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

從(cong)流量儀(yí)表發展(zhan)狀況看(kàn)，孔闆流(liú)量應用(yòng)範圍廣(guang)：但用标(biao)準孔闆(pǎn)流量計(ji)來測量(liàng)流體流(liú)量，仍存(cun)在一些(xie)不足之(zhi)處。多年(nian)來，人⭕們(men)在努力(li)尋找可(ke)靠、的流(liú)量計💋用(yòng)于流量(liang)計量，發(fa)現渦街(jiē)流量計(jì)結構簡(jian)單，安裝(zhuang)維護方(fāng)便 f與孔闆(pan)相比無(wu)需導壓(yā)管和三(san)組閥，減(jiǎn)少洩漏(lòu)、堵塞和(hé)凍結等(děng)現象），壓(yā)力損失(shi)較小（約(yuē)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(dù)比孔闆(pǎn)流量計(jì)高。除此(cǐ)之外，渦(wo)街流量(liàng)計還具(ju)有使用(yòng)壽命長(zhang)、性能穩(wen)定、适用(yòng)流體種(zhong)類多（可(kě)測量液(yè)體、氣體(tǐ)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(ti)的溫度(dù)、壓力、黏(nián)度及成(cheng)分變化(huà)的影響(xiǎng)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(ji)是基于(yu)流體振(zhen)蕩原理(li)的一種(zhǒng)新型流(liu)量測量(liang)儀表👄。測(cè)量原理(li)如圖 1所示(shì)，當在流(liú)體中插(chā)入*動方(fang)向垂直(zhí)的非線(xiàn)性型柱(zhu)體（旋渦(wo)發生🌈體(ti)），在其下(xia)遊側會(huì)交替地(di)産生二(èr)列内🔞旋(xuan)的漩渦(wō)列，稱☂️之(zhī)爲 “卡門渦(wo)列 ”。

      在(zài)一定的(de)雷諾數(shu)範圍内(nei)，漩渦的(de)釋放頻(pín)率 f與流過(guo)漩渦發(fa)生體的(de)流體平(píng)均速度(du) v及(ji)漩渦發(fā)生體特(te)征寬度(dù) d有(you)關，可用(yong)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(ti)的流體(tǐ)平均速(sù)度；

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

    St)))斯特(te)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(shu) Re有(you)關。

當雷諾(nuò)數 Re<2@104時， S。爲變數(shu)； Re在(zai) 2@104 -7 @106的(de)範圍内(nei)， S。值(zhi)基本上(shàng)保持不(bu)變，這段(duàn)範圍爲(wei)流量計(jì)的基本(ben)測量範(fan)圍。

    式 (1)表明，當(dāng) d和(hé) St爲(wei)定值時(shí)，漩渦産(chǎn)生的頻(pin)率 f與流體(tǐ)的平均(jun1)流速 v成正(zhèng)比而與(yu)流體的(de)溫度、壓(yā)力、密度(dù)、成分、黏(nian)度等參(can)👣數⭐無關(guān)。因🌏此🌍，可(ke)以從漩(xuan)渦産生(shēng)的頻率(lü) f求(qiu)出流體(ti)的平均(jun)流速 v，達到(dào)測量管(guan)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(zhong) S爲(wei)管道的(de)截面積(ji)。

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

中(zhong)， K爲(wèi)流量計(jì)的儀表(biǎo)系數（脈(mò)沖數／升(sheng)），通常由(yóu)實際流(liú)量🔞試驗(yan)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻求出。

     由于(yu)漩渦發(fa)生體兩(liǎng)側交替(ti)産生漩(xuan)渦，該漩(xuan)渦力作(zuò)🔞用于檢(jian)測體上(shang)，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(hao)或與流(liu)量成正(zheng)比的 4- 20 mA DC信号(hao)到二次(cì)儀表，進(jìn)行累積(jī)、顯示。

2.選擇(zé)

渦(wo)街流量(liàng)的選型(xíng)一般分(fen)爲型号(hao)的選擇(zé)和口徑(jìng)的選擇(ze)👌兩✊步。

2.1  型号(hao)的選擇(zé)

    根(gēn)據使用(yong)環境和(hé)被測流(liu)體選擇(ze)不同結(jie)構的流(liu)量計。當(dāng)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(huan)境溫度(dù)高于🛀🏻 60 e時，需(xū)選擇分(fèn)離型。

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

    根據(ju)采集信(xin)号要求(qiú)選擇不(bú)同的輸(shū)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(mo)拟 ( 4- 20 mA

DC)輸出型(xing)，當需要(yào)控制時(shi)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(chuán)感器的(de)口徑應(yīng)根據流(liú)速、流量(liàng)來合理(lǐ)💛選擇，并(bìng)非一🥵定(ding)要與工(gong)藝管道(dao)同口徑(jing)。由于渦(wō)街流量(liang)計流量(liang)範圍寬(kuan)，因🈲此口(kǒu)徑選擇(ze)主要是(shi)對下限(xian)流量。一(yī)般液體(tǐ)流速下(xià)限爲 0.5 m/s，氣體(tǐ)在 4-5 m/s範圍内(nei)選用，正(zheng)常流量(liàng)在測量(liàng)範圍的(de) 1/2-2／ 3之間(jian)。一般情(qing)況下流(liu)量計生(shēng)産廠家(jiā)提供的(de)選型樣(yàng)本隻⛷️給(gěi)㊙️出了常(chang)用流體(ti)水、壓縮(suō)空氣、飽(bǎo)和蒸汽(qì)的流量(liang)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(diǎn)往往會(huì)造成流(liú)量計使(shi)用不正(zheng)常。

    根據多(duō)次選型(xing)的結果(guo)，筆者認(ren)爲，适當(dang)減小流(liú)量計口(kǒu)🔴徑，使沆(hang)速和雷(lei)諾數增(zeng)大，使儀(yi)表常數(shù)*進入線(xiàn)性，可以(yǐ)❄️提高儀(yi)表的精(jīng)度，也有(you)利于信(xìn)号放大(da)器的調(diào)整。

3 . 安   裝

      渦街流(liu)量計應(yīng)安裝在(zai)隔熱、通(tong)風、易維(wéi)護的地(di)方，盡量(liang)安裝在(zài)遠🈲離振(zhen)動源和(hé)電磁幹(gan)擾較強(qiáng)的地方(fang)，振動存(cun)在的地(di)方必須(xu)采用減(jiǎn)振裝置(zhi)，減少管(guan)道受振(zhen)動的影(ying)響。

      渦街流(liú)量計在(zài)管道上(shàng)可水平(ping)、傾斜或(huò)垂直安(ān)裝。安裝(zhuāng)位置要(yao)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(zai)管道上(shang)安裝溫(wēn)度、壓力(lì)傳感器(qi)或流量(liang)調節閥(fá)時，應将(jiāng)溫度、壓(yā)📱力傳感(gǎn)器和調(diao)節閥安(ān)裝在流(liú)量計下(xià)🈚遊。

      渦街流(liu)量計前(qián)後必須(xu)有足夠(gòu)長的直(zhí)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(wō)街流量(liàng)變送器(qì)内徑一(yi)緻，與管(guǎn)道連接(jiē)的密封(fēng)墊内徑(jing)要比傳(chuan)感器内(nei)徑略大(dà)，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(qiu)

    直(zhí)管段長(zhǎng)度要求(qiu) fzui少(shǎo)）

    上(shang)遊管道(dào)形式

    上遊(you)彳孬一(yi)

同(tong)心收縮(suo)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(bú)同平面(mian)兩個 9(b彎頭(tou)     40D    5D

調(diao)節閥半(ban)開閥門(men)     50D    SD

      流(liú)量計供(gong)電電源(yuán)爲 + 24VDC,連接線(xian)要用屏(ping)蔽的信(xìn)号電纜(lǎn)，布線時(shi)要遠離(lí)強功率(lü)電源線(xian)，盡🧑🏾‍🤝‍🧑🏼量用(yòng)單獨金(jīn)屬保護(hù)套管，接(jiē)地要可(kě)靠。

4注意事(shì)項

      爲讓該(gai)種儀表(biao)能夠更(geng)好地服(fú)務于化(huà)工行業(yè)流量計(jì)量工作(zuò)，根據我(wo)廠近幾(jǐ)年應用(yòng)的實踐(jian)，以下幾(ji)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(shì)。

4.1 儀(yi)表選型(xing)

      化(hua)工行業(yè)流體種(zhǒng)類較多(duō) f蒸(zhēng)汽、煤氣(qì)、水、氫氣(qì)等），輸送(song)流體的(de)管線粗(cu)細差别(bie)很大 (DN15 -DN300)，流體(ti)的物理(li)性質（如(rú)溫度、壓(yā)力、密度(dù)、黏度）和(hé)化學性(xing)質（腐🈲蝕(shi)👨‍❤️‍👨性）差異(yi)也很大(dà)，同時流(liu)量的波(bo)動範圍(wéi)較大。因(yīn)此🏃‍♀️渦街(jie)流量計(ji)的選型(xíng)是*關，也(yě)是zui重要(yao)的一關(guān)。爲此，在(zai)選型過(guo)程中應(yīng)把握住(zhu)兩條基(ji)本原則(ze)：一要保(bao)證生産(chan)安全，二(er)要保證(zheng)使用精(jīng)度。化工(gōng)行業首(shǒu)先考🌍慮(lǜ)渦街流(liu)量⛷️計的(de)防爆性(xing)能要滿(mǎn)足現場(chǎng)要求，其(qí)次必須(xū)抓實三(sān)個🏃🏻選型(xing)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(liàng)（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(li)（主要用(yòng)于選定(ding)儀表的(de)公稱🐪壓(ya)力等級(jí) 1、工(gong)作壓力(lì) f主(zhu)要用于(yú)選定儀(yí)表壓力(li)傳感器(qi)的壓力(lì)等級 1。

4.2 檢定（校(xiào)準）

      目前對(duì)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(yú)♌大流量(liang)的貿易(yi)計量或(huo)重要的(de)工藝過(guo)程控制(zhì)等比較(jiào)重要場(chǎng)🚶合的流(liu)量計，現(xian)場不具(ju)備流量(liang)在線标(biāo)校條件(jiàn)的，僅憑(píng)生産廠(chang)家的出(chū)廠合格(ge)證明不(bu)能判定(dìng)🔴該表性(xìng)能是否(fǒu)合格。因(yin)此，爲确(que)保儀表(biao)在今後(hòu)的工作(zuò)過程中(zhong)測量結(jié)果的準(zhun)确、可靠(kao)，安裝前(qian)有必要(yào)将其送(song)往有檢(jian)定（校準(zhǔn)）資質的(de)機構進(jìn)行檢定(dìng)（校準 1。

4.3工藝安(an)裝

    正确選(xuǎn)擇安裝(zhuang)點和正(zhèng)确安裝(zhuang)傳感器(qi)都是非(fei)常重要(yao)的環節(jie)，若在安(an)裝中失(shi)誤，輕者(zhe)影響測(cè)量準确(que)度，重者(zhě)影響儀(yi)表使用(yong)壽命🤟，導(dao)緻損壞(huài)儀表。要(yao)盡可能(néng)避免振(zhen)動及高(gāo)溫高熱(re)環境、遠(yuǎn)離幹擾(rǎo)元件（如(ru)壓縮機(jī)、分離器(qì)、調壓閥(fá)、大小頭(tóu)及彙管(guǎn)、彎頭等(děng) 1，保(bǎo)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(ce)介質爲(wèi)潔淨的(de)單相流(liu)體等。

4.4參數(shu)設置

     流量(liang)計的儀(yi)表系數(shù)是在實(shí)驗室條(tiao)件下校(xiào)驗的，現(xian)場使用(yòng)🌏時，應對(dui)儀表系(xi)數進行(hang)修正。對(duì)配套二(er)次儀📧表(biao)（智能流(liú)量積算(suàn)儀 1的參數(shù)設定、組(zǔ)态工作(zuò)以及流(liu)量測量(liang)網絡中(zhōng)各種⛹🏻‍♀️參(cān)數設置(zhi)、軟件設(shè)計應符(fú)合工藝(yì)和流量(liàng)計要求(qiú)。

4.5後(hòu)期管理(li)

      爲(wèi)保證儀(yi)表長期(qi)工作的(de)準确性(xing)、可靠性(xìng) f避(bì)免意外(wài)停運和(he)數據丢(diu)失），在渦(wo)街流量(liang)計投運(yùn)之後需(xū)加強對(dui)儀表本(běn)身及整(zheng)個流量(liang)系統各(ge)環節日(ri)常管理(li)和周期(qi)維護。如(ru)定🥵期抄(chāo)錄計量(liang)數據（每(mei)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(jiǎn)查儀表(biǎo)系數等(děng)。

4.6内(nei)部維護(hu)

      由(yóu)于流體(tǐ)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(jin)行定期(qi)檢查或(huo)清洗。對(dui)于同規(guī)格的渦(wo)街流量(liàng)計，其漩(xuán)渦發生(shēng)體、導流(liu)體等核(hé)心組件(jian)不能互(hu)換，否則(ze)，須重新(xīn)标定儀(yí)表計量(liàng)系數并(bing)對其配(pei)帶的溫(wen)度及壓(yā)爲傳感(gǎn)器進行(hang)系統校(xiao)正。

5存在問(wen)題

      由于渦(wō)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(dong)狀态特(te)别敏感(gǎn)。不僅能(neng)感💃受到(dao)傳感器(qi)受到的(de)渦街力(lì)，還可以(yi)感受到(dao)傳感器(qi)受到的(de)其它力(lì)，如管道(dao)振動、管(guǎn)📧道流體(ti)⭐的沖擊(ji)力以😍及(jí)由于流(liú)體壓力(li)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(liang)測量會(huì)産生很(hen)大😄的影(ying)響。特别(bié)是在小(xiao)流量測(ce)量時，由(you)于小流(liú)量産生(sheng)的橫向(xiàng)升力☂️較(jiao)小，檢測(cè)信号微(wei)弱，極易(yi)受流體(ti)沖擊振(zhen)動噪聲(sheng)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(li)還有待(dài)于進一(yi)步提高(gao)。

      另(lìng)外，由于(yu)渦街流(liú)量計投(tou)放市場(chang)的時間(jiān)較短，儀(yi)表的可(ke)靠性和(he)穩定性(xìng)還有待(dai)于各種(zhong)複雜工(gong)況的檢(jiǎn)驗：測㊙️量(liàng)精🏃‍♂️度對(duì)♈流态✊及(ji)介質髒(zang)污的敏(min)感程度(du)有待💘于(yu)研究：現(xiàn)場檢定(dìng)方法有(yǒu)待于進(jìn)一步探(tan)索。

6結語

      渦街(jie)流量計(ji)在我廠(chǎng)投入使(shǐ)用幾年(nián)來，計量(liang)準确可(kě)靠，運行(háng)👅穩定，維(wéi)護簡易(yi)，在蒸汽(qi)、煤氣計(jì)量中使(shi)用效😘果(guǒ)較好。随(sui)着現場(chǎng)總線技(ji)術、智能(néng)儀表技(ji)術及數(shu)字信号(hao)處理技(ji)術的發(fa)展，渦街(jiē)流量計(ji)在耐高(gao)溫、抗震(zhen)動、微功(gong)耗等方(fang)面技術(shu)也日臻(zhen)成熟，在(zai)化工行(hang)業流量(liang)測量中(zhōng)發揮的(de)作用越(yue)👨‍❤️‍👨來越大(dà)，應用前(qián)景非常(cháng)廣🆚闊。