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

從(cóng)流量儀表(biǎo)發展狀況(kuàng)看，孔闆流(liu)量應用範(fàn)圍廣：但✂️用(yòng)标準🥰孔闆(pǎn)流量計來(lái)測量流體(ti)流量，仍存(cún)在一些不(bu)足之處。多(duō)年來，人們(men)在努力尋(xun)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(dan)，安裝維護(hù)方便 f與孔闆相(xiàng)比無需導(dao)壓管和三(sān)組閥，減少(shǎo)洩漏、堵塞(sāi)❄️和凍♻️結👄等(deng)現象），壓力(lì)損失較小(xiǎo)（約爲孔闆(pan)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(shi)用流體種(zhǒng)類多（可🍉測(ce)量⭕液體、氣(qi)體🧑🏾‍🤝‍🧑🏼和蒸汽(qi)）、在規定的(de)雷諾數範(fan)圍内儀表(biao)系數不受(shou)流體的溫(wen)度、壓力🤩、黏(nian)度及成分(fen)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(yuan)理

      渦(wō)街流量計(ji)是基于流(liu)體振蕩原(yuán)理的一種(zhong)新型流量(liang)測量儀表(biao)🛀。測量原理(li)如圖 1所示，當在(zai)流體中插(chā)入*動方向(xiàng)垂直的非(fei)線性型柱(zhu)🤩體⭐（旋🧑🏽‍🤝‍🧑🏻渦💰發(fa)🔴生體），在其(qí)下遊側會(huì)交替地産(chan)生二列内(nei)旋的漩渦(wo)🏃🏻列，稱之爲(wèi) “卡門(mén)渦列 ”。

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

    f= StV／ d    (1)

式中(zhong)，

    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(xuán)渦發生體(ti)特征寬度(dù)；

    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(shu) Re<2@104時， S。爲變數(shu)； Re在 2@104 -7 @106的範圍(wéi)内， S。值(zhí)基本上保(bao)持不變，這(zhe)段範圍爲(wèi)流量計的(de)基本測💁量(liang)範圍。

    式 (1)表(biǎo)明，當 d和 St爲(wei)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(liú)體的溫度(du)、壓力、密度(dù)、成分、黏度(dù)等參🛀數無(wu)關。因此，可(kě)以從漩渦(wō)産生的頻(pín)率 f求(qiú)出流體的(de)平均流速(su) v，達到(dao)測量管道(dao)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(ling) =去 =}s，則 Q=f/K。式

中(zhōng)， K爲流(liú)量計的儀(yí)表系數（脈(mo)沖數／升），通(tong)常由實際(jì)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(zuo)用于檢測(ce)體上，使之(zhī)産生交變(biàn)應力，該應(yīng)力作用在(zai)電元📞件上(shang)，産生了與(yu)漩渦🎯頻率(lǜ)相同的交(jiao)變電荷信(xìn)号，通過轉(zhuǎn)換器處理(li)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(dao)二次儀表(biao)，進行累積(ji)、顯示。

2.選擇

渦街流量(liàng)的選型一(yi)般分爲型(xing)号的選擇(zé)和口徑的(de)選擇兩步(bù)。

2.1  型号(hào)的選擇

    根據使(shǐ)用環境和(hé)被測流體(tǐ)選擇不同(tóng)結構的流(liú)量計。當流(liú)量計周圍(wei)環境溫度(dù)低于 60 e時，流量計(ji)可選擇組(zǔ)合型，當流(liú)量計周圍(wei)環境溫度(dù)高于 60 e時，需選擇(zé)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(jí)選擇隔爆(bào)型或本安(an)型。一般環(huán)境選擇一(yi)般型。

    根據采集(jí)信号要求(qiú)選擇不同(tong)的輸出形(xing)式，當需要(yào)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(chu)型，當需要(yào)控制時可(ke)選擇模拟(ni) (4- 20 mADC)輸出(chū)型。

2.2  口(kou)徑的選擇(ze)

    渦街(jie)流量傳感(gǎn)器的口徑(jìng)應根據流(liu)速、流量來(lai)合理選擇(ze)，并非一定(dìng)要與工藝(yi)管道同口(kǒu)徑。由于渦(wō)街流量計(jì)流量範圍(wéi)寬，因♉此口(kou)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(ti)在 4-5 m/s範(fàn)圍内選用(yòng)，正常流量(liàng)在測量範(fan)圍的 1/2-2／ 3之間(jian)。一般情況(kuang)下流量計(ji)生産廠家(jiā)提供的選(xuan)型樣本隻(zhī)給出‼️了常(cháng)用流體水(shuǐ)、壓縮空氣(qi)、飽和蒸汽(qi)的流量測(cè)量範圍，其(qí)他流體則(ze)需通過計(ji)算選擇流(liú)量計的口(kou)徑☔，忽略這(zhè)一點往往(wǎng)會造成流(liú)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(shi)沆速和雷(lei)諾數增大(da)，使儀表常(cháng)數*進入線(xian)性，可以提(tí)高儀表的(de)精度，也有(yǒu)利于信号(hào)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(an)🐅裝在遠🙇🏻離(lí)振動源和(he)電磁幹擾(rao)較強的地(dì)方，振📱動存(cún)在的地方(fāng)必須采用(yòng)減振裝置(zhì)，減少管道(dào)受振動的(de)影響。

      渦街流量(liàng)計在管道(dào)上可水平(ping)、傾斜或垂(chui)直安裝。安(an)✉️裝位置要(yao)注意，垂直(zhí)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(dù)、壓力傳感(gǎn)器或流量(liàng)調節閥時(shí)，應将溫度(dù)、壓力傳感(gan)器和調❌節(jie)閥安裝在(zai)㊙️流量計下(xia)遊。

      渦(wo)街流量計(ji)前後必須(xu)有足夠長(zhǎng)的直管段(duan)，具體要求(qiu)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(dao)連接的密(mì)封墊内徑(jing)要比傳感(gǎn)器内徑略(luè)🔱大，不🚶能将(jiang)密封墊凸(tu)入管道内(nei)。

    表 1  上遊管(guǎn)道形式與(yu)直管段長(zhang)度要求

    直管段(duàn)長度要求(qiú) fzui少）

    上遊管(guan)道形式

    上遊彳(chì)孬一

同心收縮(suo)全開閥門(men)     15 D    5D

一個(ge) 9(b彎頭(tou)     20D    SD

同心(xin)擴管     25D    SD

同一平面(mian)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(bàn)開閥門     50D    SD

      流量計(jì)供電電源(yuán)爲 + 24VDC,連(lian)接線要用(yòng)屏蔽的信(xìn)号電纜，布(bù)線時要遠(yuan)離強功率(lǜ)電源線，盡(jìn)量用單獨(dú)金屬保護(hu)套管，接地(di)要可靠。

4注意事(shi)項

      爲(wei)讓該種儀(yí)表能夠更(gèng)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(yong)的實踐，以(yi)下幾方面(miàn)應引起有(yǒu)關計量管(guan)理及使用(yong)部門的足(zu)夠重視。

4.1 儀表選(xuǎn)型

      化(hua)工行業流(liú)體種類較(jiào)多 f蒸(zheng)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(dù)、壓力、密度(dù)、黏度）和化(huà)學性💚質（腐(fǔ)蝕性）差異(yi)也很大，同(tong)時流量的(de)波動範圍(wei)較大🏒。因此(ci)渦街流量(liang)計的選型(xing)是*關，也是(shi)zui重要的一(yi)關。爲此，在(zai)選型過程(chéng)中應把握(wo)住兩🈲條基(jī)本原則：一(yī)要保證生(shēng)産安全，二(èr)要保證使(shǐ)用精度。化(huà)工行業首(shou)先考🌈慮渦(wo)街流量💯計(jì)的防爆性(xing)💃🏻能要滿足(zu)現🧑🏽‍🤝‍🧑🏻場要求(qiú)，其次必須(xū)抓實三個(gè)✂️選型參數(shu)，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(gui)格 1、被(bèi)測介質的(de)設計壓力(lì)（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(xuǎn)定儀表壓(ya)力傳感器(qi)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(yī)定的困難(nán)🔱。對用于大(da)流量的貿(mao)易計量或(huo)重要的工(gong)藝過程控(kòng)制等比📞較(jiào)重要場🧡合(he)的🐅流量計(jì)，現場不具(ju)備流量在(zai)線标校條(tiao)件的，僅憑(píng)生産廠家(jia)的出廠合(hé)格證明不(bu)能判定該(gai)表性能是(shì)否合格👨‍❤️‍👨。因(yīn)此，爲确💰保(bǎo)儀表在今(jin)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(jian)定（校準🔴）資(zi)質的機構(gòu)進行檢定(dìng)（校準 1。

4.3工藝(yi)安裝

    正确選擇(zé)安裝點和(hé)正确安裝(zhuāng)傳感器都(dou)是非常重(zhòng)要的環🤟節(jiē)㊙️，若在安裝(zhuāng)中失誤，輕(qīng)者影響測(cè)量準确度(du)，重者影響(xiang)儀表使用(yong)🔞壽命，導緻(zhi)損壞儀表(biǎo)。要盡可能(neng)⭐避免振動(dòng)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(dà)小頭及彙(huì)管、彎頭等(deng) 1，保持(chi)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(xiang)流體等。

4.4參數設(shè)置

     流(liu)量計的儀(yi)表系數是(shi)在實驗室(shì)條件下校(xiào)驗的，現👅場(chǎng)使🔞用時，應(yīng)對儀表系(xì)數進行修(xiu)正。對配套(tao)二次儀🌂表(biao)（智能流量(liang)積算儀 1的參數(shù)設定、組态(tài)工作以及(jí)流量測量(liàng)網絡中各(gè)種參數設(shè)置、軟件設(she)計應符合(he)工藝和流(liu)量計要求(qiu)。

4.5後期(qi)管理

      爲保證儀(yí)表長期工(gong)作的準确(què)性、可靠性(xìng) f避免(mian)意外停運(yun)和數據丢(diu)失），在渦街(jie)流量計投(tou)運之🤞後需(xū)加強對🥰儀(yí)表本身及(jí)整個流量(liàng)系統各環(huán)節日常管(guan)理和周期(qī)維護。如定(ding)期抄錄計(ji)量數據（每(mei)天或每周(zhōu)）、日常巡檢(jian)，按周期📐進(jin)行系統調(diào)校（ 1-2年(nian)），檢查儀表(biao)系數等。

4.6内部維(wéi)護

      由(you)于流體髒(zāng)污或其它(tā)原因，需對(dui)儀表的測(cè)量腔體及(jí)其♻️構件進(jìn)行定期檢(jian)查或清洗(xi)。對于同規(guī)格的渦街(jiē)流🆚量計，其(qi)漩😄渦發👅生(shēng)體、導流體(tǐ)等核心組(zu)件不能互(hù)換，否則，須(xu)重💰新标定(dìng)儀表計量(liàng)系數📧并對(duì)其配帶的(de)溫度及壓(ya)爲傳感器(qi)進行系統(tong)校正。

5存在問題(ti)

      由于(yú)渦街流量(liàng)計本質上(shàng)是流體振(zhèn)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(dào)🐉傳感器受(shou)到的渦街(jiē)力，還可以(yi)感受到傳(chuán)感器受到(dao)的其它力(lì)，如管道振(zhèn)動、管道流(liú)體的沖擊(jī)力以及由(yóu)于流體壓(yā)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(hen)大的影響(xiang)。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(xiao)，檢測信号(hào)微🐇弱，極易(yi)受流體沖(chong)擊振動噪(zào)聲和♊管道(dao)振動噪聲(shēng)影響。也即(ji)，該種儀表(biǎo)抗幹擾的(de)能力還有(yǒu)待于🏃🏻進一(yī)步提高🌈。

      另外，由(yóu)于渦街流(liú)量計投放(fàng)市場的時(shi)間較短，儀(yí)表的可靠(kào)性和穩定(dìng)性還有待(dai)于各種複(fú)雜工況的(de)檢驗：測量(liàng)精度對📐流(liu)态及介質(zhi)髒污的敏(mǐn)感程度有(you)待于研究(jiu)：現場檢定(dìng)方法有待(dài)于進一步(bu)👣探索。

6結語

      渦街流量(liang)計在我廠(chang)投入使用(yòng)幾年來，計(jì)量準确可(ke)靠，運行穩(wěn)定，維護簡(jian)易，在蒸汽(qi)、煤氣計量(liàng)中使用效(xiao)果較好。随(suí)着現場總(zong)線技🌐術、智(zhi)能儀表技(jì)術及數字(zì)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻信号處理(li)技術💰的發(fa)展，渦街流(liú)量計在📐耐(nai)高溫、抗震(zhen)👄動、微功耗(hào)等方面技(ji)術也日臻(zhen)成熟，在化(hua)工行業流(liú)量測量中(zhōng)發揮的作(zuò)用越來越(yuè)大，應用前(qian)景非常廣(guǎng)闊。