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

從(cóng)流量儀表(biao)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(lai)測量流體(tǐ)流量，仍存(cún)在一些不(bú)足之處☔。多(duo)年來，人們(men)在努力尋(xún)找可靠、的(de)流量計用(yong)于流量計(jì)量，發現渦(wo)街流量計(jì)結構簡單(dan)，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(sāi)🌈和凍結🐕等(děng)♻️現象），壓力(lì)損失較小(xiao)（約爲孔闆(pan)流量計的(de) 1/ 4- 1/2），量程(cheng)範圍寬，量(liang)程比可達(dá) 20BI(孔闆(pan)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(xing)能穩定、适(shì)用流體種(zhong)類多（可測(ce)量✨液體📱、氣(qi)體🈲和蒸汽(qi)）、在規定的(de)雷諾數範(fàn)圍内儀💔表(biǎo)系數不受(shòu)流體的溫(wēn)度、壓力、黏(nián)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(liu)體振蕩原(yuan)理的一種(zhong)新型流♍量(liàng)測量儀表(biǎo)。測量原理(lǐ)如圖 1所示，當在(zài)流體中插(chā)入*動方向(xiàng)垂直的非(fēi)線性型柱(zhu)體（旋渦發(fā)生體），在其(qí)下遊側會(hui)交替地産(chǎn)生二列内(nei)旋的漩渦(wo)列，稱之爲(wèi) “卡門(men)渦列 ”。

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

    f= StV／ d    (1)

式中(zhōng)，

    f)))漩渦(wō)的釋放頻(pín)率；

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

    d》 )漩(xuan)渦發生體(tǐ)特征寬度(du)；

    St)))斯特(te)羅哈數 s trouhal(無量綱(gang)常數 )。

    S．的值(zhí)與漩渦發(fā)生體寬度(du) d和雷(lei)諾數 Re有關。

當雷諾數(shù) Re<2@104時， S。爲變數(shù)； Re在 2@104 -7 @106的範圍(wei)内， S。值(zhi)基本上保(bǎo)持不變，這(zhe)段範圍爲(wèi)流量計的(de)基本測🐇量(liàng)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(liu)體的溫度(du)、壓力、密度(dù)、成分、黏度(du)等參數🈲無(wu)關⭐。因此，可(ke)以從漩渦(wo)産生的頻(pin)率 f求(qiu)出流體的(de)平均流速(su) v，達到(dao)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(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(liu)量計的儀(yi)表系數（脈(mò)沖數／升），通(tong)常由實際(ji)流量試驗(yàn)求出🌈。

     由于漩渦(wō)發生體兩(liǎng)側交替産(chǎn)生漩渦，該(gāi)漩渦力作(zuò)用于檢測(cè)體上，使之(zhī)産生交變(biàn)應力，該應(ying)力作用在(zài)電元件上(shang)，産生🈲了與(yu)漩渦頻率(lü)相同的交(jiāo)變電荷信(xin)号，通過🏃🏻‍♂️轉(zhuan)換器處理(lǐ)後，輸出與(yǔ)漩渦頻率(lǜ)柏同的脈(mò)沖信号或(huò)與流量成(chéng)正比的 4- 20 mA DC信号到(dào)二次儀表(biǎo)，進行累積(ji)、顯示。

2.選擇

渦街流量(liang)的選型一(yī)般分爲型(xíng)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(he)被測流體(ti)選擇不同(tong)結構的流(liú)量🈲計。當流(liú)量計周圍(wéi)環境溫度(du)低于 60 e時，流量計(jì)可選擇組(zǔ)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(yi)燃易爆場(chang)合時根據(ju)防爆等級(ji)選㊙️擇隔💔爆(bao)型或本安(ān)型。一般環(huán)境選擇一(yī)般型。

    根據采集(ji)信号要求(qiu)選擇不同(tóng)的輸出形(xing)式，當需要(yào)流量累積(ji)🐅時可選擇(ze)脈沖輸出(chū)型或模拟(nǐ) ( 4- 20 mA

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

2.2  口(kou)徑的選擇(zé)

    渦街(jie)流量傳感(gan)器的口徑(jing)應根據流(liú)速、流量來(lai)合理選擇(ze)，并非🈚一定(ding)要與工藝(yì)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(xia)限流📐量。一(yī)般液體流(liú)速下限爲(wèi) 0.5 m/s，氣體(tǐ)在 4-5 m/s範(fan)圍内選用(yòng)，正常流量(liàng)在測量範(fan)圍的 1/2-2／ 3之間(jiān)。一般情況(kuàng)下流量計(ji)生産廠家(jia)提供的選(xuan)型樣本隻(zhi)💛給❌出了常(cháng)用流體水(shuǐ)、壓縮空氣(qì)、飽和蒸汽(qì)的流量測(cè)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(zhè)一點往往(wang)會造成流(liu)量計使用(yòng)不正常。

    根據多(duo)次選型的(de)結果，筆者(zhe)認爲，适當(dang)減小流量(liàng)計口徑，使(shǐ)沆速和雷(léi)諾數增大(da)，使儀表常(cháng)數*進入線(xiàn)性，可以提(ti)高儀表的(de)精度，也有(you)利于信号(hao)放大器的(de)調整。

3 . 安   裝(zhuang)

      渦街(jie)流量計應(yīng)安裝在隔(ge)熱、通風、易(yi)維護的地(di)方，盡量安(ān)裝在遠離(lí)振動源和(hé)電磁幹擾(rǎo)較強的地(dì)方，振動存(cun)在的地方(fang)㊙️必須采用(yong)🚩減振裝置(zhi)，減少管道(dao)受振動的(de)影響。

      渦街流量(liang)計在管道(dào)上可水平(píng)、傾斜或垂(chui)直安裝。安(an)裝位置要(yào)注意，垂直(zhí)安裝時，液(ye)體介質必(bi)須從下往(wang)上流動：需(xu)在管道上(shàng)安裝溫度(dù)、壓力傳感(gǎn)器或流量(liàng)💚調節閥時(shi)，應将🤩溫度(du)、壓力傳感(gǎn)器和調節(jie)閥安裝在(zài)流量計下(xià)遊。

      渦(wō)街流量計(ji)前後必須(xu)有足夠長(zhǎng)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(dào)連接的密(mi)封墊内徑(jing)要比傳感(gan)器内徑略(luè)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(yǔ)直管段長(zhǎng)度要求

    直管段(duàn)長度要求(qiú) fzui少）

    上遊管(guan)道形式

    上遊彳(chi)孬一

同心收縮(suo)全開閥門(men)     15 D    5D

一個(gè) 9(b彎頭(tou)     20D    SD

同心(xin)擴管     25D    SD

同一平面(miàn)兩個 9(b彎頭     25D    SD

不同平面(miàn)兩個 9(b彎頭     40D    5D

調節閥半(ban)開閥門     50D    SD

      流量計(ji)供電電源(yuan)爲 + 24VDC,連(lián)接線要用(yòng)屏蔽的信(xìn)号電纜，布(bù)線時要遠(yuan)離強功率(lü)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(wù)于化工行(háng)業流量計(jì)量工作，根(gēn)據我廠近(jin)幾年應用(yòng)的實踐，以(yi)下幾方面(mian)應引起有(you)關計量管(guǎn)理及使用(yòng)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(shui)、氫氣等），輸(shu)送流體的(de)管線粗細(xì)差别很大(dà)💛 (DN15 -DN300)，流體(ti)的物理性(xìng)質（如溫度(du)、壓力、密度(du)、黏度）和化(hua)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(xing)是*關，也是(shi)zui重要的一(yi)關。爲此，在(zài)選型過程(cheng)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(shi)用精度。化(hua)工行業首(shǒu)先考慮渦(wō)街流量❌計(ji)的防爆性(xing)能要滿足(zu)現場要求(qiu)，其次必須(xū)抓實三個(gè)選型參數(shu)，即近期和(he)遠期的zui大(da)💔、zui小及🐪常用(yòng)瞬時流量(liang)（主要用于(yu)選定儀表(biǎo)✔️的大小規(gui)格 1、被(bei)測介質的(de)設計壓力(li)（主要用于(yú)選定儀表(biao)的公稱壓(yā)力等級🌏 1、工作壓(yā)力 f主(zhu)要用于選(xuan)定儀表壓(ya)力傳感器(qi)的壓力等(děng)級 1。

4.2 檢定（校(xiao)準）

      目(mù)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(dà)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(he)的流量計(ji)，現場不具(jù)備流量在(zài)線标校條(tiáo)件的，僅憑(píng)生産廠家(jia)的出廠合(hé)格證明不(bu)能判定♍該(gāi)表性能是(shi)否合格。因(yīn)此，爲确♊保(bǎo)儀表在今(jīn)後的工作(zuò)過程中測(ce)量結果的(de)準确✏️、可靠(kào)，安裝前⛹🏻‍♀️有(yǒu)必要将其(qi)🧡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(yi)安裝

    正确選擇(zé)安裝點和(hé)正确安裝(zhuang)傳感器都(dou)是非常重(zhòng)要的🈲環節(jie)，若在安裝(zhuāng)中失誤，輕(qing)者影響測(ce)量準确度(dù)，重者🔆影響(xiang)儀表使用(yong)壽命，導緻(zhi)損壞儀表(biao)。要盡可能(neng)避免振動(dong)及高🔴溫高(gao)熱環境、遠(yuan)離幹擾元(yuán)件（如壓縮(suō)機、分離器(qì)、調壓閥、大(dà)小頭及彙(huì)管、彎頭等(deng)⭕ 1，保持(chí)儀表前後(hòu)直管段同(tong)心及内壁(bì)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(she)置

     流(liú)量計的儀(yi)表系數是(shì)在實驗室(shi)條件下校(xiao)驗的，現場(chǎng)📧使用🈲時，應(yīng)對儀表系(xi)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(tài)工作以及(ji)流量測量(liang)網絡中各(gè)種參🛀🏻數設(shè)㊙️置、軟件設(shè)計應符合(he)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(gōng)作的準确(què)性、可靠性(xìng) f避免(mian)意外停運(yùn)和數據丢(diu)失），在渦街(jie)流量計投(tou)運之後需(xu)加強對儀(yi)表本身及(ji)整個流量(liang)系統各環(huan)節日常管(guǎn)理和周期(qi)維護。如定(ding)期抄錄計(ji)量數據（每(měi)天或每周(zhōu)）、日常巡檢(jian)，按周期進(jìn)行系統調(diao)校（ 1-2年(nián)），檢查儀表(biǎo)系數等。

4.6内部維(wei)護

      由(yóu)于流體髒(zāng)污或其它(tā)原因，需對(dui)儀表的測(ce)量腔體及(jí)其構💔件進(jin)行定期檢(jian)查或清洗(xi)。對于同規(guī)格的渦街(jiē)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(xū)重新标定(ding)儀表計量(liang)系數💃🏻并對(duì)其配帶的(de)溫度及壓(ya)爲傳感器(qi)進行系‼️統(tǒng)校正。

5存在問題(ti)

      由于(yu)渦街流量(liang)計本質上(shàng)是流體振(zhen)動型流量(liang)計，它對外(wai)界🌈振動✏️、流(liú)體的流動(dòng)狀态特别(bié)敏感。不僅(jin)能感受到(dao)傳感器受(shòu)🔴到的渦街(jiē)力，還可以(yǐ)感受到傳(chuán)感器🛀🏻受到(dào)的💚其它力(lì)，如管道振(zhen)動、管道流(liu)體的沖擊(ji)力以及由(yóu)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(liàng)會産生很(hěn)大的影響(xiǎng)。特别是在(zài)小流量測(ce)量時，由于(yu)小流量産(chǎn)生的橫向(xiang)升力較小(xiǎo)，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(jí)，該種儀表(biǎo)抗幹🐇擾的(de)能力還有(you)待于🛀進一(yi)步提高。

      另外，由(you)于渦街流(liu)量計投放(fang)市場的時(shi)間較短，儀(yí)表的可靠(kao)✔️性🛀🏻和♋穩定(ding)性還有待(dài)于各種複(fú)雜工況的(de)檢驗：測量(liàng)精度對流(liú)态及介質(zhi)髒污的敏(min)感程度有(you)待于研究(jiū)：現場檢❓定(ding)方法有待(dài)于進一步(bu)探索。

6結語

      渦街流量(liang)計在我廠(chǎng)投入使用(yòng)幾年來，計(ji)量準确可(kě)靠，運👄行穩(wěn)定，維護簡(jiǎn)易，在蒸汽(qi)、煤氣計量(liàng)中使用效(xiào)果較好。随(suí)🏃🏻‍♂️着現🌈場總(zǒng)線技術、智(zhi)能儀表技(ji)術及數字(zì)信号處理(li)技術💛的發(fa)展，渦街流(liu)量計在耐(nai)高溫、抗震(zhèn)動、微功耗(hào)等方面技(jì)術也日臻(zhen)成熟，在化(hua)工行業流(liu)量測量中(zhōng)發揮的作(zuo)用越來越(yue)大，應用前(qian)景非常廣(guǎng)闊。