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

從(cong)流量儀(yí)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(pan)🌍流量計(jì)來測量(liàng)流體流(liú)量，仍存(cun)在一些(xie)👨‍❤️‍👨不足之(zhī)處。多年(nian)⚽來，人們(men)在努力(lì)尋找可(kě)靠、的流(liu)量計用(yong)于流😘量(liang)計量，發(fā)現渦街(jie)流量計(ji)結構簡(jian)單，安裝(zhuāng)維💯護方(fāng)便 f與孔闆(pan)相比無(wu)需導壓(ya)管和三(sān)組閥，減(jiǎn)少洩漏(lòu)、堵塞和(he)凍♊結等(deng)現象），壓(yā)力損失(shi)較小（約(yuē)爲孔闆(pǎn)流量計(jì)的🚩 1/ 4- 1/2），量程範(fan)圍寬，量(liang)程比可(kě)達 20BI(孔闆爲(wèi) 3BI)，測(cè)量精度(du)比孔闆(pan)流量計(jì)高。除此(cǐ)之外，渦(wō)街流量(liang)計還具(ju)⭐有使👌用(yong)壽命長(zhǎng)、性能穩(wen)定、适用(yong)流體種(zhǒng)類多（可(kě)測量液(ye)體、氣體(tǐ)和蒸汽(qi)）、在規定(ding)的雷諾(nuò)數範圍(wéi)内儀表(biao)系數👈不(bu)受流體(tǐ)的溫度(du)、壓力、黏(nián)度及成(chéng)分變化(huà)的⚽影響(xiang)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(jie)流量計(jì)是基于(yu)流體振(zhèn)蕩原理(lǐ)的一種(zhong)新型流(liu)量測量(liang)儀🌈表。測(ce)量原理(lǐ)如圖 1所示(shì)，當在流(liú)體中插(chā)入*動方(fang)向垂直(zhi)的非線(xiàn)性型柱(zhù)🔞體（旋🎯渦(wō)發生體(tǐ)），在其下(xia)遊側會(hui)交替地(dì)産生二(èr)列内旋(xuan)的漩渦(wō)列，稱之(zhi)爲 “卡門渦(wo)列 ”。

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

    f= StV／ d    (1)

式(shi)中，

    f)))漩渦的(de)釋放頻(pin)率；

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

    d》 )漩(xuan)渦發生(sheng)體特征(zhēng)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(sheng)體寬度(du) d和(he)雷諾數(shù) Re有(you)關。

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

    式 (1)表明，當(dang) d和(hé) St爲(wèi)定值時(shi)，漩渦産(chan)生的頻(pín)率 f與流體(tǐ)的平均(jun1)流速 v成正(zheng)比而與(yu)流體的(de)溫度、壓(yā)力、密度(dù)、成分、黏(nian)度等參(can)🏃數無🍉關(guān)。因此🎯，可(kě)以從漩(xuán)渦産生(sheng)的頻率(lǜ) f求(qiú)出流體(ti)的平均(jun1)流速 v，達到(dao)測量管(guan)道内流(liú)體的流(liú)量 Q的目的(de)。

    v=f Sd    (2)

    Q= vS=f Sd    (3)

    式(shì)（ 31中(zhōng) S爲(wei)管道的(de)截面積(jī)。

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

中(zhong)， 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(yan)求出。

     由于(yú)漩渦發(fa)生體兩(liǎng)側交替(ti)産生漩(xuán)渦，該漩(xuán)渦力作(zuo)用于檢(jiǎn)測體上(shàng)，使之産(chan)生交變(biàn)應力，該(gāi)應力作(zuo)用在電(dian)元🌈件上(shàng)🔞，産生了(le)與漩渦(wō)頻率相(xiàng)同的交(jiao)變電荷(hé)信号，通(tong)過轉換(huan)器處理(li)後，輸出(chū)與漩渦(wō)頻率柏(bǎi)同的脈(mò)沖信号(hào)或與流(liu)量成正(zheng)比的 4- 20 mA DC信号(hao)到二次(cì)儀表，進(jìn)行累積(jī)、顯示。

2.選擇(zé)

渦(wo)街流量(liàng)的選型(xing)一般分(fèn)爲型号(hao)的選擇(ze)和口徑(jìng)的🌈選擇(zé)兩步。

2.1  型号(hao)的選擇(ze)

    根(gen)據使用(yòng)環境和(hé)被測流(liu)體選擇(ze)不同結(jié)構的流(liu)量🤞計。當(dāng)流量計(ji)周圍環(huán)境溫度(du)低于 60 e時，流(liu)量計可(ke)選擇組(zu)合型，當(dāng)流量計(ji)周圍環(huan)境溫度(dù)高于 60 e時，需(xu)選擇分(fen)離型。

    當使(shǐ)用環境(jìng)爲易燃(ran)易爆場(chang)合時根(gen)據防爆(bào)等級選(xuan)擇隔🌈爆(bao)型或本(běn)安型。一(yī)般環境(jing)選擇一(yī)般型。

    根據(ju)采集信(xin)号要求(qiu)選擇不(bú)同的輸(shu)出形式(shì)，當需要(yao)流量累(lei)積時可(kě)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(shí)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(liang)來合理(li)選🧡擇，并(bìng)非一♊定(ding)要與工(gong)藝管道(dào)同口徑(jìng)。由于渦(wo)街流🐪量(liàng)計流量(liàng)範圍🌈寬(kuan)，因此口(kou)徑選擇(ze)主要是(shi)對下限(xian)流👅量。一(yī)般液體(ti)流🚩速下(xia)限爲 0.5 m/s，氣體(ti)在 4-5 m/s範圍内(nèi)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(sheng)産廠家(jia)提供的(de)選型樣(yang)本隻🧑🏾‍🤝‍🧑🏼給(gei)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(guo)計算選(xuǎn)擇流量(liàng)計的口(kǒu)徑♻️，忽略(luè)這一點(dian)往往會(huì)造成流(liu)量🐇計使(shi)用不正(zhèng)常。

    根據多(duo)次選型(xing)的結果(guǒ)，筆者認(ren)爲，适當(dang)減小流(liu)量計口(kou)👣徑，使沆(hàng)速和雷(lei)諾數增(zēng)大，使儀(yí)表常數(shù)*進入線(xian)性，可以(yi)提高儀(yi)表💘的精(jing)度，也有(yǒu)利于信(xin)号放大(dà)器的調(diào)✊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(di)方，盡㊙️量(liang)安裝在(zài)遠離振(zhen)動源和(he)電磁幹(gan)擾較強(qiang)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(guan)道受振(zhèn)動的影(ying)響。

      渦街流(liú)量計在(zai)管道上(shàng)可水平(píng)、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(tǐ)介質必(bì)須從下(xià)往上流(liú)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻動：需在(zai)管道上(shang)安裝溫(wēn)度、壓力(lì)傳感器(qì)或流量(liang)調節閥(fa)時，應将(jiāng)💋溫度、壓(yā)力傳感(gan)器和調(diao)✏️節閥安(an)裝在流(liu)量計下(xià)遊。

      渦街流(liú)量計前(qián)後必須(xu)有足夠(gou)長的直(zhí)管段，具(ju)體要求(qiu)見表 1。所配(pèi)管道内(nèi)徑也必(bi)須和渦(wo)街流量(liang)變送器(qi)内徑一(yī)緻，與管(guan)🌏道❄️連接(jie)的密封(feng)墊内徑(jing)要比傳(chuán)感器内(nèi)徑略💃🏻大(dà)，不能将(jiang)密封墊(nian)凸🌈入管(guǎn)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(qiu) fzui少(shao)）

    上(shàng)遊管道(dào)形式

    上遊(yóu)彳孬一(yī)

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

一個 9(b彎頭(tou)     20D    SD

同(tong)心擴管(guǎn)     25D    SD

同(tong)一平面(miàn)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(xiàn)要用屏(píng)蔽的信(xìn)号電纜(lan)，布線時(shi)要遠離(li)強功率(lü)電源線(xian)♋，盡🐆量用(yong)單獨金(jīn)屬保護(hu)套管，接(jie)地要可(ke)靠㊙️。

4注意事(shì)項

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

4.1 儀(yí)表選型(xíng)

      化(huà)工行業(ye)流體種(zhong)類較多(duo) f蒸(zheng)汽、煤氣(qì)、水、氫氣(qi)等），輸送(sòng)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(ru)溫度、壓(yā)力、密度(du)、黏度）和(hé)化學性(xìng)質（腐蝕(shí)性）差異(yi)也很大(da)，同時流(liu)量的波(bo)動範圍(wei)較大。因(yīn)此渦街(jie)流量計(jì)的選型(xing)是*關，也(yě)是zui重要(yào)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(bao)證生産(chǎn)安全，二(er)要保證(zhèng)使用精(jing)度。化工(gōng)行業首(shou)先考慮(lǜ)渦街流(liu)量計的(de)防爆性(xìng)能要滿(man)足現場(chǎng)要求，其(qi)次🏃🏻必須(xu)抓實三(sān)個🏃‍♀️選型(xing)參數，即(ji)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(yòng)于選定(ding)儀表的(de)大小規(guī)格 1、被測介(jie)質的設(shè)計壓力(li)（主要用(yòng)于選定(ding)儀表的(de)公稱壓(ya)力等級(jí) 1、工(gong)作壓力(li) f主(zhu)要用于(yu)選定儀(yi)表壓力(lì)傳感器(qi)的壓力(li)等級 1。

4.2 檢定（校(xiao)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(liang)的貿易(yi)計量或(huo)重要的(de)工藝過(guo)程🌈控制(zhì)等比🍉較(jiào)重要場(chǎng)✉️合的🚶‍♀️流(liu)量計，現(xiàn)場不具(jù)備流量(liàng)在線标(biao)校條件(jian)的，僅憑(ping)生産廠(chǎng)家的出(chū)廠合格(ge)證明不(bú)能判定(ding)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(zuò)過程中(zhong)測量結(jié)果的準(zhǔn)确、可靠(kao)，安裝前(qián)有必要(yao)将其🏃🏻送(song)往有檢(jian)定（校準(zhun)）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(zhèng)确安裝(zhuang)傳感器(qì)都是非(fēi)常重要(yao)的🌂環節(jie)，若在安(an)裝中失(shī)誤，輕者(zhe)影響測(ce)量準确(que)度，重者(zhe)影響儀(yí)表使用(yòng)壽命，導(dao)緻損壞(huài)儀表。要(yao)盡可能(neng)避免振(zhen)動及高(gao)溫高熱(rè)環境、遠(yuan)離幹擾(rao)元件（如(ru)壓縮機(jī)、分離器(qì)、調壓閥(fá)、大小頭(tou)及彙管(guǎn)、彎頭等(deng) 1，保(bao)持儀表(biao)前後直(zhí)管段同(tong)心及内(nei)壁光滑(hua)平直，保(bao)證被測(cè)介質爲(wei)潔淨的(de)單相流(liú)體等。

4.4參數(shu)設置

     流量(liang)計的儀(yi)表系數(shu)是在實(shi)驗室條(tiao)件下校(xiao)驗的，現(xiàn)場使用(yong)✂️時，應對(dui)儀表系(xi)數進行(háng)修正。對(dui)配套二(èr)次儀表(biǎo)（智能流(liú)🤟量積🔴算(suan)儀 1的參數(shù)設定、組(zu)态工作(zuò)以及流(liu)量測量(liàng)網絡中(zhōng)各種參(cān)數設置(zhi)、軟件設(shè)計應符(fú)合工藝(yì)和流量(liàng)計要求(qiu)。

4.5後(hou)期管理(li)

      爲(wei)保證儀(yí)表長期(qi)工作的(de)準确性(xìng)、可靠性(xing) f避(bì)免意外(wai)停運和(hé)數據丢(diu)失），在渦(wō)街流量(liàng)計投運(yùn)之後需(xu)👣加🐅強對(duì)儀表本(běn)身及整(zheng)個流量(liang)系統各(ge)環節日(ri)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(mei)周）、日常(chang)巡檢，按(àn)周期進(jin)行系統(tǒng)調校（ 1-2年），檢(jiǎn)查儀表(biao)系數等(deng)。

4.6内(nei)部維護(hu)

      由(yóu)于流體(ti)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(jin)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻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(xuan)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(xin)标定儀(yí)表計量(liàng)系數并(bing)對其配(pèi)帶的溫(wēn)度及壓(yā)爲傳感(gǎn)器進行(háng)系統校(xiao)正。

5存在問(wen)題

      由于渦(wo)街流量(liàng)計本質(zhi)上是流(liú)體振動(dong)型流量(liang)計，它👣對(duì)外界振(zhen)動、流體(tǐ)的流動(dòng)狀态特(tè)别敏感(gan)。不僅能(neng)感受到(dào)傳感器(qì)受到的(de)🌈渦街力(lì)，還可以(yi)感受到(dao)傳感器(qi)受到的(de)其它力(lì)，如管道(dao)☂️振動、管(guan)道流體(ti)的沖擊(jī)力以及(ji)由于流(liú)😄體壓力(li)的🔴變化(hua)，産生的(de)随機脈(mò)動壓力(lì)等，現場(chǎng)的幹擾(rǎo)對流量(liang)測量㊙️會(huì)産生很(hěn)大的影(yǐng)響。特别(bié)✂️是在小(xiǎo)流量❄️測(ce)量時，由(yóu)于小流(liú)量産生(shēng)的橫向(xiàng)升力較(jiào)小，檢測(ce)信号微(wei)👈弱，極易(yi)受流體(ti)沖擊振(zhen)動噪聲(sheng)和管🍉道(dào)振動噪(zao)聲影響(xiǎng)💰。也即，該(gai)種儀表(biǎo)抗幹擾(rǎo)的能力(li)還有待(dai)于進一(yi)步提高(gao)。

      另(lìng)外，由于(yú)渦街流(liú)量計投(tou)放市場(chang)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(gōng)況的檢(jiǎn)驗：測量(liàng)精度對(duì)流态及(jí)介⁉️質髒(zāng)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(jie)流量計(ji)在我廠(chǎng)投入使(shi)用幾年(nián)來，計量(liàng)準确可(ke)💃🏻靠，運行(hang)穩定，維(wei)護簡易(yì)，在蒸汽(qi)、煤氣計(jì)量中使(shǐ)用效果(guo)較好。随(sui)着現場(chǎng)總線技(ji)術、智能(néng)儀表技(ji)術及數(shù)字信号(hao)處✍️理技(jì)術的發(fā)展，渦街(jie)流👣量計(jì)在📱耐高(gāo)溫、抗震(zhen)動、微功(gong)耗🏃‍♀️等方(fang)面技術(shù)也日臻(zhen)🔴成熟，在(zai)化工行(háng)業流量(liàng)測量中(zhong)發💃🏻揮的(de)作用越(yue)來越大(da)，應用前(qián)景非常(cháng)廣♍闊。