渦街流量計(ji)在化工行業(yè)流量測量中(zhong)的應用

從流量儀表(biao)發展狀況看(kàn)，孔闆流量應(yīng)用範圍廣：但(dan)用标準孔闆(pan)流量計來測(cè)量流體流量(liàng)，仍存在一些(xie)🐅不足❄️之處。多(duō)年🧑🏽‍🤝‍🧑🏻來，人們在(zai)努力尋找可(ke)靠、的流量計(ji)用于流量計(ji)量☔，發現渦街(jie)流量計結構(gòu)簡單，安裝維(wéi)護方便 f與孔闆相比(bi)無需導壓管(guan)和三組閥，減(jiǎn)少洩漏、堵塞(sai)和凍結等現(xian)象），壓力損失(shī)較小（約爲孔(kong)闆流量計的(de) 1/ 4- 1/2），量程範(fan)圍寬，量程比(bǐ)可達 20BI(孔(kong)闆爲 3BI)，測(cè)量精度比孔(kong)闆流量計高(gao)。除此之外，渦(wo)街流量計還(hai)具有✍️使用壽(shòu)命長、性能穩(wěn)定、适用流體(tǐ)種類多（可測(ce)量液體、氣體(ti)和蒸汽）、在規(gui)定的雷諾數(shu)範圍内儀表(biao)系數💃不受流(liú)體的溫度、壓(yā)力、黏度及成(chéng)分變化的影(ying)響等特點，已(yi)越來越受到(dào)人們的青睐(lài)。

1工作原(yuan)理

      渦街(jiē)流量計是基(ji)于流體振蕩(dang)原理的一種(zhong)新型流量測(cè)量儀表。測量(liang)原理如圖 1所示，當在(zài)流體中插入(ru)*動方向垂直(zhí)的非線性型(xing)柱體（旋㊙️渦發(fā)生體），在其下(xià)遊側會交替(ti)地産生二列(liè)内旋的漩渦(wō)列，稱⭐之爲💰 “卡門渦列(lie) ”。

      在(zài)一定的雷諾(nuo)數範圍内，漩(xuan)渦的釋放頻(pin)率 f與流(liu)過漩渦發生(shēng)體的流體平(píng)均速度 v及漩渦發生(sheng)體特征寬度(du) d有關，可(kě)用下式表示(shì)：

    f= StV／ d    (1)

式(shì)中，

    f)))漩渦(wo)的釋放頻率(lǜ)；

    v》 )流(liu)過漩渦發生(sheng)體的流體平(ping)均速度；

    d》 )漩渦發(fa)生體特征寬(kuan)度；

    St)))斯特(tè)羅哈數 s trouhal(無量綱常數(shù) )。

    S．的(de)值與漩渦發(fa)生體寬度 d和雷諾數(shù) Re有關。

當雷諾數(shù) Re<2@104時， S。爲變數； Re在 2@104 -7 @106的範(fàn)圍内， S。值(zhí)基本上保持(chi)不變，這段範(fàn)圍爲流量計(jì)的基本測量(liàng)範圍。

    式(shì) (1)表明，當(dāng) d和 St爲定值時，漩(xuán)渦産生的頻(pin)率 f與流(liu)體的平均流(liu)速 v成正(zhèng)比而與流體(tǐ)的溫度、壓力(li)、密度、成分、黏(nián)度等參數無(wu)關。因此，可以(yi)從漩渦産生(sheng)的頻率 f求出流體的(de)平均流速 v，達到測量(liàng)管道内流體(tǐ)的流量 Q的目的。

    v=f Sd    (2)

    Q= vS=f Sd    (3)

    式（ 31中 S爲管道的(de)截面積。

    Sds爲常數，令 =去 =}s，則(zé) Q=f/K。式

中， K爲流(liú)量計的儀表(biǎo)系數（脈沖數(shù)／升），通常由實(shi)際流量試🌈驗(yàn)求出。

     由(yóu)于漩渦發生(sheng)體兩側交替(tì)産生漩渦，該(gāi)漩渦力作用(yòng)于檢測🆚體上(shàng)，使之産生交(jiao)變應力，該應(ying)力作用在電(dian)元🥵件上🌈，産生(shēng)了與☀️漩渦頻(pín)率相同的交(jiao)變電荷信💜号(hao)，通過轉換器(qi)⭐處理後🧑🏽‍🤝‍🧑🏻，輸出(chū)與漩渦頻率(lü)柏同的脈沖(chong)信号或‼️與流(liú)量成正比的(de) 4- 20 mA DC信号到(dào)二次儀表，進(jin)行累積、顯示(shi)。

2.選擇

渦街流量(liàng)的選型一般(ban)分爲型号的(de)選擇和口徑(jìng)的選擇兩步(bu)。

2.1  型号的(de)選擇

    根(gen)據使用環境(jìng)和被測流體(tǐ)選擇不同結(jie)構的流量計(jì)。當流量計周(zhou)圍環境溫度(du)低于 60 e時(shi)，流量計可選(xuan)擇組合型，當(dāng)流量計周圍(wei)環境溫度高(gāo)于 60 e時，需(xu)選擇分離型(xing)。

    當使用(yòng)環境爲易燃(ran)易爆場合時(shí)根據防爆等(děng)級選擇隔爆(bao)型或本安型(xíng)。一般環境選(xuǎn)擇一般型。

    根據采集(jí)信号要求選(xuan)擇不同的輸(shū)出形式，當需(xū)要✌️流量☔累積(jī)時可選擇脈(mo)沖輸出型或(huo)模拟 ( 4- 20 mA

DC)輸(shū)出型，當需要(yào)控制時可選(xuǎn)擇模拟 (4- 20 mADC)輸出型。

2.2  口徑的選擇(zé)

    渦街流(liu)量傳感器的(de)口徑應根據(ju)流速、流量來(lái)合理🤞選🔴擇，并(bìng)非一定要與(yu)工藝管道同(tong)口徑。由于渦(wō)街流量計流(liu)量範圍🌈寬，因(yīn)此口徑選擇(ze)主要是對下(xia)限流量。一般(bān)液體流速下(xià)限✨爲 0.5 m/s，氣(qi)體在 4-5 m/s範(fàn)圍内選用，正(zhèng)常流量在測(ce)量範圍的 1/2-2／ 3之間(jiān)。一般情況下(xià)流量計生産(chan)廠家提供的(de)選型樣本隻(zhī)給出🍉了常用(yòng)流體水、壓縮(suo)空氣、飽和蒸(zheng)汽的流量測(ce)量範圍，其他(tā)流體則需通(tōng)過計算選擇(zé)流量計的口(kǒu)徑，忽略這一(yī)點往往會造(zào)成流量計使(shi)用不正常。

    根據多次(ci)選型的結果(guǒ)，筆者認爲，适(shi)當減小流量(liang)計口徑❗，使沆(hàng)速和雷諾數(shù)增大，使儀表(biao)常數*進入線(xian)性♌，可以提高(gao)儀表的精🚩度(du)，也有利于信(xin)号放大器的(de)調🔞整。

3 . 安(an)   裝

      渦街流量計(ji)應安裝在隔(ge)熱、通風、易維(wéi)護的地方，盡(jìn)量安裝在遠(yuǎn)離振動源和(he)電磁幹擾較(jiao)強的地方，振(zhen)動存🧡在的地(dì)方必須采用(yòng)✂️減振裝置，減(jian)少管道受振(zhen)動的影響。

      渦街流量(liang)計在管道上(shang)可水平、傾斜(xié)或垂直安裝(zhuāng)。安裝位置要(yao)注意，垂直安(an)裝時，液體介(jiè)質必須從下(xià)往上流動：需(xu)♻️在管道上安(ān)裝溫度、壓力(li)傳感器或流(liu)量調節閥時(shí)，應将溫度、壓(ya)力傳感🈲器和(he)調節閥安裝(zhuang)在流量計下(xià)遊。

      渦街(jie)流量計前後(hou)必須有足夠(gòu)長的直管段(duàn)，具體要求見(jian)❄️表💛 1。所配(pei)管道内徑也(yě)必須和渦街(jiē)流量變送器(qì)内徑一緻，與(yǔ)☀️管道㊙️連接的(de)密封墊内徑(jing)要比傳感器(qì)内徑略⭕大，不(bu)能将密封墊(niàn)凸入管道内(nèi)。

    表 1  上遊管道形(xíng)式與直管段(duan)長度要求

    直管段長(zhang)度要求 fzui少）

    上遊(yóu)管道形式

    上遊彳孬(nāo)一

同心(xīn)收縮全開閥(fá)門     15 D    5D

一個(gè) 9(b彎頭     20D    SD

同心擴管(guǎn)     25D    SD

同一平(píng)面兩個 9(b彎頭     25D    SD

不(bu)同平面兩個(ge) 9(b彎頭     40D    5D

調節閥半(ban)開閥門     50D    SD

      流量計供電(diàn)電源爲 + 24VDC,連接線要用(yong)屏蔽的信号(hao)電纜，布線時(shí)要遠離強功(gong)率電源線🈲，盡(jin)量用單獨金(jin)屬保護套管(guan)，接地要可靠(kào)。

4注意事(shi)項

      爲讓(rang)該種儀表能(neng)夠更好地服(fú)務于化工行(háng)業流量計量(liàng)工作，根據我(wǒ)廠近幾年應(yīng)用的實踐，以(yǐ)下幾方面應(yīng)引起有關計(jì)量管理及使(shǐ)用部門的足(zú)夠重視。

4.1 儀表選型

      化工行業(ye)流體種類較(jiao)多 f蒸汽(qì)、煤氣、水、氫氣(qi)等），輸送流體(ti)的管線粗細(xi)差别很大☀️ (DN15 -DN300)，流體的物(wù)理性質（如溫(wēn)度、壓力、密度(du)、黏度）和化學(xué)性質（腐蝕性(xìng)🈚）差㊙️異也很大(da)，同時流量的(de)波動範圍較(jiao)大。因此渦街(jiē)流量計的選(xuǎn)型是*關，也是(shi)zui重要的一關(guān)。爲此，在選型(xíng)過程中應把(bǎ)握住兩條基(jī)本原則：一要(yào)保證生産安(ān)全，二要保證(zhèng)使用精度。化(hua)工行業首先(xian)考慮渦街流(liú)量💯計的防爆(bào)性能要滿足(zu)現🔴場要求，其(qí)次必須抓實(shi)三♌個選型參(cān)數，即近期和(he)遠期的zui大、zui小(xiǎo)及常用瞬時(shi)流量（主要用(yòng)于選定儀表(biǎo)的大小規格(ge) 1、被測介(jiè)質的設計壓(yā)力（主要用于(yu)選定儀表的(de)公稱壓力等(deng)級 1、工作(zuo)壓力 f主(zhu)要用于選定(ding)儀表壓力傳(chuán)感器的壓力(li)等級 1。

4.2 檢定（校準(zhun)）

      目前對(dui)渦街流量計(jì)的現場檢定(dìng)還存在一定(ding)的困難。對用(yong)于大流量的(de)貿易計量或(huo)重要的工藝(yi)過程🙇🏻控制等(děng)比較重要場(chǎng)合的流量計(ji)，現場不具備(bei)流量在線标(biao)校條件的，僅(jin)憑生産廠家(jia)的出廠合格(ge)證明不能判(pàn)定該表性能(néng)🏃‍♀️是否合格。因(yīn)此，爲确♈保儀(yí)表在今後的(de)工作過程中(zhong)測量結果的(de)準确、可靠，安(ān)裝前🥰有必要(yao)将其送往有(yǒu)檢定（校準）資(zi)質的機構進(jin)行檢✔️定（校準(zhun) 1。

4.3工(gong)藝安裝

    正确選擇安(ān)裝點和正确(què)安裝傳感器(qì)都是非常重(zhòng)💞要的環節，若(ruo)在安裝中失(shi)誤，輕者影響(xiang)測量準确度(du)🤞，重者影響儀(yi)表使用壽命(mìng)🔆，導緻損壞儀(yi)表。要盡可能(neng)㊙️避免振動及(jí)高溫高熱環(huán)境、遠📞離幹擾(rao)元件（如壓縮(suō)機、分離器📱、調(diào)壓閥、大小頭(tóu)及彙管、彎頭(tou)等 1，保持(chi)儀表前後直(zhí)管段同心及(ji)内壁光滑平(píng)直，保證被測(ce)介質爲潔淨(jìng)的單相流體(ti)等。

4.4參數(shu)設置

     流(liu)量計的儀表(biǎo)系數是在實(shi)驗室條件下(xia)校驗的，現場(chang)使用時💁，應對(dui)儀表系數進(jin)行修正。對配(pei)套二次儀表(biǎo)（智能流量積(jī)💰算儀 1的(de)參數設定、組(zǔ)态工作以及(jí)流量測量網(wang)絡中各種參(can)數設置、軟件(jiàn)設計應符合(hé)工藝和流量(liang)計要求。

4.5後期管理

      爲保證儀(yi)表長期工作(zuò)的準确性、可(ke)靠性 f避(bi)免意外停運(yun)和數據丢失(shī)），在渦街流量(liang)計投運之後(hòu)需加強對儀(yi)表本身及整(zhěng)個流量系統(tong)各環節日常(cháng)管理和⁉️周期(qī)維護👄。如定⛱️期(qī)抄錄計量數(shu)據（每天或每(měi)周）、日常巡檢(jiǎn)，按周期進行(háng)系👄統調校（ 1-2年），檢查儀(yi)表系數等。

4.6内部維護(hù)

      由于流(liu)體髒污或其(qí)它原因，需對(dui)儀表的測量(liàng)腔體及其構(gou)件進行定期(qi)檢查或清洗(xǐ)。對于同規格(gé)的渦街流量(liang)計🌈，其漩渦發(fa)生體、導流體(ti)等核心組件(jian)不能互換，否(fou)💋則，須重新标(biao)定♍儀表計量(liàng)系數并對其(qí)配帶的溫度(dù)及壓爲傳感(gan)器進行系統(tong)校正。

5存(cun)在問題

      由于渦街流(liú)量計本質上(shàng)是流體振動(dong)型流量計，它(tā)對外界🤩振動(dòng)❌、流體的流動(dòng)狀态特别敏(mǐn)感。不僅能感(gǎn)受到👉傳感器(qi)受到的渦街(jiē)力，還可以感(gǎn)受到傳感器(qì)受到的🚶其它(tā)力，如管道振(zhen)動、管👌道流體(tǐ)的沖擊力以(yi)及由于流體(ti)壓力的變化(huà)，産生的随機(jī)脈動壓力等(děng)，現場的幹擾(rǎo)對流量測量(liang)會産生很大(dà)的影響。特别(bie)🔴是在小流量(liàng)測💘量時，由于(yú)小流量産生(shēng)的橫向升力(li)較小，檢測信(xìn)号微弱，極易(yì)受流體沖擊(jī)振動噪聲和(he)🌍管道振動噪(zao)聲影響。也即(jí)，該種儀表抗(kàng)幹📐擾的能力(li)還有待于進(jìn)一步提高。

      另外，由于(yú)渦街流量計(jì)投放市場的(de)時間較短，儀(yi)表的可靠性(xìng)🌐和穩定性還(hái)有待于各種(zhǒng)複雜工況的(de)檢🐉驗：測量精(jīng)度對流态及(jí)介質髒污的(de)敏感程度有(yǒu)待于研究：現(xian)場檢定方法(fa)✌️有待于進一(yī)步探索。

6結語

      渦(wo)街流量計在(zài)我廠投入使(shǐ)用幾年來，計(ji)量準确可靠(kao)，運行❤️穩定，維(wéi)護簡易，在蒸(zheng)汽、煤氣計量(liang)中使用效果(guo)較好。随着現(xian)場總💋線技術(shu)、智能儀表技(jì)術及數字信(xìn)号處理技術(shù)的發展，渦街(jiē)流量計在耐(nài)高溫、抗震動(dong)、微功耗等方(fang)面技✌️術也日(rì)臻🔱成熟，在化(huà)工行業流量(liang)測量中發揮(huī)的作用越來(lái)越大，應用前(qian)景非常廣🈲闊(kuò)。