渦街流量計(jì)在化工行業(ye)流量測量中(zhōng)的應用

從流量儀表(biǎo)發展狀況看(kàn)，孔闆流量應(yīng)用範圍廣：但(dàn)用标準孔闆(pan)流量計來測(ce)量流體流量(liang)，仍存在一些(xiē)不足💚之處👌。多(duō)年來，人們在(zài)🏃🏻努力尋找可(ke)靠、的流量計(jì)用于流量計(ji)量，發現渦街(jiē)流量📧計結構(gou)簡單，安裝維(wei)🏃🏻‍♂️護方便 f與孔闆相比(bi)無需導壓管(guǎn)和三組閥，減(jian)少洩漏、堵塞(sāi)和凍結⁉️等現(xiàn)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(bi)可達 20BI(孔(kong)闆爲 3BI)，測(ce)量精度比孔(kong)闆流量計高(gāo)。除此之外，渦(wō)街流量計還(hái)具有使用💋壽(shòu)命長、性能穩(wěn)定、适用流體(ti)種類多（可測(cè)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(liu)♊體的溫度、壓(yā)力、黏度及成(chéng)分變化的⭐影(yǐng)響等特點，已(yi)越來越受到(dào)人⛱️們的青睐(lai)。

1工作原(yuan)理

      渦街(jie)流量計是基(ji)于流體振蕩(dàng)原理的一種(zhǒng)新型流量測(ce)量儀表。測量(liang)原理如圖 1所示，當在(zai)流體中插入(rù)*動方向垂直(zhí)的非線性型(xíng)柱體（旋⭐渦發(fā)生體），在其下(xià)遊側會交替(ti)地産生二列(lie)内旋的✉️漩渦(wo)列，稱之爲 “卡門渦列(lie) ”。

      在(zài)一定的雷諾(nuò)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(shi)中，

    f)))漩渦(wo)的釋放頻率(lü)；

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

    d》 )漩渦發(fā)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(zhi)基本上保持(chí)不變，這段範(fàn)圍爲流量計(ji)的基本測量(liàng)範👉圍🏒。

    式(shi) (1)表明，當(dāng) d和 St爲定值時，漩(xuan)渦産生的頻(pin)率 f與流(liu)體的平均流(liu)速 v成正(zheng)比而與流體(ti)的溫度、壓力(li)、密度、成分、黏(nián)度等參數無(wu)關。因此，可以(yǐ)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(ti)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(liu)量計的儀表(biǎo)系數（脈沖數(shu)／升），通常由實(shi)際流量試驗(yan)求出💋。

     由(you)于漩渦發生(shēng)體兩側交替(ti)産生漩渦，該(gai)漩渦力作用(yong)于檢測體上(shang)，使之産生交(jiao)變應力，該應(yīng)力作用在電(diàn)元件上，産生(sheng)了與漩渦頻(pín)率相同的交(jiao)變電荷信号(hào)，通過🈲轉換器(qì)處理後🥰，輸出(chu)與漩渦頻率(lü)柏同的脈沖(chòng)信号或與流(liu)量成正比的(de) 4- 20 mA DC信号到(dao)二次儀表，進(jìn)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(jing)的選💋擇兩步(bu)。

2.1  型号的(de)選擇

    根(gēn)據使用環境(jing)和被測流體(ti)選擇不同結(jié)構的流量計(ji)。當流量💔計周(zhou)圍環境溫度(du)低于 60 e時(shi)，流量計可選(xuǎn)擇組合型，當(dang)流量計周圍(wéi)環境溫度♈高(gāo)于 60 e時，需(xū)選擇分離型(xíng)。

    當使用(yong)環境爲易燃(rán)易爆場合時(shí)根據防爆等(deng)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(xuǎn)擇不同的輸(shū)出形式，當需(xū)要流量累積(ji)時🔴可選擇脈(mò)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(xuan)擇模拟 (4- 20 mADC)輸出型。

2.2  口徑的選擇(zé)

    渦街流(liú)量傳感器的(de)口徑應根據(jù)流速、流量來(lai)合理選擇，并(bìng)非一定要與(yǔ)工藝管道同(tóng)口徑。由于渦(wō)街流量計流(liú)量範圍寬，因(yin)❓此口📐徑選擇(ze)主要是對下(xia)限流量。一般(ban)液體流速下(xia)限爲 0.5 m/s，氣(qi)體在 4-5 m/s範(fan)圍内選用，正(zheng)常流量在測(cè)量範圍的 1/2-2／ 3之間(jian)。一般情況下(xia)流量計生産(chǎn)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(cè)量範圍，其㊙️他(ta)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(shǐ)用不正常。

    根據多次(cì)選型的結果(guo)，筆者認爲，适(shi)當減小流量(liàng)計口徑，使沆(hàng)速和雷諾數(shu)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(xìn)号放大器的(de)調✨整。

3 . 安(ān)   裝

      渦街流量計(ji)應安裝在隔(ge)熱、通風、易維(wéi)護的地方，盡(jin)量安裝在遠(yuǎn)離振動源和(hé)電磁幹擾較(jiào)強的地方，振(zhèn)動存💃在的地(di)方必須采用(yong)減振裝置，減(jian)少管道受振(zhèn)動的影響。

      渦街流量(liàng)計在管道上(shàng)可水平、傾斜(xie)或垂直安裝(zhuāng)。安裝🔅位置✊要(yào)🍓注意，垂直安(ān)裝時，液體介(jie)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(liú)量調節閥🧑🏽‍🤝‍🧑🏻時(shi)，應将🌏溫度、壓(ya)力傳感器和(hé)調節閥安裝(zhuāng)在流量計下(xia)遊。

      渦街(jie)流量計前後(hòu)必須有足夠(gou)長的直管段(duàn)，具體要求見(jiàn)🔞表 1。所配(pèi)管道内徑也(yě)必須和渦街(jiē)流量變送器(qi)内徑一緻❄️，與(yǔ)管道🌈連♋接的(de)密封墊内徑(jìng)要比傳感器(qì)内徑略大，不(bú)能将密封墊(niàn)凸入管道内(nei)。

    表 1  上遊管道形(xíng)式與直管段(duàn)長度要求

    直管段長(zhǎng)度要求 fzui少）

    上遊(you)管道形式

    上遊彳孬(nao)一

同心(xīn)收縮全開閥(fa)門     15 D    5D

一個(ge) 9(b彎頭     20D    SD

同心擴管(guan)     25D    SD

同一平(píng)面兩個 9(b彎頭     25D    SD

不(bú)同平面兩個(gè) 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(hào)電纜，布線時(shí)要遠離強功(gōng)率電源線，盡(jìn)✉️量用單獨金(jīn)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(néng)夠更好地服(fu)務于化工行(hang)業流量計量(liang)工作，根據我(wǒ)廠近幾年應(ying)用的實踐，以(yi)下幾方面應(yīng)引起有關計(ji)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(yè)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(wu)理性質（如溫(wen)度、壓力、密度(dù)、黏度）和化學(xue)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(ji)本原則：一要(yao)保證生産安(an)全，二要保證(zheng)使用精度。化(hua)工行業首先(xiān)考慮渦街流(liú)量計的防爆(bào)性🏃能要滿足(zú)現場要求，其(qí)次必須抓實(shí)三個選型參(can)數，即近🧑🏾‍🤝‍🧑🏼期和(hé)遠期的zui大🌐、zui小(xiǎo)及常用瞬時(shí)😘流量（主要用(yong)于選定儀表(biǎo)的大小規格(ge) 1、被測介(jie)質的設計壓(yā)力（主要用于(yú)選定儀表的(de)公稱壓力等(deng)級 1、工作(zuò)壓力 f主(zhǔ)要用于選定(dìng)儀表壓力傳(chuan)感器的壓力(li)等級 1。

4.2 檢定（校準(zhǔn)）

      目前對(duì)渦街流量計(ji)的現場檢定(dìng)還存在一定(dìng)的困😄難。對用(yòng)🔆于大流量的(de)貿易計量或(huo)重要的工藝(yì)過程控制等(deng)比較重要場(chang)合的流量計(ji)，現場不具備(bèi)流量🐆在線标(biāo)校條件的，僅(jǐn)憑生産廠🔞家(jiā)的出廠合格(ge)證明不能判(pan)定該表性能(neng)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(yào)将其送往有(yǒu)檢定（校準）資(zī)質的機構進(jìn)♉行檢定（校準(zhǔn) 1。

4.3工(gōng)藝安裝

    正确選擇安(ān)裝點和正确(que)安裝傳感器(qi)都是非常重(zhong)要的環節，若(ruo)🔞在安裝中失(shi)誤，輕者影響(xiǎng)測量準确度(du)，重者影響儀(yí)表使用壽命(ming)，導緻損壞儀(yi)表。要盡可能(néng)避免振❄️動及(ji)高溫高熱環(huán)境、遠離幹擾(rǎo)⭐元件（如壓縮(suo)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(zhi)管段同心及(ji)内壁光滑平(ping)直，保證被測(ce)介質爲潔淨(jìng)的單相流體(ti)等。

4.4參數(shù)設置

     流(liu)量計的儀表(biǎo)系數是在實(shí)驗室條件下(xia)校驗的，現場(chǎng)使用時，應對(dui)儀表系數進(jìn)行修正。對配(pei)套二次儀表(biǎo)（智能流🧡量積(ji)算儀 1的(de)參數設定、組(zu)态工作以及(ji)流量測量網(wǎng)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(yí)表長期工作(zuò)的準确性、可(kě)靠性 f避(bi)免意外停運(yùn)和數據丢失(shī)），在渦街流量(liàng)計投運之後(hou)需加強對儀(yi)表本身及整(zheng)個流量系統(tǒng)各環節日常(cháng)管理和💞周期(qī)維護。如定期(qī)抄錄計量數(shù)據（每天或每(mei)周）、日🚶‍♀️常巡檢(jian)🐉，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(qi)它原因，需對(dui)儀表的測量(liang)腔體及其構(gou)件進行定期(qī)檢查或清洗(xi)。對于同規格(gé)的渦街流量(liàng)計❄️，其漩渦發(fā)生體、導流體(tǐ)等核心組件(jian)不能互換，否(fou)則，須重新标(biao)定儀表計量(liang)系數并對其(qí)配帶的溫度(dù)及壓爲傳感(gan)器進行系統(tǒng)校正。

5存(cún)在問題

      由于渦街流(liú)量計本質上(shàng)是流體振動(dòng)型流量計，它(tā)對外㊙️界振動(dong)、流體的流動(dòng)狀态特别敏(min)感。不僅能感(gan)受到傳感🧑🏽‍🤝‍🧑🏻器(qi)受到的渦街(jiē)力，還可以感(gan)受到傳感器(qi)受到的其它(tā)力☂️，如管道振(zhèn)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(deng)，現場的幹擾(rao)對流量測量(liang)會産生很大(da)的影響。特别(bie)是在小流量(liang)測量時，由于(yú)小流量産生(sheng)的橫向升力(li)較小，檢測信(xìn)号微弱，極易(yi)🚶‍♀️受流體沖擊(ji)振動噪聲和(he)管道振動噪(zào)聲影響。也即(jí)，該種儀表抗(kang)幹♻️擾的能力(lì)還有待于進(jìn)一步提高。

      另外，由于(yu)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(fǎ)有待于進一(yi)步探索。

6結語

      渦(wō)街流量計在(zài)我廠投入使(shǐ)用幾年來，計(jì)量準确可靠(kào)，運行📧穩定，維(wei)護簡易，在蒸(zheng)汽、煤氣計量(liàng)中使用效果(guǒ)較好。随着現(xiàn)場總線技術(shù)、智能儀表技(jì)術及數字信(xìn)号處理技術(shu)的發展🏃，渦街(jie)流量計在💃🏻耐(nài)高溫、抗震動(dòng)、微功耗等方(fang)面技術也日(rì)臻成熟，在化(hua)工行業流量(liang)測量中發揮(huī)的作用越📱來(lai)越大，應用🐅前(qian)景非常廣闊(kuo)。