渦街流(liú)量計在(zai)化工行(hang)業流量(liang)測量中(zhōng)的應用(yòng)

從(cóng)流量儀(yi)表發展(zhan)狀況看(kàn)，孔闆流(liu)量應用(yòng)範圍廣(guang)：但用标(biāo)準孔闆(pǎn)流量計(jì)來測量(liang)流體流(liú)量，仍存(cun)在一些(xiē)不足之(zhi)處👅。多年(nian)💜來，人✌️們(men)在努力(lì)尋找可(ke)靠、的流(liu)量計用(yong)于流量(liang)計量，發(fa)現渦🛀🏻街(jiē)流量計(ji)結構🏒簡(jiǎn)單，安裝(zhuang)維💜護方(fang)便 f與孔闆(pan)相比無(wú)需導壓(yā)管和三(sān)組閥，減(jian)少洩漏(lou)、堵塞和(hé)凍結等(deng)🌏現象），壓(yā)力損失(shi)較小（約(yue)爲孔闆(pǎn)流量計(jì)的🔴 1/ 4- 1/2），量程範(fan)圍寬，量(liàng)程比可(kě)達 20BI(孔闆爲(wei) 3BI)，測(ce)量精度(du)比孔闆(pǎn)流量計(ji)高。除此(cǐ)之外，渦(wo)街流量(liang)計還具(ju)有使用(yong)壽命長(zhang)、性能穩(wěn)定、适用(yong)流體種(zhǒng)類多（可(ke)測量液(ye)體、氣體(tǐ)🙇‍♀️和蒸汽(qi)）、在規定(ding)的雷諾(nuo)數範圍(wei)内儀👉表(biǎo)系數🥵不(bú)受流體(tǐ)的溫度(dù)、壓力、黏(nián)度及成(cheng)分變化(hua)的影響(xiang)等特點(diǎn)，已越來(lái)越受到(dao)人🔅們的(de)青睐。

1工作(zuo)原理

      渦街(jie)流量計(jì)是基于(yú)流體振(zhèn)蕩原理(lǐ)的一種(zhong)新型流(liú)量測量(liang)儀💚表。測(cè)量原理(li)如圖 1所示(shi)，當在流(liu)體中插(cha)入*動方(fang)向垂直(zhi)的非線(xiàn)性型柱(zhu)體（旋😘渦(wō)發生體(tǐ)），在其下(xià)遊側會(huì)交替地(dì)産生二(èr)列内旋(xuán)的🏃🏻漩渦(wo)列，稱♌之(zhi)爲 “卡門渦(wō)列 ”。

      在(zai)一定的(de)雷諾數(shù)範圍内(nei)，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(ping)均速度(dù) v及(ji)漩渦發(fā)生體特(te)征寬度(dù) d有(yǒu)關，可用(yong)下式表(biao)示：

    f= StV／ d    (1)

式(shi)中，

    f)))漩渦的(de)釋放頻(pín)率；

    v》 )流(liu)過漩渦(wo)發生體(tǐ)的流體(tǐ)平均速(su)度；

    d》 )漩(xuán)渦發生(shēng)體特征(zheng)寬度；

    St)))斯特(tè)羅哈數(shù) s trouhal(無(wú)量綱常(cháng)數 )。

    S．的(de)值與漩(xuán)渦發生(shēng)體寬度(dù) d和(he)雷諾數(shu) 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(nei)， S。值(zhi)基本上(shang)保持不(bú)變，這段(duan)範圍爲(wèi)流量計(ji)的基本(ben)測量㊙️範(fan)圍。

    式 (1)表明，當(dāng) d和(he) St爲(wei)定值時(shi)，漩渦産(chan)生的頻(pin)率 f與流體(tǐ)的平均(jun)流速 v成正(zheng)比而與(yu)流體的(de)溫度、壓(ya)力、密度(dù)、成分、黏(nián)度等參(can)數♉無關(guān)。因此，可(kě)以從漩(xuan)渦産生(sheng)的頻率(lü) f求(qiú)出流體(ti)的平均(jun1)流速 v，達到(dao)測量管(guan)道内流(liu)體的流(liú)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(ji)。

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

中(zhōng)， K爲(wèi)流量計(jì)的儀表(biao)系數（脈(mò)沖數／升(shēng)），通常由(yóu)實際流(liu)量試驗(yan)求出。

     由于(yu)漩渦發(fa)生體兩(liang)側交替(tì)産生漩(xuan)渦，該漩(xuan)渦力作(zuo)用于檢(jiǎn)測🌈體上(shàng)，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(jiāo)變電荷(hé)信号，通(tong)過轉換(huàn)器處理(lǐ)後，輸出(chū)與漩渦(wo)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(hao)到二次(cì)儀表，進(jin)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(hào)的選擇(zé)和口徑(jìng)的選擇(ze)🆚兩步。

2.1  型号(hào)的選擇(zé)

    根(gēn)據使用(yòng)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(jì)周圍環(huan)境溫度(dù)低于 60 e時，流(liú)量計可(ke)選擇組(zǔ)合型，當(dāng)流量計(ji)周圍環(huán)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(rán)易爆場(chǎng)合時根(gen)據防爆(bao)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(jù)采集信(xìn)号要求(qiu)選擇不(bu)同的輸(shū)出形式(shi)，當需要(yao)流💞量累(lei)💜積時可(ke)選擇脈(mò)沖輸出(chū)型或模(mó)拟 ( 4- 20 mA

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

2.2  口徑的(de)選擇

    渦街(jie)流量傳(chuan)感器的(de)口徑應(ying)根據流(liu)速、流量(liàng)來合理(li)選擇，并(bìng)非一定(dìng)要與工(gong)藝管道(dào)同口徑(jìng)。由于渦(wo)街流量(liang)計流量(liang)範圍㊙️寬(kuān)，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(tǐ)在 4-5 m/s範圍内(nei)選用，正(zhèng)常流量(liang)在測量(liàng)範圍的(de) 1/2-2／ 3之間(jian)。一般情(qíng)況下流(liú)量計生(shēng)産廠家(jia)提供的(de)選型樣(yàng)本隻給(gěi)出了🥰常(cháng)用流體(ti)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(guò)計算選(xuǎn)擇流量(liàng)計💞的口(kou)徑，忽略(luè)這一點(diǎn)往往會(huì)造成流(liu)量計使(shi)用不正(zheng)常。

    根據多(duo)次選型(xíng)的結果(guo)，筆者認(rèn)爲，适當(dāng)減小流(liú)量計口(kou)徑，使沆(hang)速🏃🏻和雷(léi)諾數增(zēng)大，使儀(yí)表常數(shu)*進入線(xian)性，可以(yi)提高儀(yi)表的精(jing)度，也有(you)利于信(xìn)号放大(da)器的調(diào)整。

3 . 安   裝

      渦街流(liú)量計應(yīng)安裝在(zài)隔熱、通(tong)風、易維(wei)護的地(di)方，盡量(liàng)安裝🥰在(zai)遠離振(zhèn)動源和(hé)電磁幹(gàn)擾較強(qiang)的地方(fang)，振動存(cún)在的🔴地(dì)方必須(xū)采用減(jiǎn)振裝置(zhi)，減少管(guan)道受振(zhèn)動的影(yǐng)響。

      渦街流(liu)量計在(zài)管道上(shang)可水平(ping)、傾斜或(huo)垂直安(an)裝。安裝(zhuāng)位置🔱要(yào)注意，垂(chui)直安裝(zhuang)時，液體(ti)介質必(bì)須從下(xia)往上流(liu)動：需在(zai)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(gǎn)器和調(diao)節閥安(an)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(zhi)管段，具(jù)體要求(qiú)見表 1。所配(pèi)管道内(nèi)徑也必(bì)須和渦(wō)街流量(liang)變送器(qì)内徑一(yi)緻，與管(guǎn)💔道連接(jiē)的密封(fēng)墊内徑(jìng)要比傳(chuán)感器内(nei)徑略大(dà)，不能将(jiang)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(qiú) fzui少(shǎo)）

    上(shang)遊管道(dào)形式

    上遊(you)彳孬一(yī)

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

一個 9(b彎頭(tóu)     20D    SD

同(tong)心擴管(guan)     25D    SD

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

不(bu)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(xiàn)要用屏(ping)蔽的信(xin)号電纜(lǎn)，布線時(shi)要遠離(lí)強功率(lü)電㊙️源✉️線(xiàn)，盡量用(yong)單獨金(jīn)屬保護(hù)套管，接(jie)地要可(kě)靠🤞。

4注意事(shi)項

      爲讓該(gai)種儀表(biǎo)能夠更(geng)好地服(fu)務于化(huà)工行業(ye)流量計(ji)量工作(zuò)，根據我(wo)廠近幾(ji)年應用(yong)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(yí)表選型(xíng)

      化(hua)工行業(ye)流體種(zhong)類較多(duo) f蒸(zheng)汽、煤氣(qi)、水、氫氣(qi)等），輸送(song)流體的(de)管線粗(cū)細差别(bié)很大 (DN15 -DN300)，流體(tǐ)的物理(lǐ)性質（如(rú)溫度、壓(ya)力、密度(du)、黏度）和(hé)化學性(xìng)質（腐蝕(shi)性）差異(yi)也很大(da)，同時流(liú)量的波(bō)動範圍(wéi)較大。因(yīn)此渦街(jiē)流量計(ji)的選型(xíng)是*關，也(ye)是zui重要(yao)的一關(guān)。爲✏️此，在(zài)選型過(guò)程🌂中應(ying)把握住(zhu)兩條基(jī)本原則(ze)：一要保(bǎo)📱證生産(chǎn)安全，二(èr)要保✏️證(zheng)使用精(jing)💁度。化工(gong)行業首(shou)先考慮(lǜ)渦街流(liú)量計的(de)防爆性(xing)能要滿(mǎn)足現場(chang)要求，其(qi)次必須(xu)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(liang)（主要用(yong)于選定(ding)儀表的(de)大小規(gui)格 1、被測介(jiè)質的設(shè)計壓力(lì)（主要用(yong)于選定(dìng)儀表的(de)公稱壓(ya)力等級(jí) 1、工(gong)作壓力(lì) f主(zhǔ)要用于(yú)選定儀(yi)表壓力(li)傳感器(qì)的壓力(li)等級 1。

4.2 檢定（校(xiao)準）

      目前對(dui)渦街流(liú)量計的(de)現場檢(jiǎn)定還存(cún)在一定(dìng)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(guo)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(liàng)🈲在線标(biāo)♈校條件(jiàn)的，僅憑(ping)生産廠(chang)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(que)保儀表(biǎo)在今後(hou)的工作(zuo)過程中(zhōng)測量結(jié)果的準(zhǔn)确、可靠(kào)，安裝前(qian)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(ding)（校準 1。

4.3工藝安(an)裝

    正确選(xuan)擇安裝(zhuāng)點和正(zhèng)确安裝(zhuāng)傳感器(qì)都是非(fei)常重要(yao)的環節(jiē)，若在安(an)裝中失(shi)誤，輕者(zhe)影響測(cè)量準确(que)度，重者(zhe)🎯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(gao)溫高熱(rè)環境、遠(yuan)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(deng) 1，保(bǎo)持儀表(biǎo)前後直(zhi)管段同(tong)心及内(nei)壁光滑(huá)平直，保(bǎo)證被測(cè)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(yí)表系數(shu)是在實(shi)驗室條(tiao)件下校(xiào)驗的，現(xian)📞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(biao)（智能流(liu)量積算(suan)儀 1的參數(shu)設定、組(zǔ)态工作(zuò)以及流(liú)量測量(liang)網絡中(zhōng)各種💚參(cān)數⛹🏻‍♀️設置(zhì)、軟件設(shè)計應符(fú)合工藝(yi)和流量(liang)計要求(qiu)。

4.5後(hou)期管理(li)

      爲(wèi)保證儀(yi)表長期(qī)工作的(de)準确性(xing)、可靠性(xing) f避(bi)免意外(wài)停運和(he)數據丢(diū)失），在渦(wo)街流量(liang)計投運(yùn)之後需(xu)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(chao)錄計量(liàng)數據（每(měi)天或🧑🏾‍🤝‍🧑🏼每(měi)周）、日常(chang)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(deng)。

4.6内(nèi)部維護(hu)

      由(you)于流體(ti)髒污或(huo)其它原(yuán)因，需對(duì)儀表的(de)測量腔(qiang)體🤞及其(qi)構件進(jìn)行定期(qi)檢查或(huò)清洗。對(dui)于同規(gui)格的渦(wō)街流量(liang)計，其漩(xuan)渦發🙇🏻生(shēng)體🎯、導流(liu)體等核(hé)心組件(jiàn)不能互(hù)換，否則(zé)，須重新(xīn)标定儀(yi)表計量(liang)系數并(bing)對其配(pèi)帶的溫(wen)度及壓(yā)爲傳感(gan)器進行(háng)系統校(xiao)正。

5存在問(wèn)題

      由于渦(wo)街流量(liang)計本質(zhi)上是流(liu)體振動(dòng)型流量(liang)計，它♈對(duì)外界振(zhen)動💃、流體(ti)的流動(dong)狀态特(tè)别敏感(gan)。不僅能(néng)感受到(dao)傳感器(qi)受到的(de)渦街力(lì)，還可以(yi)感受到(dào)傳感器(qì)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(lì)的變化(hua)，産生的(de)随機脈(mo)🈲動壓力(lì)等，現場(chǎng)的幹擾(rao)📐對流量(liang)測量會(hui)産生很(hen)大的影(ying)響。特别(bié)是在小(xiao)流量測(cè)量時，由(you)于小流(liú)量産生(sheng)的橫向(xiang)升力較(jiào)小，檢測(cè)信号微(wēi)弱，極易(yi)受流體(ti)沖擊振(zhen)動噪聲(shēng)和管道(dao)振動噪(zào)聲影響(xiang)👅。也即，該(gai)種儀表(biǎo)抗幹💔擾(rao)的能力(lì)還有待(dài)于進一(yi)步提高(gāo)⁉️。

      另(ling)外，由于(yu)渦街流(liu)量計投(tou)放市場(chǎng)的時間(jiān)較短，儀(yi)表的可(kě)♌靠🐉性和(he)穩定性(xìng)還有待(dai)于各種(zhǒng)複雜工(gōng)況的檢(jiǎn)驗：測量(liang)精度對(duì)💔流态及(ji)介🔴質髒(zang)污的敏(mǐn)感程度(dù)有待于(yu)研究：現(xiàn)場檢定(ding)方法有(you)待于💋進(jìn)一步✍️探(tan)索。

6結語

      渦街(jiē)流量計(ji)在我廠(chǎng)投入使(shi)用幾年(nián)來，計量(liang)準确可(ke)靠❗，運行(hang)穩定，維(wéi)護簡易(yì)，在蒸汽(qì)、煤氣計(jì)量中使(shi)用效果(guǒ)較好。随(suí)着現場(chǎng)總線技(ji)術、智能(néng)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(jì)在耐高(gāo)溫、抗震(zhèn)動、微功(gong)耗等方(fang)面技🤩術(shu)也日臻(zhēn)成熟，在(zai)化工行(háng)業流量(liang)測量中(zhong)發揮的(de)作用越(yuè)來越大(dà)，應用前(qian)景非常(cháng)廣🔅闊。