渦街流(liu)量計在(zai)化工行(háng)業流量(liang)測量中(zhōng)的應用(yong)

從(cong)流量儀(yí)表發展(zhǎn)狀況看(kàn)，孔闆流(liú)量應用(yong)範圍廣(guǎng)：但用标(biao)準孔闆(pan)流量計(ji)來測量(liang)流體流(liu)量，仍存(cún)在一些(xiē)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻不足㊙️之(zhī)處。多年(nián)來，人們(men)在努力(li)尋找可(ke)靠、的流(liu)量計用(yòng)于流量(liàng)計量，發(fā)現渦街(jie)流量計(jì)結構❌簡(jiǎn)單，安裝(zhuāng)維護方(fāng)便 f與孔闆(pǎn)相比無(wú)需導壓(yā)管和三(san)組閥，減(jiǎn)少洩漏(lou)、堵塞和(he)凍結等(deng)👄現象），壓(yā)力損失(shi)較小（約(yue)爲孔闆(pǎn)流量計(ji)的 1/ 4- 1/2），量程範(fàn)圍寬，量(liang)程比可(kě)達 20BI(孔闆爲(wèi) 3BI)，測(ce)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(jù)🈲有使用(yòng)壽命長(zhang)、性能穩(wen)定、适用(yong)流體種(zhong)類多（可(kě)測量♌液(yè)體、氣體(tǐ)💃和蒸💘汽(qì)）、在規定(dìng)的雷諾(nuo)數範圍(wéi)内儀表(biao)系數㊙️不(bu)受流體(ti)的溫度(du)、壓力、黏(nián)度及成(cheng)分變化(huà)的影響(xiang)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(jie)流量計(ji)是基于(yú)流體振(zhèn)蕩原理(li)的一種(zhǒng)新型流(liú)量測量(liang)儀表。測(cè)量原理(lǐ)如圖 1所示(shì)，當在流(liu)體中插(chā)入*動方(fang)向垂直(zhi)的非線(xiàn)性型柱(zhu)🤩體（旋渦(wo)😍發生體(ti)），在其下(xia)遊側會(hui)交替地(di)産生二(er)列内旋(xuán)的漩渦(wō)列，稱之(zhī)爲🏃🏻‍♂️ “卡門渦(wo)列 ”。

      在(zài)一定的(de)雷諾數(shù)範圍内(nèi)，漩渦的(de)釋放頻(pin)率 f與流過(guo)漩渦發(fa)生體的(de)流體平(ping)均速度(dù) v及(jí)漩渦發(fa)生體特(te)征寬度(dù) d有(you)關，可用(yong)下式表(biǎo)示：

    f= StV／ d    (1)

式(shì)中，

    f)))漩渦的(de)釋放頻(pín)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(zhēng)寬度；

    St)))斯特(te)羅哈數(shu) s trouhal(無(wú)量綱常(cháng)數 )。

    S．的(de)值與漩(xuan)渦發生(shēng)體寬度(du) d和(hé)雷諾數(shù) Re有(yǒu)關。

當雷諾(nuo)數 Re<2@104時， S。爲變數(shù)； Re在(zài) 2@104 -7 @106的(de)範圍内(nèi)， S。值(zhí)基本上(shang)保持不(bú)變，這段(duàn)範圍爲(wèi)流量計(ji)的基本(běn)測量範(fan)圍。

    式 (1)表明，當(dang) d和(hé) St爲(wèi)定值時(shi)，漩渦産(chǎn)生的頻(pin)率 f與流體(ti)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(du)、成分、黏(nián)度等參(cān)數無關(guān)。因此，可(kě)以從漩(xuan)渦産生(shēng)的頻率(lǜ) f求(qiú)出流體(tǐ)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(wèi)管道的(de)截面積(jī)。

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

中(zhōng)， K爲(wei)流量計(ji)的儀表(biǎo)系數（脈(mo)沖數／升(shēng)），通常由(yóu)實際流(liu)量試驗(yàn)🆚求出♋。

     由于(yu)漩渦發(fā)生體兩(liǎng)側交替(tì)産生漩(xuan)渦，該漩(xuán)渦力作(zuo)🛀🏻用于檢(jian)測體上(shang)，使之産(chǎn)生交變(bian)應力，該(gai)應力作(zuo)用在電(diàn)元件上(shàng)，産生📐了(le)與漩渦(wō)頻率相(xiàng)同的交(jiāo)變電荷(he)信号，通(tōng)過轉換(huan)器🈚處理(lǐ)後，輸出(chu)與漩渦(wō)頻率柏(bai)同的脈(mo)沖信号(hao)或與流(liú)量成正(zheng)比的 4- 20 mA DC信号(hào)到二次(cì)儀表，進(jin)行累積(jī)、顯示。

2.選擇(ze)

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(jing)的選👌擇(ze)⭐兩🧑🏽‍🤝‍🧑🏻步。

2.1  型号(hào)的選擇(zé)

    根(gen)據使用(yong)環境和(hé)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(du)低于 60 e時，流(liú)量計可(kě)選擇組(zu)合型，當(dāng)流量計(ji)周圍環(huán)境溫度(dù)高于 60 e時，需(xu)選擇分(fen)離型。

    當使(shi)用環境(jìng)爲易燃(rán)易爆場(chang)合時根(gēn)據防爆(bào)等級選(xuan)擇隔🐆爆(bào)型🈲或本(ben)安型。一(yi)般環境(jing)選擇一(yi)般型。

    根據(jù)采集信(xin)号要求(qiu)選擇不(bú)同的輸(shū)出形式(shì)，當需要(yào)流💘量累(lei)積♌時🐕可(ke)選擇脈(mò)沖輸出(chū)型或模(mo)拟 ( 4- 20 mA

DC)輸出型(xing)，當需要(yao)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(jie)流量傳(chuán)感器的(de)口徑應(ying)根據流(liu)速、流量(liàng)來合理(lǐ)選擇🌈，并(bing)非一定(ding)要與工(gong)藝管道(dào)同口徑(jing)。由于渦(wo)街流量(liàng)計流量(liang)🈚範圍寬(kuan)，因此口(kou)徑選擇(ze)主要是(shì)對下限(xian)流量。一(yi)般液體(ti)流🌏速下(xià)限爲 0.5 m/s，氣體(ti)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(qíng)況下流(liu)量計生(sheng)産廠家(jiā)提供的(de)選型樣(yàng)本隻給(gei)出了常(chang)用流體(ti)水、壓縮(suo)空氣、飽(bǎo)和蒸汽(qi)的流量(liàng)測量範(fàn)圍，其☔他(tā)流體則(zé)🍉需通過(guo)計算選(xuǎn)擇流量(liàng)計的口(kou)徑，忽略(lue)這一點(dian)往㊙️往會(huì)造成流(liu)量計使(shi)用不正(zhèng)常。

    根據多(duō)次選型(xing)的結果(guǒ)，筆者認(rèn)爲，适當(dāng)減小流(liu)量計❌口(kǒu)👄徑，使沆(hang)速🌈和雷(lei)諾數增(zēng)大，使儀(yi)表常數(shu)*進入線(xiàn)性，可以(yi)🔱提高儀(yi)表的精(jīng)度，也🥵有(you)利于信(xin)号放大(da)器的調(diào)整。

3 . 安   裝

      渦街流(liu)量計應(yīng)安裝在(zài)隔熱、通(tōng)風、易維(wei)護的地(dì)方，盡量(liàng)安裝在(zài)遠離振(zhen)動源和(hé)電磁幹(gàn)擾較強(qiáng)的地方(fang)，振動存(cún)㊙️在的地(di)方必須(xū)采用🔞減(jian)振裝置(zhì)，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(píng)、傾斜或(huò)垂直安(an)裝。安😍裝(zhuang)位置要(yao)💃注意，垂(chui)直安裝(zhuang)時，液體(tǐ)介質必(bì)須從下(xia)往上流(liu)🚩動：需在(zài)管道上(shàng)安裝🌈溫(wēn)度、壓力(li)傳感器(qì)或流量(liàng)💋調節閥(fa)🧡時，應将(jiang)溫度、壓(yā)力傳感(gan)器和調(diao)節閥安(an)裝在流(liú)量計下(xià)遊。

      渦街流(liu)量計前(qian)後必須(xū)有足夠(gòu)長的直(zhi)管段，具(jù)體要求(qiu)見表 1。所配(pèi)管道内(nei)徑也必(bì)須和渦(wo)街流量(liang)變送器(qi)内徑一(yī)緻，與管(guǎn)道連接(jie)的密封(feng)墊内徑(jing)要比傳(chuan)感器内(nèi)徑略大(dà)，不能将(jiang)👅密封墊(niàn)凸入管(guǎn)道内。

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

    直(zhí)管段長(zhang)度要求(qiu) fzui少(shao)）

    上(shang)遊管道(dao)形式

    上遊(you)彳孬一(yi)

同(tóng)心收縮(suō)全開閥(fa)門     15 D    5D

一個 9(b彎頭(tóu)     20D    SD

同(tóng)心擴管(guan)     25D    SD

同(tong)一平面(mian)兩個 9(b彎頭(tou)     25D    SD

不(bú)同平面(miàn)兩個 9(b彎頭(tóu)     40D    5D

調(diao)節閥半(ban)開閥門(mén)     50D    SD

      流(liú)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(shi)要遠離(li)強功率(lǜ)電源線(xiàn)，盡❌量用(yòng)單獨金(jin)屬保護(hu)套管，接(jiē)地要可(ke)靠。

4注意事(shi)項

      爲讓該(gāi)種儀表(biao)能夠更(gèng)好地服(fú)務于化(hua)工行業(yè)流量計(ji)量工作(zuò)，根據我(wo)廠近幾(jǐ)年應用(yòng)的實踐(jiàn)，以下幾(jǐ)方面應(yīng)引起有(you)關計量(liàng)管理及(jí)使用部(bu)門的足(zu)夠重視(shì)。

4.1 儀(yi)表選型(xing)

      化(huà)工行業(yè)流體種(zhǒng)類較多(duo) f蒸(zhēng)汽、煤氣(qì)、水、氫氣(qi)等），輸送(song)流體的(de)管線粗(cu)細差别(bié)很大 (DN15 -DN300)，流體(tǐ)的物理(lǐ)性質（如(ru)溫度、壓(yā)力、密度(dù)、黏度）和(he)化學性(xing)質（腐蝕(shi)🙇🏻性）差異(yì)也很大(da)，同時流(liu)量的波(bo)動範圍(wei)較大。因(yīn)此渦街(jiē)👌流量🍉計(ji)的選型(xíng)是*關，也(yě)是zui重要(yao)的一關(guan)。爲此，在(zài)選型過(guò)程中應(ying)把握住(zhù)兩⁉️條基(jī)本原則(zé)：一要保(bǎo)證生産(chǎn)安💋全，二(er)要保證(zheng)使用精(jīng)度。化工(gong)行業首(shou)先考💃🏻慮(lü)渦街流(liu)量計的(de)防爆性(xing)能要滿(man)足現場(chang)要求，其(qi)次必須(xū)抓實三(san)個選型(xíng)參數，即(jí)近💔期和(hé)遠期的(de)zui大、zui小及(ji)🤩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(shè)計壓力(li)（主要用(yong)于選定(ding)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(yú)選定儀(yi)表壓力(lì)傳感器(qì)的壓力(li)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(nan)❓。對用于(yu)大🐇流量(liàng)的貿易(yì)計量或(huo)重要的(de)工藝過(guò)程控制(zhi)等比🌈較(jiào)重🔴要場(chang)合的🥵流(liu)量計，現(xiàn)場不具(jù)備流量(liàng)在線标(biāo)校條件(jiàn)的，僅憑(ping)生産廠(chǎng)家的出(chū)廠合格(gé)證明不(bú)能判定(dìng)該表性(xing)能是否(fǒu)合格🌈。因(yīn)此，爲确(què)保儀表(biao)在💞今後(hòu)的工作(zuo)🌍過程中(zhong)測量♊結(jie)果的準(zhǔn)确❤️、可靠(kao)，安裝前(qián)有必要(yao)将其送(sòng)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(xuan)擇安裝(zhuāng)點和正(zheng)确安裝(zhuāng)傳感器(qi)都是非(fei)常重要(yao)的環節(jiē)，若💋在安(an)裝中失(shi)誤，輕者(zhě)影響測(cè)量準确(que)度🧡，重者(zhě)影響🌈儀(yí)表使用(yòng)壽命，導(dǎo)緻損壞(huai)儀表。要(yào)盡可能(neng)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(fa)、大小頭(tou)及彙管(guan)、彎頭等(děng) 1，保(bao)持儀表(biao)前後直(zhi)管段同(tong)心及内(nei)壁光滑(huá)平直，保(bao)證被測(ce)介質爲(wèi)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(shu)是在實(shi)驗室條(tiáo)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(èr)次儀✔️表(biao)（智能流(liu)量積算(suan)儀 1的參數(shu)設定、組(zu)态工作(zuo)以及流(liu)量測量(liàng)網絡中(zhong)各種參(cān)數設置(zhi)、軟件設(she)計應符(fú)合工藝(yì)和流量(liang)計要求(qiu)。

4.5後(hòu)期管理(li)

      爲(wèi)保證儀(yí)表長期(qī)工作的(de)準确性(xing)、可靠性(xìng) f避(bi)免意外(wai)停運和(he)數據丢(diu)失），在渦(wō)街流量(liang)計投運(yùn)之✍️後需(xū)加強對(dui)儀表本(běn)身及整(zhěng)個流量(liàng)系統各(ge)環節日(rì)常管📐理(lǐ)和周期(qī)👌維護。如(ru)定期抄(chāo)錄計量(liang)數據（每(mei)天或🏃🏻每(měi)周）、日常(chang)巡檢🧑🏾‍🤝‍🧑🏼，按(an)周期進(jìn)行系統(tǒng)調校（ 1-2年），檢(jiǎn)查儀表(biǎo)系數等(děng)。

4.6内(nèi)部維護(hu)

      由(yóu)于流體(ti)髒污或(huò)其它原(yuan)因，需對(dui)儀表的(de)測量腔(qiāng)體及其(qí)構件進(jìn)行定期(qī)檢查或(huò)清洗。對(duì)于同規(guī)格的渦(wo)街流量(liang)計，其漩(xuán)渦發生(shēng)體、導流(liú)體等核(he)心組件(jiàn)不能互(hu)換，否則(ze)，須重新(xīn)标定儀(yí)表計量(liang)系數🌈并(bìng)對其配(pei)帶✉️的溫(wēn)度及壓(ya)爲傳感(gan)器進行(hang)系✍️統校(xiao)正。

5存在問(wèn)題

      由于渦(wō)街流量(liang)計本質(zhì)上是流(liú)體振動(dòng)型流量(liang)計，它對(duì)外🔴界振(zhèn)☁️動、流體(tǐ)的流動(dong)狀态特(tè)别敏感(gǎn)。不僅能(neng)感受到(dào)傳感器(qi)受到的(de)♋渦街力(lì)，還可以(yǐ)感受到(dào)傳感器(qi)受到的(de)其它力(li)，如管道(dào)振動、管(guan)🔴道流體(ti)的沖擊(jī)力以及(jí)由于流(liú)體壓力(lì)的🧡變化(huà)，産生的(de)随機脈(mò)動壓力(li)等，現場(chǎng)的幹擾(rao)對流量(liàng)測量會(huì)産生很(hěn)大的影(ying)響。特别(bie)是在小(xiǎo)流量⛷️測(cè)量時，由(yóu)于小流(liú)量産生(shēng)的橫向(xiàng)升力較(jiao)小，檢測(cè)👈信号微(wēi)弱，極易(yi)受流體(ti)沖擊振(zhèn)動噪聲(sheng)和管道(dao)振動噪(zào)聲影響(xiǎng)。也即，該(gai)種儀表(biao)抗幹擾(rǎo)的能力(lì)❌還有待(dai)于進一(yī)步提高(gao)。

      另(ling)外，由于(yú)渦街流(liu)量計投(tóu)放市場(chǎng)的時間(jian)較短，儀(yi)表⭕的可(ke)靠性和(he)穩定性(xing)還有待(dài)于各種(zhǒng)複雜工(gong)況的檢(jian)驗：測量(liang)精度對(dui)流态及(jí)介質髒(zang)污的敏(mǐn)感程度(du)有待🚶‍♀️于(yu)研究：現(xiàn)場檢定(ding)方法有(you)待于🛀🏻進(jin)一步💰探(tàn)索。

6結語

      渦街(jie)流量計(ji)在我廠(chang)投入使(shi)用幾年(nian)來，計量(liàng)準确可(kě)🚩靠，運行(háng)穩定，維(wei)護簡易(yi)，在蒸汽(qi)、煤氣計(ji)量中使(shi)用效果(guǒ)較好。随(suí)着現場(chǎng)總線技(jì)術、智能(néng)儀表技(ji)術及數(shù)字信号(hào)處理技(ji)術的發(fā)展，渦街(jiē)流量計(jì)在🌐耐高(gao)溫、抗震(zhen)動、微功(gong)耗等方(fāng)面技術(shù)也日臻(zhēn)成熟，在(zai)化工行(háng)業流🆚量(liang)測量中(zhōng)發揮的(de)作用越(yue)來越大(da)，應用前(qian)景非常(chang)廣闊。