渦街流量計在(zai)化工行業流量測(ce)量中的應用

從流量儀表發展(zhǎn)狀況看，孔闆流量(liang)應用範圍廣：但用(yong)标準✊孔⛱️闆流量計(ji)來測量流體流量(liang)，仍存在一些不足(zú)🤞之處。多年🙇‍♀️來，人⚽們(men)在努力尋找可靠(kao)、的流量計用于流(liú)量計量💃🏻，發現渦街(jiē)流量計結構簡單(dān)，安裝維✌️護方便 f與孔闆相比無(wú)需導壓管和三組(zu)閥，減少洩漏、堵塞(sāi)和凍結等現象），壓(yā)力損失較小（約爲(wei)孔闆流量計的 1/ 4- 1/2），量程範圍寬，量(liang)程比可達 20BI(孔(kong)闆爲 3BI)，測量精(jing)度比孔闆流量計(ji)高。除此之外，渦街(jiē)流量計還具有使(shǐ)用壽命長、性能穩(wen)定、适用流體種類(lèi)多（可測量液體、氣(qi)體和蒸汽）、在🚩規定(dìng)的雷諾數範圍内(nei)儀表系數不受流(liú)體的溫✔️度、壓力、黏(nian)度及成分變化的(de)影響等特🔞點，已越(yuè)來越受到人們的(de)青睐。

1工作原(yuán)理

      渦街流量(liàng)計是基于流體振(zhen)蕩原理的一種新(xīn)型流量測量儀表(biao)。測量原理如圖 1所示，當在流體(ti)中插入*動方向垂(chui)直的非線性型柱(zhù)體（旋渦發生🌈體），在(zài)其下遊側會交替(tì)地産生二列内💃旋(xuán)的🈲漩渦列，稱🔞之爲(wei) “卡門渦列 ”。

      在一定的(de)雷諾數範圍内，漩(xuán)渦的釋放頻率 f與流過漩渦發(fā)生體的流體平均(jun1)速度 v及漩渦(wō)發生體特征寬度(du) d有關，可用下(xia)式表示：

    f= StV／ d    (1)

式中，

    f)))漩渦的(de)釋放頻率；

    v》 )流過漩渦發生(sheng)體的流體平均速(sù)度；

    d》 )漩渦(wō)發生體特征寬度(du)；

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

    S．的值與(yǔ)漩渦發生體寬度(du) d和雷諾數 Re有關。

當雷(léi)諾數 Re<2@104時， S。爲變數； Re在 2@104 -7 @106的範圍内， S。值基本上保持不(bú)變，這段範圍爲流(liu)量計的基本測量(liang)範圍。

    式 (1)表明，當 d和 St爲定值時，漩渦(wō)産生的頻率 f與流體的平均流(liu)速 v成正比而(ér)與流體的溫度、壓(yā)力、密度、成分、黏度(dù)等參數無關。因此(cǐ)，可以從漩渦産生(shēng)的頻率 f求出(chū)流體的平均流速(su) v，達到測量管(guǎn)道内流體的流量(liàng) Q的目的。

    v=f Sd    (2)

    Q= vS=f Sd    (3)

    式（ 31中 S爲(wèi)管道的截面積。

    Sds爲常數，令 =去 =}s，則 Q=f/K。式(shi)

中， K爲流(liú)量計的儀表系數(shu)（脈沖數／升），通常由(yóu)實際流量💯試驗求(qiú)出。

     由于漩渦(wō)發生體兩側交替(tì)産生漩渦，該漩渦(wo)力作用于檢測體(tǐ)上，使之産生交變(bian)應力，該應力作用(yong)在電元件上，産生(sheng)🔞了與✂️漩渦🚩頻率相(xiang)同的交變電荷信(xin)♉号，通過轉換器處(chù)理後，輸出與漩渦(wo)頻🎯率柏同的脈沖(chòng)信号或💘與流量成(chéng)正比的 4- 20 mA DC信号(hào)到二次儀表，進行(háng)累積、顯示。

2.選(xuǎn)擇

渦街流量(liàng)的選型一般分爲(wei)型号的選擇和口(kǒu)徑的選🏃擇‼️兩步。

2.1  型号的選擇

    根據使用環境(jing)和被測流體選擇(zé)不同結構的流量(liang)計。當流量計周圍(wei)環境溫度低于 60 e時，流量計可選(xuan)擇組合型，當流量(liang)計周圍環境溫度(dù)高💃🏻于 60 e時，需選(xuǎn)擇分離型。

    當(dāng)使用環境爲易燃(rán)易爆場合時根據(ju)防爆等級選擇🌐隔(ge)爆型🏃‍♂️或本安型。一(yi)般環境選擇一般(bān)型。

    根據采集(jí)信号要求選擇不(bú)同的輸出形式，當(dāng)需要流🐇量累❄️積🛀🏻時(shí)㊙️可選擇脈沖輸出(chū)型或模拟 ( 4- 20 mA

DC)輸(shū)出型，當需要控制(zhì)時可選擇模拟 (4- 20 mADC)輸出型。

2.2  口(kou)徑的選擇

    渦(wo)街流量傳感器的(de)口徑應根據流速(su)、流量來合理🐕選擇(ze)🏃‍♂️，并📞非一🎯定要與工(gōng)藝管道同口徑。由(yóu)于渦街流💋量計流(liu)量範圍寬，因此口(kǒu)徑選擇主要是對(duì)下限流量。一般液(ye)體流速下限爲 0.5 m/s，氣體在 4-5 m/s範(fàn)圍内選用，正常流(liú)量在測量範圍的(de) 1/2-2／ 3之間。一(yī)般情況下流量計(jì)生産廠家提供的(de)選型樣本隻給出(chu)☂️了常用流體水、壓(ya)縮空氣、飽和蒸汽(qi)的流量測量範圍(wei)，其他流體則需通(tōng)過計算選擇流量(liàng)計的口徑🤟，忽略這(zhè)㊙️一點往往會造成(chéng)流量計使用不正(zhèng)常。

    根據多次(cì)選型的結果，筆者(zhe)認爲，适當減小流(liu)量計口徑，使沆速(su)和雷諾數增大，使(shi)儀表常數*進入線(xiàn)性，可以💔提高儀表(biǎo)的精度，也有利于(yú)信号放大器的調(diao)整。

3 . 安   裝(zhuang)

      渦街流量計(ji)應安裝在隔熱、通(tōng)風、易維護的地方(fang)，盡量安💛裝在遠離(li)振動源和電磁幹(gan)擾較強的地方，振(zhèn)動存在的地方必(bi)須采用減振裝置(zhi)，減少管道受振動(dong)的影響。

      渦街(jiē)流量計在管道上(shang)可水平、傾斜或垂(chui)直安裝。安裝💛位置(zhì)💋要注意，垂直安裝(zhuāng)時，液體介質必須(xū)從下往上流動：需(xū)在管道上安裝溫(wen)度、壓力傳感器或(huò)流量調節閥時，應(ying)将溫度、壓力傳感(gan)器和調節閥安裝(zhuang)在流量計下💔遊。

      渦街流量計前(qian)後必須有足夠長(zhang)的直管段，具體要(yào)求見♊表💁 1。所配(pei)管道内徑也必須(xū)和渦街流量變送(sòng)器内徑一緻㊙️，與🈲管(guan)道連接的密封墊(niàn)内徑要比傳感器(qi)内徑略大，不能将(jiang)密封墊凸❄️入管道(dào)内。

    表 1  上(shàng)遊管道形式與直(zhí)管段長度要求

    直管段長度要(yào)求 fzui少）

    上(shang)遊管道形式

    上遊彳孬一

同心收縮全開閥(fá)門     15 D    5D

一個 9(b彎頭     20D    SD

同心擴(kuò)管     25D    SD

同一平面(mian)兩個 9(b彎頭     25D    SD

不同平面兩個(gè) 9(b彎頭     40D    5D

調(diào)節閥半開閥門     50D    SD

      流量計供電電(diàn)源爲 + 24VDC,連接線(xian)要用屏蔽的信号(hao)電纜，布線時要遠(yuǎn)離強功率電源線(xiàn)，盡量用單獨金屬(shu)保護套管，接地要(yao)可靠📞。

4注意事(shì)項

      爲讓該種(zhǒng)儀表能夠更好地(dì)服務于化工行業(yè)流量計量工作，根(gēn)據我廠近幾年應(yīng)用的實踐，以下幾(jǐ)方面應引起有關(guān)計量管理及使用(yòng)部門的足夠重視(shi)。

4.1 儀表選型

      化工行業流體(tǐ)種類較多 f蒸(zheng)汽、煤氣、水、氫氣等(deng)），輸送流體的管線(xiàn)粗細差别很大 (DN15 -DN300)，流體的物理性(xing)質（如溫度、壓力、密(mi)度、黏度）和化學性(xìng)質（腐蝕性）差異也(ye)很大，同時流量的(de)波動範圍較大。因(yin)此渦街流量計的(de)⛱️選型是*關，也是zui重(zhong)要的一關。爲此，在(zài)選✨型過程中應把(ba)🍉握住兩條基本原(yuan)則：一要保證生産(chan)安全，二要保🌈證使(shǐ)用精度。化工行業(ye)首先考慮渦街流(liú)量🈲計的防爆性能(néng)要滿足現場要求(qiú)，其次必須抓實三(san)個選型參數，即近(jin)期和遠期的zui大、zui小(xiao)及常用瞬時流量(liàng)（主要用于選定儀(yi)表的大小規格 1、被測介質的設(shè)計壓力（主要用于(yu)選定儀表的公稱(cheng)壓力等級 1、工(gōng)作壓力 f主要(yao)用于選定儀表壓(yā)力傳感器的壓力(lì)等級 1。

4.2 檢(jian)定（校準）

      目前(qián)對渦街流量計的(de)現場檢定還存在(zài)一定的困難。對用(yong)于大流量的貿易(yì)計量或重要的工(gōng)藝過程控制等比(bǐ)較重要場合的流(liu)量計，現場不具備(bei)流量在線标🐪校條(tiáo)件的，僅憑生産廠(chang)家的出廠合格證(zhèng)明不能判定🌐該表(biao)性能是否合格🈚。因(yīn)此，爲确保儀表在(zai)今後的工作🌂過程(cheng)中測量結果的準(zhǔn)确、可靠，安裝前有(you)必要将其✏️送往有(yǒu)檢定（校準🌈）資質的(de)機構進行檢定（校(xiao)準 1。

4.3工藝(yì)安裝

    正确選(xuǎn)擇安裝點和正确(què)安裝傳感器都是(shì)非常重要的環節(jiē)，若在安裝中失誤(wu)，輕者影響測量準(zhun)确度，重者❌影響儀(yi)表使用壽命，導緻(zhi)損壞儀表。要盡可(kě)能☔避免振動及高(gāo)✂️溫高熱環境、遠🆚離(lí)幹擾元件（如壓縮(suō)機、分離器、調壓閥(fa)、大小頭及彙管、彎(wān)頭等 1，保持儀(yi)表前後直管段同(tóng)心及内壁光滑平(ping)直，保證被測介質(zhì)爲潔淨的單相流(liu)體等。

4.4參數設(shè)置

     流量計的(de)儀表系數是在實(shí)驗室條件下校驗(yan)的，現場使用時🛀，應(yīng)對儀表系數進行(hang)修正。對配套二次(cì)儀㊙️表（智❓能流量積(ji)算儀❤️ 1的參數(shù)設定、組态工作以(yǐ)及流量測量網絡(luò)中各種參數設置(zhì)✌️、軟件設計應符合(he)工藝和流量計要(yào)求。

4.5後期管理(li)

      爲保證儀表(biao)長期工作的準确(que)性、可靠性 f避(bì)免意外停運和數(shù)據丢失），在渦街流(liu)量計投運之後需(xu)加強對儀表本身(shēn)及整個流量系統(tǒng)各環節日常管理(lǐ)和周期維護。如定(dìng)期抄錄計量數據(jù)（每天或每周）、日常(cháng)巡檢，按周期進行(háng)系🌈統調校（ 1-2年(nian)），檢查儀表系數等(deng)。

4.6内部維護

      由于流體髒污(wū)或其它原因，需對(dui)儀表的測量腔體(ti)及‼️其構⚽件進🥰行定(ding)期檢查或清洗。對(duì)于同規格的渦街(jie)流量計✉️，其漩渦發(fa)生體、導流體等核(hé)心組件不能🐇互換(huàn)，否則，須重新标定(ding)儀表計☂️量系數并(bìng)對其配帶的溫度(dù)及💯壓爲傳感器進(jin)行系統校正。

5存在問題

      由(yóu)于渦街流量計本(ben)質上是流體振動(dòng)型流量計，它對外(wài)界振動、流體的流(liu)動狀态特别敏感(gan)。不僅能感受到傳(chuan)感✏️器受到的渦街(jie)力，還可以感受到(dào)傳感器受到的其(qi)它力，如管道振動(dong)、管道流體的沖擊(ji)力以及由于流體(ti)壓力的變化，産生(sheng)的随機脈動壓力(li)等♻️，現場的幹擾對(duì)流量測量✨會産生(sheng)很大的影響。特别(bie)是在小流量測量(liàng)時，由于小流量産(chan)生的橫向💯升力較(jiao)小，檢測信号微弱(ruo)，極易受流體沖擊(jī)振動噪聲和管道(dào)振動噪聲影響㊙️。也(ye)即，該種儀表抗🈲幹(gàn)擾的能力還有待(dai)于♊進一步提高。

      另外，由于渦街(jie)流量計投放市場(chǎng)的時間較短，儀表(biao)的可靠性和穩定(ding)性還有待于各種(zhǒng)複雜工況的檢驗(yàn)：測量精度對流态(tài)及介質髒污的敏(min)感程度有待于研(yán)究：現場檢定方法(fa)有待于進一步探(tan)索。

6結語

      渦街流量計在我(wo)廠投入使用幾年(nián)來，計量準确可靠(kao)🌐，運行穩定😍，維護簡(jian)易，在蒸汽、煤氣計(ji)量中使用效果較(jiào)好。随着現場總線(xiàn)技術、智能儀表技(jì)術及數字信号處(chù)理技術的發展，渦(wo)街流量計在耐高(gāo)溫、抗震動、微功耗(hào)🏃等方面技術也日(rì)臻🤩成熟，在化工行(háng)業流量測量中發(fa)揮的作用越來越(yuè)大，應用前景非常(chang)廣♋闊。