渦街流(liu)量計在(zai)化工行(hang)業流量(liàng)測量中(zhōng)的應用(yòng)

從(cóng)流量儀(yí)表發展(zhan)狀況看(kàn)，孔闆流(liú)量應用(yòng)範圍廣(guǎng)：但用标(biāo)準孔👨‍❤️‍👨闆(pǎn)流量計(jì)來測量(liàng)流體流(liú)量，仍存(cún)在一些(xiē)♋不足之(zhi)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(fā)現渦街(jie)流量計(ji)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(hé)凍結等(děng)現象），壓(yā)力損失(shī)較小（約(yuē)爲孔闆(pǎn)流量計(ji)的 1/ 4- 1/2），量程範(fàn)圍寬，量(liang)程比可(ke)達 20BI(孔闆爲(wei) 3BI)，測(ce)量精度(dù)比孔闆(pan)流量計(jì)高。除此(cǐ)之外，渦(wo)街流量(liàng)計還具(jù)有❤️使✔️用(yong)壽命長(zhang)、性能穩(wen)定、适用(yòng)流體種(zhǒng)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(tǐ)的溫㊙️度(du)、壓力、黏(nián)度及成(chéng)分變化(huà)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(zuo)原理

      渦街(jiē)流量計(ji)是基于(yú)流體振(zhèn)蕩原理(lǐ)的一種(zhǒng)新型流(liu)量測量(liàng)儀表。測(cè)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(zhù)體（旋✔️渦(wō)發生體(ti)），在其下(xià)遊側會(huì)交替地(dì)産生二(èr)列内旋(xuán)的漩渦(wo)列，稱之(zhi)爲 “卡門渦(wo)列 ”。

      在(zai)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(fā)生體的(de)流體平(píng)均速度(dù) v及(ji)漩渦發(fā)生體特(tè)征寬度(dù) d有(you)關，可用(yong)下式表(biǎo)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(tǐ)的流體(ti)平均速(su)度；

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

    St)))斯特(te)羅哈數(shu) s trouhal(無(wu)量綱常(chang)數 )。

    S．的(de)值與漩(xuán)渦發生(sheng)體寬度(dù) d和(he)雷諾數(shù) Re有(yǒu)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(zhí)基本上(shang)保持不(bu)變，這段(duan)範圍爲(wei)流量計(ji)的基本(běn)測量範(fan)圍。

    式 (1)表明，當(dāng) d和(he) St爲(wèi)定值時(shí)，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(ya)力、密度(du)、成分、黏(nián)度等參(can)數無關(guān)🔞。因此，可(kě)以從漩(xuan)渦産生(shēng)的頻率(lü) f求(qiu)出流體(ti)的平均(jun1)流速 v，達到(dao)測量管(guan)道内流(liu)體的流(liu)量 Q的目的(de)。

    v=f Sd    (2)

    Q= vS=f Sd    (3)

    式(shi)（ 31中(zhōng) S爲(wèi)管道的(de)截面積(jī)。

    Sds爲(wèi)常數，令(ling) =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(mò)沖數／升(shēng)），通常由(you)實際流(liu)量試🌏驗(yan)求出。

     由于(yu)漩渦發(fa)生體兩(liǎng)側交替(ti)産生漩(xuán)渦，該漩(xuan)渦力作(zuo)用于檢(jiǎn)測體💰上(shàng)，使之産(chan)生交變(bian)應力，該(gai)應力作(zuò)用在電(diàn)元👄件上(shàng)，産生了(le)與漩渦(wo)頻率相(xiang)同的交(jiao)變電荷(he)信号，通(tong)過轉換(huan)器處理(lǐ)後，輸出(chū)與💋漩渦(wō)頻率柏(bǎi)同的脈(mo)💚沖信号(hào)或與流(liu)量成正(zheng)比的 4- 20 mA DC信号(hào)到二次(ci)儀表，進(jin)行累積(ji)、顯示。

2.選擇(zé)

渦(wo)街流量(liàng)的選型(xíng)一般分(fèn)爲型号(hao)的選擇(zé)和口徑(jìng)的🈲選擇(ze)兩步🔴。

2.1  型号(hào)的選擇(zé)

    根(gēn)據使用(yong)環境和(hé)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(huan)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(jì)周圍環(huán)境溫度(dù)🌍高于🔞 60 e時，需(xu)選擇分(fen)離型。

    當使(shǐ)用環境(jìng)爲易燃(rán)易爆場(chang)合時根(gēn)據防爆(bào)等級選(xuǎn)擇隔爆(bào)型或本(ben)安型。一(yi)般環境(jing)選擇一(yī)般型。

    根據(ju)采集信(xìn)号要求(qiu)選擇不(bú)同的輸(shū)出形式(shi)，當需要(yào)流量累(lèi)積時可(kě)選擇脈(mo)沖輸出(chu)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(jiē)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(bìng)非一定(ding)要與工(gong)藝管道(dào)同口徑(jìng)。由于渦(wo)街流量(liang)計流量(liang)範圍寬(kuān)，因此口(kou)徑選擇(ze)主要是(shì)對下限(xiàn)流🏃‍♂️量。一(yī)般液體(tǐ)流🏒速下(xià)限爲 0.5 m/s，氣體(ti)在 4-5 m/s範圍内(nei)選用，正(zheng)常流量(liàng)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(sheng)産廠家(jia)提供的(de)選型樣(yàng)本隻給(gei)出了🈲常(cháng)用流體(tǐ)水、壓縮(suo)空氣、飽(bao)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(xuan)擇流量(liang)計的口(kǒu)徑💞，忽略(lue)這🌏一點(dian)往往會(huì)造成流(liu)量計使(shi)用不正(zheng)常。

    根據多(duō)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(hàng)速和雷(lei)諾數增(zēng)大，使儀(yí)表常數(shu)*進入線(xian)性，可以(yǐ)提高✨儀(yí)表的精(jīng)度，也有(you)利于信(xin)号放大(dà)器的調(diào)整。

3 . 安   裝

      渦街流(liú)量計應(yīng)安裝在(zai)隔熱、通(tōng)風、易維(wei)護的地(dì)方，盡量(liàng)安裝在(zai)🐪遠🈚離振(zhèn)動源和(he)電磁幹(gàn)擾較強(qiáng)的地方(fāng)，振動存(cún)在的地(dì)方必須(xū)🛀采用減(jiǎn)振裝置(zhì)，減少管(guǎn)道受振(zhen)動的影(yǐng)響。

      渦街流(liú)量計在(zai)管道上(shàng)可水平(píng)、傾斜或(huo)垂直安(an)裝。安👌裝(zhuang)位置㊙️要(yào)注意，垂(chuí)直安裝(zhuāng)時，液體(ti)介質必(bi)須從下(xia)往上流(liu)動：需在(zài)管道上(shang)安裝溫(wēn)度、壓力(lì)傳感器(qì)或流量(liang)調節閥(fá)時，應将(jiang)溫度、壓(yā)力傳感(gan)器和調(diao)節閥安(an)裝在流(liu)量計下(xià)遊。

      渦街流(liú)量計前(qián)後必須(xu)有足夠(gou)長的直(zhi)管段，具(ju)體要求(qiú)🏃🏻見㊙️表 1。所配(pei)管道内(nèi)徑也必(bi)須和渦(wō)街流量(liang)變送器(qì)内徑一(yi)緻，與管(guǎn)道連接(jie)的密封(fēng)墊内徑(jing)要比傳(chuan)感器内(nèi)徑略大(da)，不能将(jiang)密封墊(niàn)凸入管(guan)道内。

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

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

    上(shàng)遊管道(dào)形式

    上遊(you)彳孬一(yi)

同(tong)心收縮(suo)全開閥(fá)門     15 D    5D

一個 9(b彎頭(tóu)     20D    SD

同(tóng)心擴管(guǎn)     25D    SD

同(tong)一平面(mian)兩個 9(b彎頭(tóu)     25D    SD

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

調(diao)節閥半(bàn)開閥門(mén)     50D    SD

      流(liu)量計供(gòng)電電源(yuan)爲 + 24VDC,連接線(xian)要用屏(ping)蔽的信(xìn)号電纜(lan)，布線時(shi)要遠離(lí)強功✌️率(lǜ)🐪電源線(xian)，盡♊量用(yong)單獨金(jin)屬保護(hù)套管，接(jie)地要可(kě)靠。

4注意事(shi)項

      爲讓該(gai)種儀表(biao)能夠更(geng)好地服(fú)務于化(hua)工行業(yè)流量計(ji)量工作(zuo)，根據我(wo)廠近幾(jǐ)年應用(yong)的實踐(jian)，以下幾(jǐ)方面應(yīng)引起有(yǒu)關計量(liang)管理及(jí)使用部(bu)門的足(zú)夠重視(shi)。

4.1 儀(yi)表選型(xíng)

      化(huà)工行業(yè)流體種(zhǒng)類較多(duō) f蒸(zheng)汽、煤氣(qì)、水、氫氣(qì)等），輸送(song)流體的(de)管線粗(cū)細差别(bie)很大 (DN15 -DN300)，流體(ti)的物理(lǐ)性質（如(ru)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(wéi)較大。因(yin)此渦街(jiē)流量計(jì)的選型(xing)是*關，也(yě)是zui重要(yào)的一關(guan)。爲此，在(zai)選型過(guo)程中應(yīng)把握住(zhù)兩條基(jī)本原則(zé)：一要保(bǎo)證生産(chan)安全，二(er)要保證(zheng)使用精(jing)度。化工(gong)行業首(shǒu)先考慮(lǜ)渦街流(liú)量計的(de)防爆性(xìng)能要滿(man)足現場(chǎng)要求，其(qi)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(dìng)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(yong)于選定(dìng)儀表的(de)公稱壓(ya)力等級(jí) 1、工(gōng)作壓力(li) f主(zhu)要用于(yú)選定儀(yí)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(liu)量計的(de)現場檢(jian)定還存(cún)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(guò)程🛀控制(zhì)等比較(jiào)重🔴要場(chang)合的流(liú)量計，現(xiàn)場不具(jù)備流量(liàng)在線标(biāo)校條件(jiàn)的，僅憑(ping)生産廠(chǎng)家的出(chū)廠合格(gé)證明🏒不(bú)能判定(ding)🈲該表性(xing)能是否(fou)合格。因(yin)此，爲确(que)保儀表(biao)在今後(hou)的工作(zuò)過程中(zhong)測量結(jie)果的準(zhǔn)确、可靠(kào)，安裝前(qian)有必要(yào)将其送(song)往有檢(jiǎn)定（校準(zhun)）資質的(de)機構進(jin)行檢定(ding)（校準 1。

4.3工藝安(ān)裝

    正确選(xuan)擇安裝(zhuāng)點和正(zheng)确安裝(zhuāng)傳感器(qi)都是非(fei)常重要(yao)🌈的環👈節(jie)，若🌈在安(ān)裝中失(shī)誤，輕者(zhě)影響測(ce)量準确(què)度，重者(zhě)影響儀(yí)表使用(yong)壽命，導(dǎo)緻損壞(huai)儀表。要(yào)盡可能(neng)避免振(zhen)動及高(gāo)溫高熱(rè)🤩環境、遠(yuan)離幹擾(rao)元件（如(rú)壓縮機(jī)、分離器(qi)、調壓閥(fá)、大小頭(tóu)及彙管(guǎn)、彎頭等(deng) 1，保(bǎo)持儀表(biǎo)前後直(zhí)管段同(tong)心及内(nèi)壁光滑(huá)平直，保(bǎo)證被測(cè)介質爲(wei)潔淨的(de)單相流(liú)體等。

4.4參數(shù)設置

     流量(liàng)計的儀(yi)表系數(shu)是在實(shi)驗室條(tiáo)件下校(xiao)驗的，現(xian)🍉場使用(yong)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(liú)量積💋算(suàn)儀 1的參數(shu)設定、組(zu)态工作(zuò)以及流(liu)量測量(liàng)網絡中(zhong)各種參(cān)數設🔞置(zhi)、軟件設(she)計應符(fú)合工藝(yì)和流量(liang)計要求(qiú)。

4.5後(hou)期管理(li)

      爲(wèi)保證儀(yí)表長期(qi)工作的(de)準确性(xing)、可靠性(xìng) f避(bi)免意外(wai)停運和(hé)數據丢(diū)失），在渦(wo)街流量(liang)計投運(yun)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(lǐ)和周期(qi)維護。如(rú)定期抄(chao)錄計量(liàng)數據（每(mei)天或每(měi)周）、日常(chang)巡檢，按(àn)周期進(jìn)行系統(tong)調校（ 1-2年），檢(jian)查儀表(biǎo)系數等(deng)。

4.6内(nèi)部維護(hu)

      由(you)于流體(ti)髒污或(huò)其它原(yuan)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(guī)格的渦(wo)街流量(liàng)計，其漩(xuan)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(bìng)對其配(pei)帶的溫(wen)度及壓(yā)爲傳感(gan)器進行(háng)系💰統校(xiao)正。

5存在問(wèn)題

      由于渦(wo)街流量(liàng)計本質(zhì)上是流(liú)體振動(dong)型流量(liàng)計，它對(dui)外界振(zhen)動🌈、流體(ti)的流動(dòng)狀态特(te)别敏感(gan)。不僅能(néng)感🚶‍♀️受到(dao)傳感器(qì)受到的(de)渦街力(lì)，還可以(yi)感受到(dào)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(ji)力以及(jí)由于流(liu)體壓力(lì)的變化(hua)，産生的(de)随機脈(mo)動壓力(lì)等，現場(chǎng)的幹擾(rao)對流量(liang)測量會(huì)産生很(hen)大的影(ying)響。特别(bié)是在小(xiǎo)流量測(cè)量時，由(yóu)于小流(liu)量産生(shēng)的橫向(xiàng)升力💞較(jiào)小，檢測(cè)信号微(wēi)☀️弱，極易(yì)受流體(tǐ)沖擊振(zhèn)動噪聲(sheng)和管道(dào)振動噪(zào)聲影響(xiǎng)。也即，該(gai)種儀表(biǎo)抗幹💃擾(rao)的能力(lì)還有待(dai)于進一(yi)步提高(gao)。

      另(ling)外，由于(yú)渦街流(liu)量計投(tou)放市場(chang)的時間(jian)較短，儀(yi)表的可(ke)靠性和(he)穩定性(xìng)還有待(dai)于各種(zhǒng)複雜工(gōng)況的檢(jiǎn)驗：測量(liàng)精度對(duì)流态及(ji)介質髒(zāng)污的敏(mǐn)感程度(dù)有待😍于(yú)研究：現(xian)場檢定(ding)方法有(yǒu)待于進(jìn)一步⛱️探(tàn)索。

6結語

      渦街(jie)流量計(ji)在我廠(chǎng)投入使(shi)用幾年(nián)來，計量(liang)準确可(kě)靠☔，運行(háng)穩定，維(wei)護簡易(yi)，在蒸汽(qi)、煤氣計(ji)量中使(shi)用效👉果(guo)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(ji)術的發(fa)展，渦街(jie)流量計(ji)在耐高(gāo)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(háng)業流✌️量(liang)測量中(zhōng)發揮的(de)作用越(yuè)來越大(da)，應用前(qian)景非常(cháng)廣闊。