhǎn)狀況看(kan)，孔闆流(liu)量應用(yòng)範圍廣(guang)：但📱用标(biao)準孔🌏闆(pan)流量計(ji)來測量(liàng)流體流(liu)量，仍存(cun)在一些(xiē)不足之(zhi)處。多年(nián)⚽來，人們(men)在努力(lì)尋找可(ke)靠、的流(liú)量計用(yòng)于流量(liàng)計量，發(fā)現渦街(jie)流量計(jì)結構簡(jian)單，安裝(zhuāng)維護方(fāng)便 f與孔闆(pan)相比無(wú)需導壓(yā)管和三(sān)組閥，減(jian)少洩漏(lou)、堵塞和(he)凍✍️結等(deng)現☁️象），壓(ya)力損失(shī)較小（約(yue)爲孔闆(pan)流量計(jì)的 1/ 4- 1/2），量程範(fan)圍寬，量(liang)程比可(ke)達 20BI(孔闆爲(wei) 3BI)，測(cè)量精度(du)比孔闆(pan)流量計(jì)高。除此(ci)之外，渦(wo)街流量(liàng)計還具(jù)㊙️有使用(yòng)☎️壽命長(zhang)、性能穩(wen)定、适用(yong)流體種(zhǒng)類多（可(ke)😍測量液(yè)體🧡、氣體(ti)和蒸汽(qi)）、在規定(dìng)的雷諾(nuo)數範圍(wei)内儀🈲表(biao)系數不(bú)受流🍉體(tǐ)的溫度(du)、壓力、黏(nian)度及成(cheng)分變化(hua)的影響(xiang)等特點(diǎn)，已越來(lai)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(zhen)蕩原理(li)的一種(zhong)新型流(liu)㊙️量測量(liàng)儀表。測(cè)量原理(li)如圖 1所示(shì)，當在流(liu)體中插(chā)入*動方(fāng)向垂直(zhí)的非線(xian)性型柱(zhù)體（旋渦(wō)發💯生體(tǐ)），在其下(xià)遊側會(huì)交替地(di)産生二(er)列内✏️旋(xuan)的漩渦(wō)列，稱之(zhi)爲 “卡門渦(wo)列 ”。

      在(zài)一定的(de)雷諾數(shu)範圍内(nèi)，漩渦的(de)釋放頻(pin)率 f與流過(guò)漩渦發(fa)生體的(de)流體平(píng)均速度(du) v及(jí)漩渦發(fa)生體特(te)征寬度(dù) d有(yǒu)關，可用(yòng)下式表(biao)示：

    f= StV／ d    (1)

式(shì)中，

    f)))漩渦的(de)釋放頻(pín)率；

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

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

    St)))斯特(tè)羅哈數(shù) s trouhal(無(wu)量綱常(cháng)數 )。

    S．的(de)值與漩(xuan)渦發生(shēng)體寬度(dù) d和(hé)雷諾數(shù) 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(nèi)， S。值(zhi)基本上(shàng)保持不(bu)變，這段(duan)範圍爲(wèi)流量計(jì)的基本(ben)測量範(fàn)圍。

    式 (1)表明，當(dāng) d和(hé) St爲(wei)定值時(shi)，漩渦産(chan)生的頻(pin)率 f與流體(tǐ)的平均(jun1)流速 v成正(zheng)比而與(yu)流體的(de)溫度、壓(yā)力、密度(du)、成分、黏(nián)度等參(cān)數無關(guan)。因此，可(kě)以從漩(xuán)渦産生(shēng)的頻率(lü) f求(qiú)出流體(tǐ)的平均(jun1)流速 v，達到(dao)測量管(guǎn)道内流(liú)體的流(liu)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(jī)。

    Sds爲(wèi)常數，令(ling) =去(qu) =}s，則(ze) Q=f/K。式(shi)

中(zhong)， K爲(wèi)流量計(jì)的儀表(biao)系數（脈(mò)沖數／升(shēng)），通常由(yóu)實際流(liu)量試驗(yàn)求出。

     由于(yu)漩渦發(fā)生體兩(liǎng)側交替(tì)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(biàn)應力，該(gai)應力作(zuo)用在電(dian)元件上(shàng)，産生❄️了(le)與漩渦(wō)頻率相(xiang)同的交(jiāo)變電荷(hé)信号，通(tōng)過轉換(huàn)器處理(li)後，輸出(chū)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(hào)到二次(cì)儀表，進(jìn)行累積(ji)、顯示。

2.選擇(zé)

渦(wō)街流量(liang)的選型(xing)一般分(fèn)爲型号(hao)的選擇(ze)和口徑(jing)的選擇(zé)🏃兩步。

2.1  型号(hào)的選擇(ze)

    根(gēn)據使用(yòng)環境和(he)被測流(liú)體選擇(zé)不同結(jie)構的流(liú)量計。當(dang)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(dāng)流量計(jì)周圍環(huán)境溫度(du)☂️高于 60 e時，需(xū)選擇分(fen)離型。

    當使(shi)用環境(jing)爲易燃(rán)易爆場(chang)合時根(gen)據防爆(bao)等級選(xuǎn)💘擇隔爆(bao)型或本(běn)安型。一(yi)般環境(jing)選擇一(yī)般型。

    根據(jù)采集信(xin)号要求(qiu)選擇不(bú)同的輸(shu)出形式(shi)，當需要(yào)流量累(lei)積時可(kě)選擇脈(mò)沖輸出(chū)型或模(mó)拟 ( 4- 20 mA

DC)輸出型(xíng)，當需要(yào)控制時(shí)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(ying)根據流(liú)速、流量(liang)來合理(lǐ)選✌️擇，并(bing)非一🏃‍♀️定(dìng)要與工(gōng)藝管道(dào)同口徑(jing)。由于渦(wo)街流量(liàng)計流量(liàng)範圍寬(kuān)，因此口(kǒu)🌈徑選擇(ze)主要是(shi)對下限(xian)流🌈量。一(yi)般液體(ti)流速下(xia)限爲 0.5 m/s，氣體(tǐ)在 4-5 m/s範圍内(nèi)選用，正(zhèng)常流量(liang)在測量(liang)範圍的(de) 1/2-2／ 3之間(jiān)。一般情(qing)況下流(liú)量計生(sheng)産廠家(jia)提供的(de)選型樣(yang)本隻給(gei)出了常(chang)用流體(tǐ)水、壓縮(suo)空氣、飽(bǎo)和蒸汽(qi)的流量(liang)測量範(fàn)圍，其🚶他(tā)流🌍體則(ze)☁️需通過(guò)計算選(xuǎn)擇流量(liang)計✔️的口(kou)徑，忽略(lue)這一點(dian)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(guǒ)，筆者認(rèn)爲，适當(dāng)減小流(liu)量計口(kou)徑，使沆(hang)速和雷(léi)諾數增(zeng)大，使儀(yí)表常數(shù)*進入線(xian)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(liú)量計應(ying)安裝在(zai)隔熱、通(tōng)風、易維(wéi)護的地(dì)方，盡量(liang)安裝在(zai)遠離振(zhen)動源和(he)電磁幹(gàn)擾較強(qiang)的地方(fāng)，振動存(cún)在的地(dì)方必須(xu)采用減(jian)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(shang)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(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(lì)傳感器(qi)或流量(liang)調節閥(fa)時，應将(jiang)溫度、壓(yā)力傳感(gǎn)🤩器和調(diào)節閥安(ān)裝在流(liu)量計下(xià)遊。

      渦街流(liu)量計前(qian)後必須(xu)有足夠(gou)長的直(zhi)管段，具(ju)體要💁求(qiu)見☀️表 1。所配(pèi)管道内(nei)徑也必(bì)須和渦(wo)街流量(liang)變送器(qi)内徑一(yi)緻，與管(guan)道連接(jiē)的密封(feng)墊内徑(jìng)要比傳(chuán)感器内(nèi)徑略大(da)，不💋能将(jiāng)密封墊(nian)凸入管(guan)道内。

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

    直(zhi)管段長(zhang)度要求(qiú) fzui少(shao)）

    上(shang)遊管道(dào)形式

    上遊(you)彳孬一(yī)

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

一個 9(b彎頭(tou)     20D    SD

同(tóng)心擴管(guǎn)     25D    SD

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

不(bú)同平面(mian)兩個 9(b彎頭(tóu)     40D    5D

調(diào)節閥半(bàn)開閥門(men)     50D    SD

      流(liú)量計供(gong)電電源(yuán)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(xian)，盡量用(yòng)單獨金(jīn)屬保護(hù)套管，接(jie)地要可(kě)靠。

4注意事(shì)項

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

4.1 儀(yi)表選型(xíng)

      化(huà)工行業(ye)流體種(zhong)類較多(duō) f蒸(zheng)汽、煤氣(qì)、水、氫氣(qì)等），輸送(sòng)流體的(de)管線粗(cu)細差别(bié)很大 (DN15 -DN300)，流體(ti)的物理(li)性質（如(rú)溫度、壓(yā)力、密度(du)、黏度）和(hé)化學性(xìng)質（腐蝕(shí)性）差異(yi)也很大(da)，同時流(liu)量的波(bō)動範圍(wei)較大。因(yīn)此渦街(jiē)流量計(jì)的🏃🏻‍♂️選型(xíng)是*關，也(yě)是zui重要(yao)的一關(guan)。爲此，在(zai)選型過(guò)程中應(yīng)把握住(zhù)兩條基(ji)本原則(zé)：一要保(bǎo)證生産(chan)安⛹🏻‍♀️全，二(èr)要保證(zheng)使用精(jīng)⛱️度。化工(gong)行業首(shou)先考慮(lǜ)渦街流(liu)量計的(de)防爆性(xing)能要滿(man)足現場(chǎng)要求，其(qí)次🈲必須(xū)抓實三(san)個選型(xíng)參數，即(ji)近期和(he)遠期的(de)zui大、zui小及(ji)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(she)計壓力(lì)（主要用(yòng)于選定(ding)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(yú)選定儀(yi)表壓力(li)傳感器(qì)的壓力(lì)等級 1。

4.2 檢定（校(xiao)準）

      目前對(dui)渦街流(liu)量計的(de)現場檢(jian)定還存(cun)在一定(dìng)的困🌈難(nan)。對用于(yú)大🌂流量(liang)的貿易(yi)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(liú)量計，現(xian)場不具(ju)備流量(liang)在線标(biao)校條件(jiàn)的，僅憑(píng)生産廠(chang)家的出(chu)廠合格(ge)證明不(bu)能判定(ding)該表性(xìng)能是否(fǒu)合格。因(yin)此，爲确(què)保儀表(biǎo)在♍今後(hòu)的工作(zuo)過程中(zhōng)測量結(jie)果的準(zhun)确、可靠(kao)，安裝前(qian)有必要(yao)将其送(sòng)往有檢(jiǎn)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(zhuāng)點和正(zhèng)确安裝(zhuang)傳感器(qì)都是非(fēi)常重要(yào)的環😄節(jiē)，若在安(ān)裝中失(shī)誤，輕者(zhe)影響測(ce)量準确(què)度🧑🏽‍🤝‍🧑🏻，重者(zhě)影響儀(yí)表使用(yòng)壽命，導(dao)緻損壞(huai)儀表。要(yào)盡可能(neng)避免振(zhèn)動及高(gao)溫高熱(re)🧡環境、遠(yuǎn)離幹擾(rao)元件（如(rú)壓縮機(ji)、分離器(qi)🔞、調壓閥(fá)、大小頭(tóu)及彙管(guan)、彎頭等(děng) 1，保(bǎo)持儀表(biao)前後直(zhi)管段同(tóng)心及内(nèi)壁光滑(hua)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(shù)設置

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

4.5後(hou)期管理(lǐ)

      爲(wei)保證儀(yí)表長期(qi)工作的(de)準确性(xìng)、可靠性(xing) 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(yùn)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(rì)🙇🏻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(mei)周）、日常(chang)巡檢💚，按(an)周期進(jin)行系統(tǒng)調校（ 1-2年），檢(jian)查儀表(biao)系數等(děng)。

4.6内(nèi)部維護(hu)

      由(you)于流體(tǐ)髒污或(huò)其它原(yuán)因，需對(dui)儀表的(de)測量腔(qiāng)體及其(qi)構件進(jìn)☎️行定期(qī)檢查或(huò)清洗。對(duì)于同規(guī)格的渦(wo)街流量(liang)計，其漩(xuán)渦發生(sheng)體、導流(liu)體等核(hé)心組件(jian)不能互(hu)換，否則(zé)，須重新(xin)标定儀(yí)表計量(liang)系數🌐并(bing)對其配(pèi)帶的溫(wēn)度及壓(ya)爲傳感(gan)器進行(hang)系統校(xiào)正。

5存在問(wen)題

      由于渦(wo)街流量(liang)計本質(zhi)上是流(liú)體振動(dòng)型流量(liang)計，它🥰對(duì)🔞外界振(zhen)動、流體(tǐ)的流動(dòng)狀态特(tè)别敏感(gǎn)。不僅能(neng)感受到(dào)傳感💚器(qi)受到的(de)渦街📐力(li)，還可以(yǐ)感受到(dào)傳感器(qì)🙇🏻受到的(de)其它力(li)，如管道(dao)振動、管(guan)道流體(tǐ)的沖擊(ji)力以及(jí)由于流(liú)體壓力(lì)的變化(huà)，産生的(de)随機脈(mò)動壓力(lì)等👉，現場(chang)的幹擾(rao)對流量(liàng)測量會(hui)産生很(hěn)大的影(ying)響。特别(bie)是在小(xiao)流量測(cè)量時，由(yóu)于小流(liú)量産生(shēng)的橫向(xiang)升力較(jiao)小，檢測(ce)信号微(wēi)弱，極易(yi)受流體(ti)沖擊振(zhen)動噪聲(shēng)和管道(dào)振動噪(zào)聲影響(xiǎng)👨‍❤️‍👨。也即，該(gāi)種儀表(biao)抗幹擾(rǎo)的能力(lì)還有待(dài)于進一(yi)步提高(gāo)。

      另(lìng)外，由于(yú)渦街流(liu)量計投(tou)放市場(chǎng)的時間(jiān)較短，儀(yi)表的可(ke)♈靠性和(hé)穩定性(xìng)還有待(dai)于各種(zhǒng)複雜工(gong)況的檢(jian)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(yú)研究：現(xian)場檢🐉定(dìng)方法有(you)待于進(jin)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(ke)靠，運㊙️行(háng)穩定，維(wéi)護簡易(yi)，在蒸汽(qi)、煤氣計(ji)量中使(shi)用效果(guǒ)較好。随(suí)着現場(chang)總🌈線技(ji)術、智能(néng)儀表技(jì)術及數(shù)字信号(hào)處理技(jì)術的發(fā)展，渦街(jie)流量計(ji)在耐高(gao)溫、抗震(zhèn)動、微功(gong)耗等方(fang)面技術(shù)也日臻(zhen)成熟，在(zài)化工行(háng)業流量(liang)測量中(zhōng)發揮的(de)作用越(yuè)來越大(da)，應用前(qián)景非常(chang)廣闊。