[摘要(yao)]渦街流量計 在計(ji)量蒸汽時，管内蒸(zheng)汽流速必須限定(dìng)在一個範⭐圍内,渦(wo)街☔流量計才能正(zheng)常工作。有人使用(yòng)一些看似無🈲意其(qí)實違法的手段,緻(zhì)使下遊的壓力驟(zhòu)降,導緻蒸汽流速(sù)超過渦街流量計(ji)🐪測量流速上限，渦(wō)街流量計不⚽能正(zheng)常工😘作,計量嚴重(zhòng)偏小。最後提出采(cǎi)用加裝限流裝置(zhi)的方法來控制蒸(zheng)汽流速以保證渦(wo)街流量計正♍常計(ji)量。
目前，渦街流量(liang)計廣泛運用在蒸(zheng)汽計量上。渦街流(liu)量計是一😘種📧發展(zhǎn)比較成熟的流量(liàng)計，其主要優點有(yǒu):無可動🔞部件，結構(gou)簡單牢固，安裝方(fang)便，維護費用較低(di)，量程比一般在10:1以(yi)上,精度㊙️也相對較(jiào)高，測量氣體一般(bān)在1.0級到1.5級之間，測(ce)量液體一般在1.0級(ji)。
在多年的檢定工(gong)作中，發現有人使(shǐ)用了一個蒸汽💃🏻渦(wo)街流量計的漏洞(dòng)，在保持渦街流量(liàng)計計量管段🈚原封(fēng)不動的情況下，隻(zhī)在蒸汽出口處做(zuò)文章，即可緻使渦(wo)街流量🧡計計量嚴(yan)重偏小。
圖1中看到(dào)在渦街流量計計(ji)量段,沒有任何修(xiū)改，而⭐在⭐其後⛱️的大(da)型儲氣罐卻大有(yǒu)文章。整個系統根(gen)據儲氣罐内壓力(li)✊變化來對前後閥(fa)[]分别進行自動控(kòng)制，從而🔞進行-套充(chōng)氣、放氣、再充氣、放(fàng)氣🌈的循環操作。整(zhěng)個循環過程是:開(kai)始時，儲氣罐是空(kōng)的，閥門1、閥門2都關(guān)閉。然後閥門1快速(su)打🌍開，上遊0.8MPa的過和(hé)熱蒸汽劇🙇🏻烈充人(rén)空罐。然後儲氣罐(guan)充氣漸滿，壓力升(sheng)高至--定壓力後，關(guan)閉閥門1，打開閥門(mén)2，讓儲氣罐中蒸汽(qi)排出以供使用。這(zhe)樣操作的目的主(zhu)要是使大部分流(liú)過渦街流量計的(de)蒸汽以極高流速(sù)通過。

爲什麽這樣(yang)會使蒸汽流速達(dá)到非常高的程度(du)呢?而渦街流量計(ji)在高流速下計量(liàng)會有什麽問題呢(ne)🥵?
1分析蒸汽的流速(su)
臨界壓力比是分(fèn)析管内流動的一(yi)個重要數值，蒸汽(qi)在㊙️出口外的背壓(yā)p。與臨界界面前的(de)進口壓力P之比小(xiǎo)🌏于或等于臨界⛱️壓(ya)力比時，在臨界截(jié)面上，蒸汽流.速達(dá)到臨界值音速c。

當(dang)過流氣體爲過熱(rè)蒸汽時:k=1.3,?cr=0.546pcr稱爲:臨界(jie)壓力。
所以得到:通(tong)過降低背壓比，能(néng)讓通過蒸汽的流(liu)速提📧升到相🧡對于(yu)渦街流量計來說(shuo)非常高的程度,甚(shen)至達到音速，過熱(rè)蒸汽音速可以達(dá)到500m/s以上。
從熱網過(guo)來的蒸汽壓力一(yī)般高于0.8MPa，而在儲氣(qi)罐開⛱️始充氣時，罐(guan)🏃🏻内壓力幾乎爲常(chang)壓。根據蒸汽的臨(lín)界流原理。蒸汽管(guǎn)道和容器的前後(hòu)壓力比隻要低于(yu)臨界壓力比?cr=0.546,那麽(me)管内蒸汽的🌂流速(su)将達到音速。在這(zhe)個案例裏，儲氣罐(guàn)内壓力按充氣階(jiē)段中後期才逐漸(jian)升高到的0.4MPa來計算(suan)，背㊙️壓比爲0.5。也就是(shì)說，在大部分蒸汽(qì)通過階😄段，背壓比(bǐ)都小㊙️于0.546,蒸汽的流(liú)速🚶都保🈲持在音速(sù)，音速是大大超過(guo)渦街流🔞量計測量(liàng)流速上限的。通過(guò)這樣一個辦法，即(ji)能大幅度提高通(tong)過渦街流量計的(de)蒸汽流速，緻使✌️渦(wo)街流量計計量嚴(yan)重偏少。不法用戶(hu)還狡辯，所有計量(liang)器具都通過了國(guó)家法定計量檢定(dìng)機構的檢定。确實(shí)，這種情況，單是檢(jiǎn)定流量計是無法(fa)發現問題💜的。可以(yi)判斷，介質的高流(liu)速🤟對渦街流量計(jì)的計量性能🏃🏻‍♂️産🌐生(shēng)了很大🐇的影響緻(zhi)使其計量不準。爲(wei)什麽這麽說呢?再(zai)來分析氣體的高(gāo)流速對渦街流量(liang)計的影響。
2渦街流(liu)量計工作原理
在(zài)流體中安放漩渦(wo)發生體，流體在漩(xuán)渦發生體兩側交(jiao)替地分列出兩列(lie)有規律的交錯排(pái)列的漩渦，在定雷(léi)諾數範圍内，改漩(xuán)渦的頻率與漩渦(wo)發生體的幾何尺(chǐ)寸有🥵關，所産生的(de)漩渦頻率f正比于(yu)流量，此頻率可由(you)各種傳感器檢出(chū)。

渦街流量計就是(shi)利用卡門渦街原(yuan)理，得到如下關🐉系(xi)

式中:b-阻流件的寬(kuan)度，m;ū一流經流量計(ji)的流體平均流速(sù)❌，m/s;f一漩渦的頻率，Hz;Sr斯(sī)特羅哈爾數(無量(liàng)綱)。
斯特羅哈爾數(shu)爲無量綱參數，它(ta)與漩渦發生體的(de)形狀及雷諾數有(you)關。圖3所示爲三角(jiǎo)柱漩渦發生體的(de)斯特勞哈爾數.與(yǔ)管道雷諾數的關(guan)系。

由圖3可見，在ReD=2×104~7×10'6範(fàn)圍内，斯特勞哈爾(ěr)數可視爲常數。使(shǐ)用的渦街流量計(jì)都是在斯特勞哈(ha)爾數視爲常數的(de)這個範圍内設計(ji)的。因此使用渦街(jiē)流量計時--定要避(bi)免測量介質的雷(léi)🏃🏻‍♂️諾數在2×104~7×106這個範💋圍(wéi)外，超過這個範圍(wei)，斯特勞哈爾數不(bu)再是常數，渦街流(liu)量計測得的頻率(lǜ)與流速也不再是(shì)簡單的正比關系(xi)。也就是說，超過雷(léi)諾✌️數2×104~7×106這個範圍，便(biàn)💰違反了渦街流量(liang)計的設計原理，這(zhè)時候渦街♋流量計(ji)是不能正常計量(liang)的。因爲雷諾數與(yǔ)介質流速有關，所(suo)以㊙️具體到介質流(liu)速的話，對于蒸汽(qì)來說，渦街流量計(jì)的流速測量範圍(wei)控制在5m/s~60m/s之間，好的(de)渦街流量計量程(cheng)🏃‍♂️上限最多再往上(shàng)延伸20%。因此在選型(xíng)♍渦街流量計的口(kou)徑和流量測💚量範(fàn)圍時，要保證滿足(zu)這個流速限定。絕(jue)大部分渦街流♉量(liàng)計對于高流速介(jie)質是沒有辦法計(ji)量的。所以上訴案(an)例中，用普通渦街(jie)流🔴量計去計量音(yin)🥵速下的蒸汽，得到(dào)的👣結果是完全不(bu)可👉信，不能用的。
渦(wō)街流量計是一種(zhǒng)數字儀表，是通過(guo)傳感器來檢♍測漩(xuan)渦頻率❄️的。流量計(ji)的電氣性能必須(xū)要工作在适宜它(ta)的條件♌下。來看看(kàn)在高流速下，渦街(jie)流量計檢測漩💰渦(wo)頻率的情況♋。引用(yong)-個高流速🧡下渦街(jie)流量計的實驗4。該(gāi)實驗在🤩采用在線(xian)🔴實時頻譜分析時(shi)發現:在口徑爲DN80及(ji)其以下的管線上(shàng)，經常❤️會出現高于(yú)✂️80m/s的高流速，其中有(you)近一半的出現超(chao)過100m/s的高流速，更有(you)甚者，流速高達180m/s。一(yī)般的渦街流量計(jì)在通過介質💋流速(su)過高時，會發生劇(jù)烈的漏波現象，因(yin)而産生難以估算(suan)的誤差。

從圖4上看(kàn)漏波的結果就是(shi)檢測到的脈沖不(bu)再連續，發生了漏(lou)缺。所以這種情況(kuàng)下，測量結果的趨(qu)勢是一般都是偏(pian)🔴小。在👌高流速下，漩(xuán)渦發生體後的流(liú)😍體運動🏃🏻‍♂️更加複雜(zá)。渦街傳感器檢測(cè)信号需要--定的清(qīng)晰度，如果流速過(guò)高，流場變得更加(jia)複🌍雜。此時傳感器(qi)将受到嚴重幹擾(rǎo)，目🧑🏾‍🤝‍🧑🏼标信号清晰🥰度(du)急劇下降♊，使渦街(jie)流量傳感器測不(bu)準或者測不到。
可(kě)以看到，高流速下(xià)的渦街流量計的(de)漏波十分明顯，正(zhèng)是🏒利用了渦街的(de)這個漏洞，讓渦街(jiē)流量計在超高流(liú)速📱下大量漏波，緻(zhì)使最後得到的流(liu)量遠小于實際流(liú)量。
除了是上述案(àn)例中的裝置，還有(you)一種把蒸汽直接(jie)放人水池🍉中加熱(re)水的熱水站，采用(yòng)了手段這些都是(shì)爲了設法讓蒸汽(qì)出口的壓力驟降(jiang),得到突然變💞小的(de)背壓比，以大大提(ti)高蒸汽的流速。即(ji)使達不到音速，也(yě)遠💞高于渦街流量(liang)計的測量上限，導(dao)緻渦街流量計的(de)不正常工作。因此(cǐ)爲了保證渦街流(liu)量計正常計量，必(bi)須✊重視渦街流量(liang)計的測量範圍，管(guan)内✔️流速必須限定(dìng)在🛀渦街流量計的(de)測💘量範圍以内。
對(dui)于那些在後端搞(gǎo)壓力驟降提高蒸(zheng)汽流速的，可💜以想(xiǎng)辦💚法把蒸汽流速(sù)限定在合理範圍(wei)内。比如采😘用限流(liu)裝置，在渦街流量(liàng)計後方管線上安(an)裝臨界🚶‍♀️流文丘裏(li)噴嘴🛀。
當蒸汽通過(guò)臨界流文丘裏噴(pen)嘴時，在噴嘴上、下(xià)遊壓力比如果小(xiǎo)于或等于該噴嘴(zuǐ)的臨界壓力比時(shí)，噴嘴喉部形成臨(lín)界狀态，流過噴嘴(zui)的蒸汽質量流量(liàng)達到最大。這時蒸(zheng)汽的質量流量不(bú)☁️受下遊狀态變化(hua)的影⁉️響。根據這個(ge)原理，把臨界流文(wén)💛丘裏噴嘴安裝在(zài)可能🌐會發生壓力(li)驟降的管段前，就(jiu)能穩穩的限死上(shàng)遊通⛹🏻‍♀️過渦街流量(liàng)計的最大流量了(le)。而選用文丘裏🚶‍♀️噴(pen)嘴的原因是能夠(gòu)減少壓力損失。

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