渦街流(liú)量計在(zài)化工行(hang)業流量(liang)測量中(zhōng)的應用(yòng)

從(cong)流量儀(yí)表發展(zhan)狀況看(kan)，孔闆流(liu)量應用(yong)範圍廣(guǎng)：但用标(biao)準🍉孔闆(pan)流量計(ji)來測量(liàng)流體流(liú)量，仍存(cún)在一些(xiē)不足之(zhī)處💔。多年(nian)來，人們(men)在努力(lì)尋找可(ke)靠、的流(liu)量計用(yòng)于流量(liàng)計量，發(fā)現渦街(jiē)流量計(ji)結構簡(jiǎn)單，安裝(zhuang)維護方(fāng)便 f與孔闆(pan)相比無(wú)需導壓(ya)管和三(san)組閥，減(jian)少洩漏(lou)、堵塞和(hé)凍結等(deng)現象），壓(ya)力損失(shi)較小（約(yue)爲孔闆(pǎn)流量計(ji)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(ce)量精度(du)比孔闆(pan)流量計(ji)高。除此(ci)之外，渦(wō)街流量(liàng)計♍還具(ju)有使用(yong)壽命長(zhang)、性能穩(wen)定、适用(yong)流體種(zhong)類多（可(kě)測量‼️液(ye)體🔞、氣體(ti)和蒸汽(qì)）、在🏃‍♀️規定(dìng)的雷諾(nuo)數範圍(wéi)内儀表(biǎo)系數不(bú)受流體(ti)的溫🧑🏾‍🤝‍🧑🏼度(du)、壓力、黏(nián)度及成(cheng)分變化(hua)的影響(xiǎng)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(jie)流量計(jì)是基于(yu)流體振(zhen)蕩原理(li)的一種(zhong)新型流(liú)😍量✍️測量(liang)🔞儀表。測(ce)量原理(li)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(xiàn)性型柱(zhù)體（旋📞渦(wo)發生體(tǐ)），在其下(xia)遊側會(hui)交替地(dì)産生二(er)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(pin)率 f與流過(guo)漩渦發(fā)生體的(de)流體平(ping)均速度(du) v及(jí)漩渦發(fā)生體特(tè)征寬度(du) 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(pin)率；

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

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

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

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

當雷諾(nuo)數 Re<2@104時， S。爲變數(shù)； Re在(zai) 2@104 -7 @106的(de)範圍内(nei)， S。值(zhí)基本上(shang)保持不(bú)變，這段(duàn)範圍爲(wèi)流量計(ji)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(chǎn)生的頻(pin)率 f與流體(ti)的平均(jun1)流速 v成正(zheng)比而與(yǔ)流體的(de)溫度、壓(ya)力、密度(dù)、成分、黏(nian)度等參(can)數無關(guān)。因此，可(ke)以從漩(xuán)渦産生(sheng)的頻率(lǜ) f求(qiú)出流體(tǐ)的平均(jun1)流速 v，達到(dào)測量管(guǎn)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(ji)。

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

中(zhōng)， K爲(wèi)流量計(jì)的儀表(biao)系數（脈(mo)沖數／升(sheng)），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(zuò)👈用⛷️于檢(jiǎn)測體上(shang)，使之産(chan)生交變(biàn)應力，該(gāi)應力作(zuo)用在電(dian)元🈲件上(shang)，産生了(le)與漩渦(wo)頻率相(xiang)同的交(jiāo)變電荷(hé)信号，通(tong)過轉換(huan)器⛱️處理(li)後，輸出(chū)與漩渦(wō)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(hào)到二次(ci)儀表，進(jin)行累積(jī)、顯示。

2.選擇(ze)

渦(wo)街流量(liàng)的選型(xing)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(zé)

    根(gēn)據使用(yòng)環境和(hé)被測流(liu)體選擇(zé)不同結(jie)構的流(liu)量計。當(dāng)流量計(jì)周圍環(huan)境溫度(dù)低于 60 e時，流(liú)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(xu)選擇分(fen)離型。

    當使(shi)用環境(jìng)爲易燃(ran)易爆場(chang)合時根(gēn)據防爆(bao)等級選(xuan)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(xìn)号要求(qiú)選擇不(bú)同的輸(shū)出形式(shì)，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(xíng)，當需要(yào)控制時(shi)可選擇(ze)模拟 (4- 20 mADC)輸出(chu)型。

2.2  口徑的(de)選擇

    渦街(jiē)流量傳(chuan)感器的(de)口徑應(ying)根據流(liu)速、流量(liang)來合理(li)選🌍擇👈，并(bìng)非一定(ding)要與工(gōng)藝管道(dao)同口徑(jing)。由于渦(wō)街流量(liang)計流量(liàng)🌈範圍寬(kuan)，因此口(kǒu)徑選擇(ze)主要是(shì)對下限(xiàn)流量。一(yi)般液體(ti)流速下(xià)限爲 0.5 m/s，氣體(tǐ)在 4-5 m/s範圍内(nèi)選用，正(zheng)常流量(liang)在測量(liang)範圍的(de) 1/2-2／ 3之間(jiān)。一般情(qíng)況下流(liu)量計生(shēng)産廠家(jiā)提供的(de)選型樣(yang)本隻給(gěi)出了常(chang)用流體(tǐ)水、壓縮(suo)空氣、飽(bao)和蒸汽(qi)的流量(liàng)測量範(fan)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(luè)這💯一點(dian)往往會(huì)造成流(liu)量計使(shǐ)用不正(zheng)常。

    根據多(duo)次選型(xíng)的結果(guǒ)，筆者認(rèn)爲，适當(dang)減小流(liú)量計口(kǒu)徑，使沆(hang)速和雷(léi)諾數增(zeng)大，使儀(yí)表常數(shu)*進入線(xian)性，可以(yǐ)✨提高儀(yi)表的精(jīng)度，也有(yǒu)利于信(xìn)号放大(da)器的調(diào)👌整。

3 . 安   裝

      渦街流(liú)量計應(yīng)安裝在(zài)隔熱、通(tong)風、易維(wéi)護的地(dì)方，盡量(liàng)安裝🍓在(zài)😘遠離振(zhèn)動源和(he)電磁幹(gan)擾較強(qiáng)的地方(fāng)，振動存(cún)在的地(di)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(liú)量計在(zài)管道上(shang)可水平(píng)、傾斜或(huò)垂直安(ān)裝。安裝(zhuang)位置要(yào)注意，垂(chui)直安裝(zhuāng)時，液體(tǐ)介質必(bì)須從下(xia)往上流(liu)動：需在(zài)管👄道上(shang)安裝溫(wēn)度、壓力(li)傳感器(qi)或流量(liàng)調節閥(fa)📞時，應将(jiāng)溫度、壓(ya)力傳感(gǎn)器和調(diao)節閥安(an)裝在流(liú)量計下(xià)遊。

      渦街流(liú)量計前(qián)後必須(xū)有足夠(gou)長的直(zhi)管段，具(jù)體要求(qiú)見🏃🏻表㊙️ 1。所配(pèi)管道内(nèi)徑也必(bi)須和渦(wo)街流量(liàng)變送器(qi)内徑一(yī)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(dà)，不🔴能将(jiang)🔞密封墊(nian)凸入管(guǎn)道内。

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

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

    上(shàng)遊管道(dao)形式

    上遊(yóu)彳孬一(yī)

同(tong)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(mian)兩個 9(b彎頭(tou)     25D    SD

不(bu)同平面(mian)兩個 9(b彎頭(tou)     40D    5D

調(diao)節閥半(bàn)開閥門(mén)     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(xìn)号電纜(lan)，布線時(shí)要遠離(lí)強功率(lǜ)電源☀️線(xian)，盡量用(yong)單獨金(jīn)屬保護(hu)套管，接(jiē)地要可(ke)靠💋。

4注意事(shi)項

      爲讓該(gai)種儀表(biǎo)能夠更(gèng)好地服(fu)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(yong)的實踐(jiàn)，以下幾(ji)方面應(ying)引起有(yǒu)關計量(liang)管理及(jí)使用部(bù)門的足(zú)夠重視(shì)。

4.1 儀(yí)表選型(xíng)

      化(hua)工行業(yè)流體種(zhong)類較多(duō) f蒸(zheng)汽、煤氣(qì)、水、氫氣(qi)等），輸送(song)流體的(de)管線粗(cu)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(dù)、黏度）和(hé)化學性(xing)質（腐蝕(shí)性）差異(yì)也很大(da)，同時流(liú)量的波(bo)動範圍(wei)較大🚩。因(yin)此渦街(jie)流量計(jì)的🧑🏾‍🤝‍🧑🏼選型(xíng)是*關，也(ye)是zui重要(yào)的一關(guan)。爲此，在(zài)選型過(guò)程中應(ying)把握住(zhu)兩條基(ji)本原則(ze)：一要保(bǎo)證生産(chǎn)安全，二(er)要保證(zheng)使用精(jīng)度。化工(gōng)行業首(shou)先考慮(lü)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(sān)❌個選型(xing)參數，即(ji)近⭕期和(hé)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(guī)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(yā)🔱力等級(jí) 1、工(gōng)作壓力(lì) f主(zhǔ)要用于(yu)選定儀(yi)表壓力(lì)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(cún)在一定(ding)的困難(nán)。對🔆用于(yú)大流量(liàng)的貿易(yi)計量或(huò)重要的(de)工藝過(guò)程控制(zhì)等比較(jiao)重要場(chǎng)合的流(liú)量計，現(xian)場不具(ju)備流量(liàng)在線标(biao)校條件(jian)的，僅憑(píng)生産廠(chǎng)家的出(chu)廠合格(ge)證明不(bú)能判定(dìng)該表性(xìng)能🔴是否(fǒu)合格。因(yīn)此，爲确(què)保儀表(biao)在今後(hòu)的工作(zuò)過程中(zhōng)測量♋結(jié)果的準(zhǔn)确、可靠(kào)，安裝前(qian)有必要(yào)将其😍送(song)往有檢(jian)定（校準(zhun)）資質的(de)機構進(jin)⛹🏻‍♀️行檢定(dìng)（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(zhuāng)傳感器(qi)都是非(fei)常重要(yao)的環節(jiē)，若在安(ān)裝中失(shi)誤，輕者(zhě)影響測(ce)量準确(què)度，重者(zhe)影響儀(yi)表🐉使用(yòng)壽命，導(dao)緻損壞(huai)儀表。要(yao)盡可能(neng)避免振(zhen)動及高(gāo)溫高熱(re)環境、遠(yuan)離幹擾(rǎo)元件（如(rú)壓縮機(ji)、分離器(qi)、調壓閥(fa)、大小頭(tóu)及彙管(guan)、彎頭等(deng) 1，保(bao)持儀表(biǎo)前後直(zhí)管段同(tong)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(liú)體等。

4.4參數(shù)設置

     流量(liang)計的儀(yí)表系數(shu)是在實(shí)驗室條(tiáo)件下校(xiào)驗的，現(xiàn)場使🏃‍♂️用(yòng)時，應對(dui)儀表系(xi)數進行(hang)修正。對(dui)配套二(èr)次儀表(biǎo)（智能流(liu)量積算(suàn)儀 1的參數(shu)設定、組(zǔ)态工作(zuo)以及流(liú)量測量(liàng)網絡中(zhōng)各種參(cān)數設🌂置(zhì)、軟件設(shè)計應符(fú)合工藝(yi)和流量(liàng)計要求(qiu)。

4.5後(hou)期管理(li)

      爲(wei)保證儀(yi)表長期(qī)工作的(de)準确性(xing)、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(yun)之後需(xu)加強對(dui)☎️儀表本(běn)身及整(zhěng)個流量(liàng)系統各(ge)環節日(rì)常管理(lǐ)和周期(qi)維護。如(rú)定期抄(chāo)錄計量(liàng)數據（每(měi)天或每(mei)周）、日常(cháng)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(děng)。

4.6内(nei)部維護(hù)

      由(yóu)于流體(ti)髒污或(huo)其它原(yuán)因，需對(dui)儀表的(de)測量腔(qiāng)體及其(qí)🚶‍♀️構件進(jìn)行定期(qi)檢查或(huò)清洗。對(duì)于同規(gui)格的渦(wo)㊙️街流量(liàng)計，其漩(xuan)🏃🏻‍♂️渦發生(sheng)體、導流(liú)體等核(he)心組件(jiàn)不能互(hu)換，否則(ze)，須重新(xīn)标定儀(yi)表計量(liang)系數并(bìng)對其配(pei)帶的溫(wen)度及💯壓(ya)爲傳感(gǎn)器進行(háng)系統校(xiao)正。

5存在問(wèn)題

      由于渦(wō)街流量(liang)計本質(zhì)上是流(liú)體振動(dong)型流量(liang)計，它對(dui)外界🏃‍♀️振(zhèn)動、流體(tǐ)的流動(dong)狀态特(tè)别敏感(gan)。不僅能(neng)感受到(dao)傳感器(qi)受到的(de)渦街力(lì)，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(guǎn)道流體(ti)的沖擊(ji)力以及(ji)由于流(liú)✏️體壓力(lì)的✔️變化(hua)，産生的(de)随機脈(mo)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(yǐng)響。特别(bié)是在小(xiao)流量測(ce)㊙️量時，由(yóu)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(yì)受流體(ti)沖擊振(zhen)動噪聲(shēng)和管道(dao)振動噪(zào)聲影響(xiang)。也即，該(gai)種儀表(biao)抗幹擾(rǎo)的能力(li)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(yí)表的可(kě)靠性和(hé)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(dui)流态及(ji)介質髒(zang)污的敏(mǐn)感程度(du)有待于(yu)研究🔱：現(xiàn)場檢定(ding)方法有(you)待于進(jìn)一步✊探(tàn)索。

6結語

      渦街(jiē)流量計(ji)在我廠(chǎng)投入使(shǐ)用幾年(nián)來，計量(liàng)準确可(ke)靠，運行(háng)穩定，維(wei)護簡易(yì)，在蒸汽(qì)、煤氣計(ji)量中使(shi)用效果(guo)較好。随(suí)着現場(chǎng)總🔆線技(jì)術、智能(neng)儀表技(jì)術及數(shù)字信号(hao)處理技(jì)術的發(fā)展，渦街(jiē)流量計(ji)在耐高(gāo)溫、抗震(zhèn)🐪動、微功(gōng)耗💯等方(fāng)面技術(shu)也日臻(zhēn)成熟，在(zai)化工行(hang)業流量(liang)測量中(zhong)發👨‍❤️‍👨揮的(de)作用越(yue)😘來越大(dà)，應用前(qián)景非常(chang)廣⛱️闊。