渦(wō)街流量計(jì)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(liú)量應用範(fàn)圍廣：但✨用(yong)标準孔闆(pan)流量計來(lai)測量流體(tǐ)流量，仍存(cun)在一些不(bu)足之處。多(duo)年來，人們(men)在努力尋(xun)找可靠、的(de)流量計用(yong)于流量計(jì)量🔞，發現渦(wo)街流量計(jì)結構簡單(dan)，安裝維護(hu)方便 f與孔闆相(xiang)比無需導(dǎo)壓管和三(san)組閥，減少(shao)洩漏、堵塞(sai)🍉和凍結等(deng)現象），壓力(lì)損失較小(xiao)（約爲孔闆(pǎn)流量計的(de) 1/ 4- 1/2），量程(cheng)範圍寬，量(liang)程比可達(da) 20BI(孔闆(pan)爲 3BI)，測(cè)量精度比(bǐ)孔闆流量(liang)計高。除此(ci)之外，渦街(jiē)流量計還(hái)具🍓有使用(yong)壽命長、性(xing)能穩定、适(shì)用流體種(zhǒng)類多（可測(cè)量液體、氣(qì)體和蒸汽(qì)）、在規定的(de)雷諾數範(fan)圍内儀表(biǎo)系數不受(shòu)流體的溫(wēn)度、壓力、黏(nián)度及成分(fen)變化的影(ying)響等特🔴點(dian)，已越來越(yuè)受到人們(men)的青睐。

1工作原(yuan)理

      渦(wō)街流量計(jì)是基于流(liú)體振蕩原(yuán)理的一種(zhǒng)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(cha)入*動方向(xiàng)垂直的非(fēi)線性型柱(zhù)體🔞（旋渦發(fa)🈲生體），在其(qí)下遊側會(huì)交替地産(chǎn)生二列内(nei)旋的漩渦(wo)列，稱之爲(wei) “卡門(men)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(shēng)體的流體(tǐ)平均速度(dù) v及漩(xuan)渦發生體(tǐ)特征寬度(dù) d有關(guān)，可用下式(shi)表示：

    f= StV／ d    (1)

式中(zhōng)，

    f)))漩渦(wō)的釋放頻(pin)率；

    v》 )流過漩(xuan)渦發生體(ti)的流體平(ping)均速度；

    d》 )漩(xuan)渦發生體(ti)特征寬度(du)；

    St)))斯特(te)羅哈數 s trouhal(無量綱(gāng)常數 )。

    S．的值(zhí)與漩渦發(fa)生體寬度(du) d和雷(léi)諾數 Re有關。

當雷諾數(shu) Re<2@104時， S。爲變數(shù)； Re在 2@104 -7 @106的範圍(wei)内， S。值(zhi)基本上保(bǎo)持不變，這(zhe)段範圍爲(wei)流量計的(de)基本測量(liàng)範圍。

    式 (1)表(biao)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(sù) v成正(zhèng)比而與流(liu)體的溫度(dù)、壓力、密度(du)、成分、黏度(du)等參數無(wu)💋關。因👌此🐆，可(kě)以從漩渦(wō)産生的頻(pin)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(jie)面積。

    Sds爲常數，令(ling) =去 =}s，則 Q=f/K。式

中(zhong)， K爲流(liú)量計的儀(yí)表系數（脈(mò)沖數／升），通(tōng)常由實際(jì)流量試驗(yàn)求出。

     由于漩渦(wo)發生體兩(liang)側交替産(chan)生漩渦，該(gāi)漩渦力作(zuo)用于檢💯測(ce)體上，使之(zhi)産生交變(bian)應力，該應(yīng)力作用在(zài)電元件上(shàng)🤩，産生了與(yǔ)㊙️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(lü)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(liang)的選型一(yī)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(shi)用環境和(he)被測流體(tǐ)選擇不同(tóng)結構的流(liu)量計。當流(liú)量計周圍(wéi)環境溫度(dù)低于 60 e時，流量計(jì)可選擇組(zu)合型，當流(liú)量計周圍(wei)環境溫度(du)高于🐅 60 e時，需選擇(ze)分離型。

    當使用(yòng)環境爲易(yi)燃易爆場(chǎng)合時根據(ju)防爆等級(ji)選擇隔爆(bao)型或本安(an)型。一般環(huan)境選擇一(yi)般型。

    根據采集(ji)信号要求(qiú)選擇不同(tóng)的輸出形(xing)式，當需要(yao)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(yao)控制時可(kě)選擇模拟(ni) (4- 20 mADC)輸出(chu)型。

2.2  口(kou)徑的選擇(zé)

    渦街(jiē)流量傳感(gǎn)器的口徑(jìng)應根據流(liú)速、流量來(lái)合理選擇(zé)，并非一♋定(ding)要與工藝(yì)管道同口(kǒu)徑。由于渦(wo)街流🔆量計(ji)流量範圍(wei)寬，因此口(kou)徑選擇主(zhu)要是對下(xià)限流量。一(yī)般🔞液體流(liú)速下限爲(wèi) 0.5 m/s，氣體(tǐ)在 4-5 m/s範(fan)圍内選用(yòng)，正常流量(liang)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(xuǎn)型樣本隻(zhī)給出了🌂常(chang)用流體水(shuǐ)、壓縮空氣(qi)、飽和蒸汽(qì)的流量測(cè)量範😄圍，其(qí)他流👄體則(ze)需通過計(jì)算選擇流(liu)量計的口(kǒu)徑，忽略這(zhè)一點往往(wang)會造成流(liu)量計使用(yòng)不正❌常。

    根據多(duō)次選型的(de)結果，筆者(zhě)認爲，适當(dāng)減小流量(liàng)計口徑，使(shi)🔞沆速和雷(léi)諾數增大(da)，使儀表常(cháng)數*進入線(xiàn)性，可以提(ti)高儀表的(de)精度，也有(you)利于信号(hao)放大器的(de)調整。

3 . 安   裝(zhuang)

      渦街(jiē)流量計應(yīng)安裝在隔(ge)熱、通風、易(yi)維護的地(dì)方，盡量安(ān)裝在遠離(lí)振動源和(he)電磁幹擾(rao)較強的地(di)方，振動存(cun)在的地方(fāng)必須👉采用(yòng)減振裝置(zhi)，減少管道(dao)受振動的(de)影響。

      渦街流量(liàng)計在管道(dao)上可水平(píng)、傾斜或垂(chuí)直安裝。安(an)裝位🐕置要(yào)注意，垂直(zhi)安裝時，液(yè)體介質必(bi)須從下往(wǎng)上流動：需(xū)在管🛀🏻道上(shang)安裝溫度(dù)、壓力傳感(gǎn)器或流量(liang)調節閥時(shi)，應将🌈溫度(du)、壓力傳感(gan)器和調🌈節(jiē)閥安裝在(zài)流量計下(xia)遊。

      渦(wō)街流量計(jì)前後必須(xū)有足夠長(zhang)的直管段(duàn)，具體要求(qiu)見📞表 1。所配管道(dao)内徑也必(bì)須和渦街(jie)流量變送(sòng)器内徑一(yī)緻，與管✂️道(dao)連接的密(mì)封墊内徑(jing)要比傳感(gan)器内徑略(luè)大，不🈚能将(jiāng)密封墊凸(tu)🈲入管道内(nei)。

    表 1  上遊管(guan)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(mén)     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(miàn)兩個 9(b彎頭     40D    5D

調節閥半(ban)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(xin)号電纜，布(bu)線時要遠(yuan)離強功✏️率(lǜ)電源線，盡(jìn)量用單獨(du)金屬保護(hu)套管，接地(di)要可靠。

4注意事(shi)項

      爲(wèi)讓該種儀(yi)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(mian)應引起有(you)關計量管(guǎn)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(zhēng)汽、煤氣、水(shui)、氫氣等），輸(shu)送流體的(de)管線粗細(xì)差别很大(da) (DN15 -DN300)，流體(tǐ)的物理性(xìng)質（如溫度(dù)、壓力、密度(dù)、黏度）和化(hua)學性質🌈（腐(fu)蝕☔性）差☁️異(yì)也很大，同(tong)時流量的(de)波動範圍(wei)較大💔。因此(ci)♻️渦街流量(liàng)計的選型(xíng)是*關，也是(shì)zui重要的一(yi)關。爲此，在(zài)選型過程(chéng)中應把握(wò)住兩條基(ji)本原則：一(yi)要保證生(shēng)産安全，二(er)要保證使(shǐ)用精🎯度。化(hua)工行☔業首(shou)先考慮渦(wō)街流量計(ji)的防爆性(xing)能要滿足(zu)現場要求(qiu)，其次必須(xū)抓實三個(ge)選型參數(shù)，即近😍期和(hé)遠期的zui大(dà)、zui小及常用(yòng)瞬時流量(liang)（主要用于(yú)選定儀表(biǎo)🙇‍♀️的大小規(guī)格 1、被(bèi)測介質的(de)設計壓力(li)（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(zhǔ)要用于選(xuan)定儀表壓(yā)力傳感器(qi)的壓力等(děng)級 1。

4.2 檢定（校(xiao)準）

      目(mu)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(dà)流量的貿(mao)易計量或(huò)重要的工(gōng)藝過程控(kòng)制等比較(jiao)重要場合(hé)的流量計(jì)，現場不具(jù)備流量在(zai)線标校條(tiao)件的，僅憑(ping)生産廠♊家(jia)的出廠合(he)格證明🌐不(bú)能判定該(gāi)表性能是(shì)否合格。因(yin)此，爲确保(bao)儀表在今(jin)後的工作(zuò)過程中測(cè)量✍️結果的(de)準确、可靠(kao)，安裝前有(you)必要将其(qi)送往有檢(jian)定（校準）資(zī)質的機構(gou)進行檢🧑🏽‍🤝‍🧑🏻定(ding)（校準 1。

4.3工藝(yi)安裝

    正确選擇(zé)安裝點和(hé)正确安裝(zhuang)傳感器都(dōu)是非常重(zhong)要♻️的㊙️環節(jie)，若在安裝(zhuāng)中失誤，輕(qing)者影響測(ce)量準确度(dù)👌，重者影響(xiang)儀表使用(yòng)壽命，導緻(zhì)損壞儀表(biǎo)。要盡可能(néng)避免振動(dong)及高溫高(gao)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(chí)儀表前後(hou)直管段同(tóng)心及内壁(bì)光滑平直(zhi)，保證被測(cè)🛀介質爲潔(jie)淨的單相(xiang)流體等。

4.4參數設(shè)置

     流(liú)量計的儀(yi)表系數是(shì)在實驗室(shì)條件下校(xiào)驗的，現場(chǎng)使用時，應(ying)對儀表系(xì)數進行修(xiū)正。對配套(tào)二次儀表(biǎo)（智能流量(liàng)積💋算儀 1的參數(shù)設定、組态(tài)工作以及(ji)流量測量(liang)網絡中各(ge)種參數❗設(shè)置、軟🍓件設(shè)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(que)性、可靠性(xing) f避免(miǎn)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(diao)校（ 1-2年(nian)），檢查儀表(biao)系數等。

4.6内部維(wéi)護

      由(yóu)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(jin)行定期檢(jian)查或清洗(xǐ)。對于同規(gui)格的渦街(jiē)流量計✨，其(qí)漩渦發生(shēng)體、導流體(ti)等核心組(zǔ)件不能🎯互(hù)換，否則，須(xu)重新标定(dìng)❄️儀表計⛹🏻‍♀️量(liang)系數并對(duì)其配帶的(de)溫度及壓(yā)爲傳感✔️器(qì)進行系統(tǒng)校正。

5存在問題(ti)

      由于(yu)渦街流量(liang)計本質上(shang)是流體振(zhen)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(dao)傳感器受(shòu)到的渦街(jiē)🚶‍♀️力，還可以(yǐ)感受到傳(chuán)感器受到(dào)的其它力(li)，如管道振(zhen)動、管道流(liu)體的沖擊(ji)力以及由(yóu)于流體壓(yā)力的👣變化(hua)，産生的随(suí)機脈動壓(yā)力等，現場(chǎng)的幹擾對(dui)流量測量(liàng)會産生很(hěn)大的影響(xiǎng)。特别☂️是在(zai)小流量💔測(ce)量時，由于(yú)小流量産(chǎn)生的橫向(xiang)✊升力較小(xiao)，檢測信号(hào)微弱，極易(yì)受流體沖(chong)擊振動噪(zao)聲和管道(dào)振動噪聲(shēng)影響。也即(ji)，該種儀表(biao)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(fang)市場的時(shi)間較短，儀(yi)表的可靠(kào)性❄️和穩定(ding)性還有待(dai)于各種複(fú)雜工況的(de)檢驗：測量(liang)精度對流(liu)态及介🌈質(zhi)髒污的敏(mǐn)感程度有(you)待于研究(jiū)：現場檢定(dìng)方法⭐有待(dài)于進一步(bù)探索。

6結語

      渦街流量(liàng)計在我廠(chang)投入使用(yong)幾年來，計(jì)量準确可(kě)靠，運🐉行穩(wen)定，維護簡(jian)易，在蒸汽(qì)、煤氣計量(liàng)中使用效(xiào)果較💰好。随(sui)着現場總(zong)線技術、智(zhì)能儀表技(ji)術及數字(zi)信号處理(lǐ)技術的發(fā)展，渦街流(liú)量計在🍉耐(nai)高溫、抗震(zhèn)動、微功耗(hào)等方面技(ji)術也日臻(zhen)成熟，在化(huà)工行業流(liu)☀️量測量中(zhong)發❌揮的作(zuò)用越來越(yue)大，應用前(qián)景非常廣(guǎng)💜闊。