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(zhǎn)狀況看(kàn)，孔闆流(liú)量應用(yong)範圍廣(guang)：但用💯标(biao)☔準孔闆(pan)流量計(ji)來測量(liàng)流體流(liu)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(ke)靠、的流(liú)量計用(yong)于流量(liàng)計量💚，發(fa)現渦⚽街(jie)流量計(jì)結構簡(jiǎn)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(sān)組閥，減(jiǎn)少洩漏(lou)、堵塞和(hé)凍結等(deng)🌂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(fan)圍寬，量(liang)程比可(kě)達 20BI(孔闆爲(wei) 3BI)，測(ce)量精度(dù)比孔闆(pǎn)流量計(jì)高。除此(cǐ)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(ke)⭕測量液(ye)體、氣體(ti)和蒸汽(qi)）、在規定(ding)的雷諾(nuò)數範圍(wei)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(huà)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(zuo)原理

      渦街(jiē)流量計(ji)是基于(yú)流體振(zhen)蕩原理(lǐ)的一種(zhong)新型流(liu)量測量(liang)儀表♋。測(ce)量原理(li)如圖 1所示(shì)，當在流(liú)體中插(chā)入*動方(fāng)向垂直(zhi)的非線(xian)性型柱(zhu)體（旋渦(wo)👨‍❤️‍👨發生體(ti)），在其下(xià)遊側會(hui)交替地(di)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(pín)率 f與流過(guò)漩渦發(fa)生體的(de)流體平(píng)均速度(dù) v及(ji)漩渦發(fā)生體特(te)征寬度(du) d有(yǒu)關，可用(yong)下式表(biǎo)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(sù)度；

    d》 )漩(xuán)渦發生(sheng)體特征(zheng)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(xuan)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(shu)； Re在(zai) 2@104 -7 @106的(de)範圍内(nei)， S。值(zhí)基本上(shang)保持不(bu)變，這段(duan)範圍爲(wèi)流量計(jì)的基本(běn)測🧡量範(fan)圍。

    式 (1)表明，當(dang) d和(he) St爲(wèi)定值時(shí)，漩渦産(chǎn)生的頻(pin)率 f與流體(tǐ)的平均(jun)流速 v成正(zhèng)比而與(yǔ)流體的(de)溫度、壓(yā)力、密度(dù)、成分、黏(nián)度等參(cān)㊙️數🌐無關(guan)。因此，可(kě)以從漩(xuán)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(guǎn)道内流(liú)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(wei)管道的(de)截面積(jī)。

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

中(zhong)， K爲(wei)流量計(jì)的儀表(biǎo)系數（脈(mo)沖數／升(sheng)），通常由(you)實際流(liu)量試驗(yan)求出📱。

     由于(yú)漩渦發(fa)生體兩(liǎng)側交替(tì)産生漩(xuán)渦，該漩(xuán)渦力作(zuo)用于檢(jiǎn)🔞測體上(shang)，使之産(chǎn)生交變(biàn)應力，該(gai)應力作(zuò)用在電(dian)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(huàn)器🐪處理(li)後，輸出(chū)與漩渦(wo)頻率柏(bǎi)同的脈(mò)沖信号(hao)或與流(liu)量成正(zhèng)比的 4- 20 mA DC信号(hao)到二次(cì)儀表，進(jìn)行累積(ji)、顯示。

2.選擇(zé)

渦(wō)街流量(liang)的選型(xing)一般分(fèn)爲型号(hào)的選擇(ze)和口徑(jing)的♈選擇(zé)兩步。

2.1  型号(hào)的選擇(zé)

    根(gen)據使用(yong)環境和(he)被測流(liu)體選擇(ze)不同結(jié)構的流(liú)量計。當(dang)流量計(jì)周圍環(huan)境溫度(dù)低于 60 e時，流(liú)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(jing)爲易燃(ran)易爆場(chang)合時根(gen)據防爆(bào)等級選(xuǎn)擇隔爆(bao)型或本(běn)安型。一(yi)般環境(jing)選擇一(yi)般型。

    根據(ju)采集信(xìn)号要求(qiu)選擇不(bu)同的輸(shū)出形式(shì)，當需要(yào)流量累(lèi)積時🈲可(kě)選擇脈(mo)沖輸出(chū)型或模(mo)拟 ( 4- 20 mA

DC)輸出型(xing)，當需要(yao)控制時(shí)可選擇(ze)模拟 (4- 20 mADC)輸出(chū)型。

2.2  口徑的(de)選擇

    渦街(jie)流量傳(chuan)感器的(de)口徑應(yīng)根據流(liu)速、流量(liàng)來合理(li)選擇🧑🏾‍🤝‍🧑🏼，并(bìng)非一定(ding)要與工(gōng)藝管道(dào)同口徑(jing)。由于渦(wō)街流量(liàng)計流量(liàng)範圍寬(kuan)，因此口(kǒu)徑選擇(zé)主要是(shì)對下限(xian)流量。一(yi)般液體(tǐ)流速下(xia)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(liang)在測量(liang)範圍的(de) 1/2-2／ 3之間(jiān)。一般情(qing)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(suō)空氣、飽(bao)和蒸汽(qi)的流🔞量(liàng)測量範(fan)圍，其他(ta)流體則(ze)需通過(guo)計算選(xuan)擇流量(liàng)計的口(kou)徑，忽略(luè)這♋一點(dian)往往會(hui)造成流(liú)量計使(shǐ)用不正(zhèng)常。

    根據多(duo)次選型(xing)的結果(guo)，筆者認(rèn)爲，适當(dāng)減小流(liú)量計❓口(kǒu)㊙️徑，使沆(hàng)速和雷(léi)諾數增(zeng)大，使儀(yí)表常數(shu)*進入線(xiàn)性☁️，可以(yǐ)提高儀(yi)表的精(jīng)度，也有(yǒu)利于信(xin)号放大(da)器的調(diao)整。

3 . 安   裝

      渦街流(liú)量計應(ying)安裝在(zài)隔熱、通(tōng)風、易維(wei)護的地(dì)方，盡‼️量(liang)安裝在(zài)💋遠離振(zhèn)動源和(he)電磁幹(gàn)擾較強(qiáng)的地方(fāng)，振🌍動存(cun)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(liu)量計在(zài)管道上(shang)可水平(ping)、傾斜或(huò)垂直安(an)裝。安裝(zhuang)♻️位置要(yào)注🐆意，垂(chuí)直安裝(zhuang)時，液體(ti)介質必(bi)須從下(xià)往上流(liu)✔️動：需在(zài)管道上(shang)🚩安裝溫(wen)度、壓力(li)傳感器(qi)或流量(liàng)調節閥(fá)時，應将(jiang)⁉️溫度、壓(yā)🌈力傳感(gǎn)器和調(diào)節閥安(an)裝在流(liú)量計下(xià)遊。

      渦街流(liú)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(pei)管道内(nèi)徑也必(bì)須和渦(wō)街流量(liàng)變送器(qì)内徑一(yi)緻，與管(guan)道🐉連接(jie)的密封(fēng)墊内徑(jìng)要比傳(chuan)感器内(nei)徑略大(da)，不能将(jiāng)密封墊(nian)凸入管(guan)道内。

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

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

    上(shàng)遊管道(dào)形式

    上遊(you)彳孬一(yī)

同(tong)心收縮(suō)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(tóng)一平面(miàn)兩個 9(b彎頭(tóu)     25D    SD

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

調(diào)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(shí)要遠離(lí)強功率(lü)電源🍉線(xiàn)♻️，盡量用(yòng)單獨金(jin)屬保護(hu)套管，接(jie)地要可(kě)靠。

4注意事(shi)項

      爲讓該(gāi)種儀表(biǎo)能夠更(geng)好地服(fu)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(yòng)的實踐(jian)，以下幾(ji)方面應(yīng)引起有(yǒu)關計量(liàng)管理及(ji)使用部(bu)門的足(zu)夠重視(shi)。

4.1 儀(yi)表選型(xing)

      化(huà)工行業(yè)流體種(zhǒng)類較多(duō) f蒸(zheng)汽、煤氣(qi)、水、氫氣(qì)等），輸送(sòng)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(rú)溫度、壓(yā)力、密度(du)、黏度）和(hé)化學性(xing)質⭕（腐🐉蝕(shi)性）差🚶‍♀️異(yi)也很大(dà)，同時流(liú)量的波(bo)動範圍(wei)較大。因(yīn)此👌渦街(jie)流量計(jì)的選型(xíng)是*關，也(ye)是zui重要(yao)的一關(guan)。爲此，在(zài)選型過(guo)程中應(yīng)把🙇🏻握住(zhù)兩💔條基(ji)本原則(ze)：一要保(bao)證生産(chan)安全，二(èr)要保證(zhèng)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(xìng)能要滿(mǎn)足現場(chang)要求，其(qi)次必須(xu)抓實三(san)個選型(xing)參數，即(jí)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(li)（主要用(yong)于選定(dìng)儀表的(de)公稱壓(yā)力等級(ji) 1、工(gong)作壓力(lì) f主(zhu)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(xiào)準）

      目前對(dui)渦街流(liu)量計的(de)現場檢(jian)定還存(cun)在一定(ding)的困難(nán)。對用❓于(yu)大☎️流量(liang)的貿易(yì)計量或(huo)重要的(de)工藝過(guò)程💃控制(zhì)等比較(jiao)重要場(chang)合的流(liú)量計，現(xiàn)場不具(jù)備流量(liang)在線标(biao)🐕校條件(jiàn)的，僅憑(píng)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼生産廠(chǎng)家的出(chu)廠合格(gé)證明不(bú)能判定(ding)💔該表性(xing)能😘是否(fou)合格。因(yīn)此，爲确(què)保儀表(biǎo)在今後(hou)的工作(zuò)👉過程中(zhōng)測量🌈結(jie)果的準(zhǔn)确🔆、可靠(kao)，安裝前(qian)有必要(yào)将其送(song)往有檢(jiǎn)定（校準(zhǔn)）資質的(de)機構進(jìn)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(zhèng)确安裝(zhuang)傳感器(qì)都是非(fei)常重🐉要(yào)⛷️的環節(jiē)，若在安(ān)裝中失(shī)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(néng)❓避免振(zhen)動及高(gāo)溫高熱(re)環境、遠(yuan)離幹擾(rao)😘元件（如(ru)壓縮機(ji)、分離器(qì)、調壓閥(fa)、大小頭(tóu)及彙🏒管(guan)、彎頭等(děng) 1，保(bao)持儀表(biǎo)前後直(zhi)管段同(tong)心及内(nei)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(liàng)計的儀(yí)表系數(shù)是在實(shí)驗室條(tiao)件下校(xiào)驗的，現(xiàn)✨場使用(yòng)時，應對(duì)儀表系(xì)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(shù)設定、組(zǔ)态工作(zuò)以及流(liú)量測量(liang)網絡中(zhong)各種參(cān)數🐉設置(zhi)🔞、軟件設(shè)計應符(fu)合工藝(yì)和流量(liang)計要求(qiu)。

4.5後(hou)期管理(lǐ)

      爲(wèi)保證儀(yí)表長期(qī)工作的(de)準确性(xìng)、可靠性(xìng) f避(bì)免意外(wài)停運和(he)數據丢(diū)失），在渦(wo)街流量(liàng)計投運(yùn)之🍓後⁉️需(xū)加強對(duì)儀表本(ben)身及整(zheng)個流量(liàng)系統各(gè)環節日(ri)常管㊙️理(li)和周期(qi)維護。如(ru)定期抄(chāo)錄計量(liàng)數據（每(měi)天或每(mei)周）、日常(cháng)巡檢，按(an)周期進(jìn)行系統(tong)調校（ 1-2年），檢(jiǎn)查儀表(biao)系數等(děng)。

4.6内(nèi)部維護(hu)

      由(you)于流體(tǐ)髒污或(huo)其它原(yuán)因，需對(dui)儀表的(de)測量腔(qiang)體及其(qi)構件進(jìn)行定期(qī)檢查或(huo)清洗。對(duì)于同規(gui)格的渦(wō)㊙️街流量(liang)計，其漩(xuan)渦發生(sheng)體、導流(liu)體等核(he)心組件(jian)不能互(hu)換，否則(ze)，須重新(xin)标定儀(yi)表計量(liang)系數并(bìng)對其配(pèi)帶的溫(wēn)度及壓(yā)爲傳感(gǎn)器進行(háng)系統校(xiào)正。

5存在問(wèn)題

      由于渦(wō)街流量(liàng)計本質(zhi)上是流(liú)體振動(dòng)型流量(liàng)計，它對(dui)外界振(zhèn)動、流體(tǐ)的流動(dòng)狀态特(te)别敏感(gǎn)。不僅能(neng)感受到(dào)傳感器(qi)受到的(de)渦街🙇🏻力(li)，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(jī)力以🌈及(ji)由于流(liu)體壓力(lì)的變化(hua)，産生👉的(de)随機脈(mo)動壓力(li)等🏃‍♀️，現場(chang)的幹擾(rao)對流量(liang)測量會(huì)産生很(hěn)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(sheng)的橫向(xiang)升力較(jiao)小，檢測(ce)🈲信号微(wēi)弱，極易(yì)受流體(ti)沖擊振(zhen)動噪聲(shēng)和管道(dào)振動噪(zào)聲影響(xiang)。也即，該(gāi)種儀表(biǎo)抗幹擾(rǎo)的能力(lì)還有待(dài)于進一(yi)步提高(gao)。

      另(lìng)外，由于(yu)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(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(dui)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(dìng)方法有(you)待于進(jin)一步探(tàn)索。

6結語

      渦街(jiē)流量計(ji)在我廠(chang)投入使(shǐ)用幾年(nian)來，計量(liang)準确可(ke)靠，運行(háng)穩定，維(wei)護簡易(yì)，在蒸汽(qi)、煤氣計(jì)量中使(shi)用效果(guo)較好。随(suí)🛀🏻着現場(chǎng)總線技(ji)術、智能(neng)儀表技(jì)術及數(shù)字信号(hào)處理技(ji)術的發(fā)展🏃，渦街(jie)流🔞量計(ji)在耐高(gāo)溫、抗震(zhèn)動、微功(gōng)耗等方(fāng)面技術(shù)也日臻(zhēn)成熟，在(zài)化工行(háng)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(chang)廣闊。