摘　要：旋進流量計(ji) 是速度流量計的(de)一種，基于漩渦進(jin)動原理。結合工程(chéng)設計😄，針對🈲幾種氣(qi)體和液體的流量(liàng)計選型進行分析(xī)，分别研究了同一(yi)流量工況下不同(tóng)流量計的适用性(xìng)和優缺點，并得出(chū)下列結論：旋進流(liu)量計能夠滿足大(da)部分所列出的流(liú)量工況，而且精度(dù)較高👅、量程範圍較(jiào)🌈大、安裝維護方便(biàn)，但不适合低流速(sù)工況。
　　在石化裝置(zhi)的工藝生産過程(cheng)中，流量是一個非(fēi)常重要的過程參(can)數和監控對象，流(liú)量的測量顯得尤(yóu)爲重要。随㊙️着流量(liàng)檢測技術的不斷(duan)發展，可供選擇的(de)流量❄️計很多。如何(hé)針對不同工況要(yao)求，選擇合适的流(liú)量計來滿足用戶(hu)對精度、維護量、可(ke)靠性、經濟💰性等要(yao)求。
　　早期的旋進流(liú)量計在1967年由德國(guo)FISCHERPORTER公司發明。經過幾(ji)十年的技術發展(zhan)，此種類流量計已(yǐ)經從簡單的、僅能(néng)測量氣體流量的(de)單一功能，發展到(dao)可以應用于氣體(ti)、蒸汽和液☁️體介質(zhì)❤️的流量測量，并且(qiě)可以帶溫👅度、壓力(li)自㊙️動補償，還可以(yǐ)進行流量累計計(ji)量[1]的多種功能。所(suo)輸出的信号可以(yǐ)爲支持HART協議的通(tōng)訊信号、支持RS485通訊(xùn)協議信号等。旋進(jin)流量計具有精度(du)高❗、可靠性好、壓力(lì)損失較小👣、對直管(guan)段要求短、安裝維(wéi)護方便等優點，可(kě)以适用于較爲廣(guǎng)泛的流量檢測場(chǎng)合。
1結構及工作原(yuan)理
1.1流量計的結構(gòu)
　　旋進流量計本體(ti)由漩渦發生體（起(qi)旋器）、殼體、壓電傳(chuán)🚶‍♀️感器👅和整💯流器組(zu)成，如圖1所示。
旋進(jìn)流量計剖面結構(gou)如圖2所示。

漩渦發生體（起旋(xuan)器）：螺旋狀葉片安(an)裝在入口，用于⭐産(chan)🔞生❄️漩渦流。
殼體：形(xing)狀類似于文丘裏(lǐ)管，用于産生二次(ci)漩渦。壓電傳感器(qì)🍉：用于檢測漩渦的(de)振動頻率。振動頻(pín)率與流速成正比(bǐ)。
整流器：安裝在流(liu)量計出口，用于消(xiāo)除漩渦流，減少🏃🏻‍♂️對(dui)下遊的影📞響。

1.2工作原理(lǐ)[1-3]
　　旋進流量計是速(sù)度流量計的一種(zhong)，基于漩渦進動現(xian)象進行🛀🏻計量。流體(tǐ)進入漩渦發生體(ti)後産生劇烈的旋(xuan)🌈轉運動形成漩渦(wō)流。漩渦流加速，沿(yán)流動方向經縮徑(jing)段，流動強度增強(qiáng)。當漩渦流進🈲入擴(kuo)散段後，在導流體(ti)回流的作用下，該(gāi)漩渦産生二次旋(xuán)轉運動，即漩渦進(jìn)動。二次漩渦進動(dòng)的頻率與流體的(de)流速成正比。因此(cǐ)漩渦的頻率可以(yǐ)反映此流體的流(liú)速和流量大小。如(ru)果測量設備内部(bu)🌈采用最佳的設計(ji)，漩渦的頻率将在(zài)較寬的流量範圍(wéi)内呈線性。壓電傳(chuán)感器測到此頻率(lǜ)後，将信号傳輸到(dao)流量計傳✌️感器進(jìn)行下遊處理。
漩渦(wo)進動頻率與介質(zhi)流速成正比，與截(jié)流體幾何尺寸成(cheng)反❄️比。

式中
f——漩渦進(jin)動頻率；
St——斯特羅哈(ha)爾常數（通過實驗(yàn)得到的無因次數(shù)）；
v——流速；
d——截流體因數(shù)（由截流體幾何尺(chi)寸決定）。
以上公式(shì)可得出，測量出漩(xuan)渦進動頻率可測(ce)得流體流速和瞬(shun)時流量。
圖3表示出(chū)斯特羅哈爾常數(shu)與雷諾Re的關系。曲(qu)線的線性區♈域🔞對(duì)應的爲旋進流量(liàng)計的測量範圍。

雷(lei)諾數（Re）的計算：
Re=?ρ?/(2827×V×D)
式中(zhong)
ρ——工作密度，kg/m3；
V——運動黏(nian)度，m2/s；
D——管徑，m。
2工程設計(ji)中的選型考慮
　　工(gong)程設計中主要根(gen)據流量工況，按工(gong)藝要求（精度、測量(liang)範圍、壓力損失等(děng)），從适用性、可靠性(xing)、安裝方便、經濟性(xing)等☀️方面考慮🈚進行(hang)流量計的選型。本(běn)文列舉的旋進👉流(liu)量計爲某進口品(pǐn)牌産品，并有多種(zhǒng)場合🌈的應用。
2.1适用(yòng)性方面的考慮
（1）流(liu)體介質旋進流量(liang)計适用于氣體、蒸(zhēng)汽和液體介質。
（2）精(jīng)度旋進流量計在(zài)最小雷諾數Remin和最(zui)大流量Qmax之間的線(xian)性範圍測量精度(du)爲≤±0.5%。
（3）流速旋進流量(liang)計在測量介質時(shi)，要考慮流速不能(neng)過💘低（具體以廠家(jia)計算爲準）。
（4）流量計(jì)口徑市場上常見(jiàn)旋進流量計最大(da)尺寸爲DN400，最小爲💚DN15。流(liu)量計口徑的選擇(zé)基于最大工作流(liú)量Qmax。建議最✂️大工作(zuò)流量應大于該口(kou)徑允許量程一半(ban)時的流量。可以選(xuan)✊擇縮徑，但最大工(gong)作流量不要低于(yú)該口徑允許最大(da)量程時流量的15%。
（5）材(cai)料的選擇
a.測量管(guǎn)材料通常爲不鏽(xiù)鋼316/316L，HastelloyC。
b.内襯材料根據(jù)介質的腐蝕性、溫(wēn)度等要求來選擇(zé)具體材料。
PTFE（-55~260℃）
石墨（-55~280℃）
Kalrez（-20~275℃）
2.2安(an)裝和應用
（1）被測介(jiè)質的流動方向需(xu)要與流量計上的(de)指示方向一緻。
（2）避(bì)免管路的機械振(zhen)動（如有必要，安裝(zhuāng)支架）。
（3）選擇符合環(huan)境條件的流量計(ji)。流量計周圍不能(néng)有強烈磁場幹擾(rao)。
（4）輸送設備的振動(dong)頻率不得在流量(liang)計的測量頻率範(fan)圍以内。可以使用(yong)适當的阻尼裝置(zhì)減弱活塞泵或壓(ya)縮機輸送過程中(zhōng)的交替（脈動）流量(liàng)。
（5）閥門通常布置在(zai)流量計的下遊。如(ru)果通過活塞泵或(huo)壓縮機輸🏃送測量(liàng)介質（液體）壓力10bar[145psi]，當(dang)閥門閉合時，可能(néng)會産生液😍壓振動(dòng)，這時閥門必須安(ān)裝在流量計上遊(you)，并且可能需要安(an)裝合适的阻尼裝(zhuāng)置（例如：空氣罐）。
（6）流(liú)量計在測量液體(tǐ)時要避免氣穴現(xian)象的産生。
（7）測量高(gao)溫介質時
流量計(ji)在測量>150℃的高溫介(jiè)質時，傳感器的安(an)裝必須是變送器(qì)朝向📐一側或朝下(xia)，或者采用分體式(shì)安裝。
（8）流量計傳感(gǎn)器帶保溫層時，考(kǎo)慮保溫層厚度，具(jù)體🈲咨詢廠家。
2.3直管(guan)段要求
　　流量計安(ān)裝直管段要求滿(mǎn)足與否，直接影響(xiǎng)流量🌈測量的穩定(dìng)性和精度。旋進流(liú)量計進出口直管(guan)段㊙️要求見表1。從表(biǎo)1可知，其直管段要(yao)求并不高，這一優(yōu)勢在舊裝置擴容(rong)改造的應用中尤(you)爲突出。

2.4多探頭的(de)選擇
　　基于旋進流(liu)量計的漩渦特點(dian)，并在其本體尺寸(cun)允許的條件下，旋(xuan)進流量計可以采(cai)用多探頭的測量(liang)方式。這種💚選擇爲(wei)用戶實現三取二(èr)流量聯鎖提供了(le)經濟可行的實施(shi)方案。
3應用分析
　　适(shì)用于氣體、蒸汽和(he)液體介質測量的(de)流量計有多😍種可(kě)選♻️，在🈲此選擇精度(dù)較好的4種流量計(ji)與旋進流量計做(zuò)對比，主要針對測(ce)🈲量範圍、精度和壓(ya)損是否👌符合工藝(yi)條件進行對🔞比分(fèn)析。所選流量計如(ru)下，均爲在國内外(wai)石化裝置上有多(duō)年應用的國外産(chan)品㊙️。
旋進流量計（精(jing)度爲液體±0.5%，氣體±5%）
（精(jing)度爲液體±0.75%，氣體±0.9%）
渦(wō)街流量計 科裏奧(ao) 利質量流量計（精(jing)度爲液體±0.075%~0.1%，氣體±0.5%）
熱(rè)式質量流量計 （精(jing)度爲±0.5%，主要測氣體(ti)介質）
電磁流量計(ji) （精度±0.5%，主要測量導(dǎo)電類液體）
　　以上渦(wo)街流量計的精度(dù)低于其他流量計(jì)，但是也屬于㊙️精度(du)㊙️較🔞好且常用的流(liú)量計。并且由于渦(wo)街流量計和旋進(jìn)流量計的原理類(lei)似，在下列對比中(zhōng)渦街流量計的精(jing)度雖然不能達🔆到(dào)本文所列的工藝(yi)條件，但可以對比(bǐ)渦街流量計和旋(xuán)進流量計的測☂️量(liàng)範圍和壓損。
3.1氣體(tǐ)測量
（1）當測量介質(zhi)爲氫氣，工藝要求(qiu)精度高時，不能低(di)于±0.5%。市場🈲上測量氣(qì)體精度較好的流(liú)量計有熱式質量(liang)流量計和科裏奧(ào)利質量流量計（我(wo)們選擇測量氣體(ti)精度爲±0.5%的産品），這(zhe)裏選擇這2種流量(liàng)計與旋進流量計(ji)做對👨‍❤️‍👨比。表2爲工❄️藝(yì)條件，表3~表5爲3種流(liu)🏒量計的選♻️型後的(de)量程範圍和壓力(lì)損失，通過表6對比(bi)流量計是否滿足(zú)工♻️藝條件。



　　通過以(yi)上對比，可知旋進(jìn)流量計在流速大(dà)于一定值時，測量(liang)時的精度和流量(liàng)範圍可以與科裏(lǐ)奧利質量流量計(jì)和🈚熱式🔞質量✉️流量(liang)計相媲美。但是在(zai)流速很小的情況(kuàng)下，旋進流量計與(yu)這兩種流量計相(xiàng)比則遜色很多。
　　這(zhe)3種流量計在價格(gé)方面，科裏奧利質(zhì)量流量計是❗旋進(jìn)流量計價格的3~5倍(bèi)。熱式質量流量計(ji)和科裏奧利質量(liang)流量計針對不同(tong)工況下的應用選(xuǎn)型，在價格方面🚩各(ge)有優🌈勢。
（2）測量介質(zhì)爲氣體（除氫氣外(wai)）時，在此選擇旋進(jin)流量計（精度👨‍❤️‍👨爲氣(qi)體±0.5%）、渦街流量計（精(jing)度爲氣體±0.9%）和科裏(lǐ)奧利質量流量計(jì)（精度爲氣❄️體±0.5%）做對(dui)比分析，以下主要(yào)對比3種流量計‼️的(de)測量範圍（3種流量(liang)計都爲同一品牌(pái)産品）。表7爲工藝條(tiao)件，表8~表10爲3種流量(liang)計的選型後的量(liàng)程範圍和壓力損(sun)失，通過表11對比流(liu)量計是否滿足工(gong)藝條件。

　　通過列表(biao)可以看出旋進流(liú)量計在測量氣體(tǐ)時，保證精度±0.5%的💞情(qíng)況下，量程比較大(da)，可以滿足1∶30的量程(chéng)比。
3.2測量介質爲液(yè)體
　　測量液體時，選(xuan)擇旋進流量計（精(jing)度爲液體±0.5%）、渦街流(liu)量計（精度爲液體(tǐ)±0.75%）、科裏奧利質量流(liú)量計（精度爲液體(tǐ)±0.1%）和電磁流量計（精(jing)度爲液體±0.5%）進行對(dui)比分析。表12爲工藝(yi)條件，表13~表16爲3種流(liú)量計的選型後的(de)量程範圍和壓力(lì)損失，通過表17的對(dui)比，可🚶知流量計是(shi)否滿足工藝條件(jiàn)要‼️求。



　　通過以上比(bǐ)較，可知旋進流量(liang)計在測量液體時(shi)也有很大的🧑🏾‍🤝‍🧑🏼優勢(shì)，量程比大，精度較(jiao)高，還可以測量非(fei)導電類類液體。
在(zai)産品的價格方面(mian)，以渦街流量計的(de)價格作爲标準來(lai)衡量，科🌈裏奧利流(liú)量計（精度液體爲(wèi)±0.1%.氣體±0.5%）是渦街的3~5倍(bei)左右，旋進流量計(jì)是渦街流量計的(de)1.3~1.7倍左右，電磁流量(liang)計是渦街流量計(ji)的0.8~1倍左右（以上4種(zhong)流量計價格均☀️以(yǐ)同一廠☀️家産品的(de)🐆價格作爲基礎）。
4結(jié)束語
　　旋進流量計(ji)精度（±0.5%）較高，可以滿(man)足大多數應用場(chǎng)合的測量🎯要求；可(ke)達1：30的量程比，滿足(zu)寬測量範圍的應(ying)用；直管段要求不(bu)高，在工👉藝裝置配(pei)管緊湊的場合，應(yīng)用優勢明顯。尤其(qi)在可實現🌏多探頭(tou)傳感器應用🏒方面(mian)，爲安全儀表系統(tong)流量測量子系統(tong)的可靠性🤞/可用性(xing)冗餘架構設計提(tí)⭐供了一種便利的(de)實施方案，具有較(jiao)爲突出的優勢。

以(yǐ)上内容源于網絡(luò)，如有侵權聯系即(jí)删除!