渦(wo)街流量計(ji)在化工行(hang)業流量測(cè)量中的應(yīng)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(yong)标準孔闆(pan)流量計來(lái)測量流體(tǐ)流量，仍存(cun)在一些不(bu)足之處。多(duō)年👈來，人們(men)在努力尋(xún)找可靠、的(de)流量計用(yong)于流量計(ji)量👉，發現渦(wo)街流量❌計(ji)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(sān)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(pǎn)流量計的(de) 1/ 4- 1/2），量程(cheng)範圍寬，量(liàng)程比可達(da) 20BI(孔闆(pǎn)爲 3BI)，測(cè)量精度比(bǐ)孔闆流量(liàng)計高。除此(ci)之外，渦街(jie)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(cè)量液體、氣(qi)體和蒸汽(qì)）、在規定的(de)雷諾數範(fan)圍内儀表(biǎo)系數不受(shòu)流體的溫(wēn)度、壓力、黏(nian)度及成分(fèn)變化的🐅影(ying)響等特點(diǎn)，已越來越(yuè)受到人們(men)的青睐。

1工作原(yuan)理

      渦(wō)街流量計(ji)是基于流(liú)體振蕩原(yuan)理的一種(zhong)新型流量(liàng)測量☁️儀表(biao)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻。測量原理(lǐ)如圖 1所示，當在(zài)流體中插(chā)入*動方向(xiang)垂直的非(fēi)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(nèi)旋的漩渦(wō)列，稱💋之爲(wèi) “卡門(mén)渦列 ”。

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

    f= StV／ d    (1)

式中(zhōng)，

    f)))漩渦(wō)的釋放頻(pin)率；

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

    d》 )漩(xuan)渦發生體(tǐ)特征寬度(du)；

    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(du) d和雷(léi)諾數 Re有關。

當雷諾數(shu) Re<2@104時， S。爲變數(shù)； Re在 2@104 -7 @106的範圍(wei)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(biǎo)明，當 d和 St爲(wèi)定值時，漩(xuan)渦産生的(de)頻率 f與流體的(de)平均流速(su) v成正(zheng)比而與流(liu)體的溫度(du)、壓力、密度(dù)、成分、黏度(du)等參數無(wú)關。因此，可(kě)以從漩渦(wo)産生的頻(pin)率 f求(qiú)出流體的(de)平均流速(su) v，達到(dào)測量管道(dào)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(wei)管道的截(jie)面積。

    Sds爲常數，令(lìng) =去 =}s，則 Q=f/K。式

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

     由于漩渦(wō)發生體兩(liang)側交替産(chǎn)生漩渦，該(gai)漩渦力作(zuo)用于檢測(ce)體上，使之(zhī)産生交變(bian)應力，該應(ying)力作用在(zài)電元件上(shàng)，産生了與(yu)漩渦頻率(lü)相同的交(jiao)變電荷信(xìn)号，通過轉(zhuan)換器處理(li)後，輸出與(yǔ)漩渦頻💔率(lǜ)柏同的脈(mò)沖信号或(huo)與流量成(chéng)正比的 4- 20 mA DC信号到(dao)二次儀表(biao)，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(bù)。

2.1  型号(hao)的選擇

    根據使(shi)用環境和(hé)被測流體(tǐ)選擇不同(tong)結構的流(liú)量計。當🔴流(liú)量計周圍(wéi)環境溫度(dù)低于 60 e時，流量計(ji)可選擇組(zǔ)合型，當流(liu)量計周圍(wéi)環境溫度(du)高于 60 e時，需選擇(ze)分離型。

    當使用(yong)環境爲易(yi)燃易爆場(chang)合時根據(ju)防爆等級(jí)選擇🏃🏻隔爆(bao)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(qiu)選擇不同(tong)的輸出形(xíng)式，當需要(yao)流量累積(jī)💛時可選擇(ze)脈沖輸出(chu)型或模拟(nǐ) ( 4- 20 mA

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

2.2  口(kǒu)徑的選擇(zé)

    渦街(jie)流量傳感(gan)器的口徑(jìng)應根據流(liú)速、流量來(lái)合理選擇(zé)，并非一定(dìng)要與工藝(yi)管道同口(kou)徑。由于渦(wo)街流量計(ji)流量範圍(wei)寬，因此口(kǒu)🌈徑選擇主(zhu)要是對下(xià)限流量。一(yi)般液體流(liú)速下限爲(wèi) 0.5 m/s，氣體(tǐ)在 4-5 m/s範(fàn)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(xuǎn)型樣本隻(zhi)給出了常(chang)用流體水(shui)、壓縮空氣(qi)、飽和蒸汽(qì)的流量測(cè)量範圍，其(qi)他流體則(zé)需通過計(jì)算選擇流(liú)量計💜的口(kou)徑，忽略這(zhè)一點往往(wang)會造🧡成流(liu)量☂️計使用(yong)不正常。

    根據多(duō)次選型的(de)結果，筆者(zhě)認爲，适當(dang)減小流量(liàng)計口徑🐅，使(shǐ)沆速㊙️和雷(lei)諾數增大(da)，使儀表常(chang)數*進入線(xiàn)性，可以提(tí)高🔞儀表的(de)精度，也🛀有(yǒu)利于信号(hao)放大器的(de)調整。

3 . 安   裝(zhuāng)

      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(he)電磁幹擾(rao)較強的地(dì)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(liang)計在管道(dao)上可水平(píng)、傾斜或垂(chuí)直安裝。安(an)裝位置🔞要(yào)注意，垂直(zhi)安裝時，液(ye)體介質必(bi)須從下往(wǎng)上流動：需(xu)🏃‍♂️在管道上(shang)安裝🏃‍♀️溫度(du)、壓力傳感(gǎn)器或流量(liàng)💞調節閥時(shí)，應将溫度(dù)、壓🏒力傳感(gǎn)🌈器和調節(jie)閥安裝在(zai)流量計下(xià)遊。

      渦(wō)街流量計(jì)前後必須(xū)有足夠長(zhang)的直管段(duan)，具體要求(qiú)見💞表 1。所配管道(dào)内徑也必(bì)須和渦街(jie)流量變送(song)器内徑一(yī)🌈緻🙇‍♀️，與管道(dào)連✨接的密(mì)封墊内徑(jìng)要比傳感(gǎn)器内徑略(lue)🚶大，不能将(jiang)密封墊凸(tū)入管道内(nei)。

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

    直管段(duàn)長度要求(qiu) fzui少）

    上遊管(guǎn)道形式

    上遊彳(chì)孬一

同心收縮(suo)全開閥門(men)     15 D    5D

一個(gè) 9(b彎頭(tóu)     20D    SD

同心(xīn)擴管     25D    SD

同一平面(miàn)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(ban)開閥門     50D    SD

      流量計(jì)供電電源(yuán)爲 + 24VDC,連(lián)接線要用(yong)屏蔽的信(xin)号電纜，布(bù)線時要遠(yuǎn)離強功🔴率(lǜ)電源線，盡(jin)量用單獨(dú)金屬保護(hù)套管，接地(di)要可靠。

4注意事(shi)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(ji)量工作，根(gēn)據我廠近(jìn)幾年應用(yòng)的實踐，以(yǐ)下幾方面(mian)應引起有(you)關計量管(guǎn)理及使用(yong)部門的足(zú)夠重視。

4.1 儀表選(xuan)型

      化(hua)工行業流(liu)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(xìng)質（如溫度(dù)、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(yī)關。爲此，在(zài)選型過程(chéng)中應把握(wò)住兩條基(ji)本🔆原則：一(yī)要保證生(sheng)産安全，二(èr)要保證使(shǐ)用精度。化(hua)工行業首(shou)先考慮渦(wō)街流量計(jì)的防爆性(xing)💞能要滿足(zu)現場要求(qiú)，其次必須(xu)抓實三個(gè)選型參數(shù)，即近期和(hé)遠期的zui大(dà)、zui小及常用(yong)瞬時流量(liàng)（主要用于(yu)✔️選定儀表(biao)的大小規(guī)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(ya)力等級📱 1、工作壓(ya)力 f主(zhǔ)要用于選(xuǎn)定儀表壓(yā)力傳感器(qì)的壓力等(deng)級 1。

4.2 檢定（校(xiao)準）

      目(mù)前對渦街(jiē)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(mào)易計量或(huò)重要的工(gong)藝過程控(kòng)制等比較(jiao)重要場🔴合(hé)的流量計(ji)，現場不具(jù)備流量在(zai)線标🥵校條(tiao)件的，僅憑(píng)生産廠家(jiā)的出廠合(hé)格證明不(bú)能判定該(gai)表性能是(shi)否合格。因(yin)此，爲确保(bao)儀表在今(jin)後的工作(zuo)過程中測(cè)量結果的(de)準确、可靠(kào)，安裝前有(yǒu)必要将其(qí)送往有檢(jiǎn)定（校準）資(zi)質的機構(gou)進🥵行檢定(ding)（校準 1。

4.3工藝(yì)安裝

    正确選擇(zé)安裝點和(he)正确安裝(zhuang)傳感器都(dōu)是非常重(zhòng)要的環節(jiē)，若在安裝(zhuāng)中失誤，輕(qīng)者影響測(ce)量準确度(dù)，重者影響(xiǎng)儀表使用(yòng)壽命🐉，導緻(zhì)損壞儀表(biao)。要盡可能(neng)避免振動(dong)及高🆚溫高(gāo)熱✊環境、遠(yuǎn)離幹擾元(yuan)件（如壓縮(suō)機、分離器(qi)、調壓閥、大(da)小頭及彙(huì)🈚管、彎頭等(děng) 1，保持(chí)儀表前後(hou)直管段同(tong)心及内壁(bi)光滑平直(zhí)，保證被測(cè)介質爲潔(jié)淨的單相(xiàng)流體等。

4.4參數設(she)置

     流(liu)量計的儀(yi)表系數是(shi)在實驗室(shi)條件下校(xiào)驗的，現場(chang)使用時🥰，應(yīng)對儀表系(xì)數進行修(xiū)正。對配套(tao)二次儀🌈表(biao)（智能流量(liàng)積👌算儀 1的參數(shù)設定、組态(tài)工作以及(ji)流量測量(liang)網絡中各(gè)種⚽參🧑🏾‍🤝‍🧑🏼數👅設(she)置、軟件設(shè)計應符合(hé)工藝和流(liu)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(que)性、可靠性(xìng) f避免(mian)意外停運(yùn)和數據丢(diū)失），在渦街(jiē)流量計投(tou)運之後需(xū)加強🐪對❄️儀(yi)表本身及(ji)整個流量(liang)系統各環(huan)節日常管(guan)理和🤩周期(qī)維護。如定(dìng)期抄錄計(ji)量數據（每(mei)天或🌍每周(zhou)）、日常巡檢(jian)，按周期進(jìn)行系統調(diào)校（ 1-2年(nián)），檢查儀表(biǎo)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(duì)儀表的測(ce)量腔體及(jí)其構🚩件進(jìn)行定期檢(jian)查或清洗(xǐ)。對于同規(gui)格的渦街(jie)流量計，其(qí)漩渦發🏃‍♀️生(shēng)體、導流體(tǐ)等核心組(zǔ)件不能互(hù)換，否🔞則，須(xu)重🌈新标定(ding)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(tong)校正。

5存在問題(tí)

      由于(yú)渦街流量(liàng)計本質上(shàng)是流體振(zhen)動型流量(liang)計，它對外(wài)界振動✊、流(liu)體的流動(dong)狀态特别(bie)敏感。不僅(jǐn)能感⭕受到(dao)👈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(lì)，如管道振(zhèn)動、管道流(liú)體的沖擊(ji)力以及由(you)于流體壓(ya)力的變化(hua)，産生的随(suí)機脈動壓(ya)力等，現場(chang)的幹擾對(dui)流量測量(liang)會産生很(hěn)大的影響(xiǎng)。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(xiǎo)，檢測信号(hao)微弱，極易(yì)受流體沖(chòng)擊振動噪(zao)聲和管道(dao)振動噪聲(shēng)影響🔴。也即(jí)，該種儀表(biǎo)抗幹擾的(de)能力還有(yǒu)待于☂️進一(yi)步提高。

      另外，由(yóu)于渦街流(liu)量計投放(fang)市場的時(shí)間較短，儀(yí)表的可靠(kào)性和穩定(dìng)性還有待(dai)于各種複(fu)雜工況的(de)檢🔅驗：測量(liang)精度對流(liú)态及介質(zhì)髒污的敏(mǐn)感程度有(you)待于研究(jiū)：現場檢定(dìng)方法有待(dài)于進一步(bù)✏️探索。

6結語

      渦街流量(liang)計在我廠(chǎng)投入使用(yong)幾年來，計(jì)量準确可(ke)靠，運行🔞穩(wen)定，維護簡(jian)易，在蒸汽(qì)、煤氣計量(liang)中使用效(xiào)果較好。随(sui)着現🚶‍♀️場總(zong)線技術、智(zhì)能儀表技(jì)術及數字(zi)信号處🏃‍♀️理(lǐ)技術的發(fā)展，渦街流(liú)量計在耐(nài)高溫、抗震(zhen)動、微功耗(hao)等方面技(ji)♌術也日臻(zhen)成熟，在化(hua)工行業流(liú)量測量中(zhong)發揮的作(zuo)用越來越(yuè)大，應用⛷️前(qián)景非常廣(guǎng)🧡闊。