摘要：渦街流(liu)量計
是現代石油(you)化工生産中測量(liàng)流量的重要工具(jù)之一🌍。簡述🙇🏻了渦街(jie)流量計的測量原(yuan)理，詳細闡述了解(jie)決渦街流量計選(xuǎn)型的注意事項，提(ti)出了儀表選型、安(ān)裝、管理與維護的(de)建議。
目前，渦街流(liu)量計不同品牌之(zhi)間的性能差距較(jiao)大🛀🏻，根據☀️市🌏場調研(yan)與用戶反饋，以艾(ài)默生和橫河爲代(dài)表的品牌⛱️，是爲大(da)家🈲公認使用情況(kuàng)較好的産品。然而(ér)即使是渦街流量(liàng)計産品，在現場遇(yù)到流量範圍偏離(lí)、流量波動較大、配(pèi)管與安裝情況較(jiao)差、流量信号微弱(ruò)以及現場幹擾情(qíng)🐉況惡劣等不良工(gōng)況條件🚩，依舊會出(chu)現大量使用失敗(bài)的👉情形，且該問題(ti)非常✨普遍，也影💚響(xiǎng)着用戶對于渦街(jiē)流量計的态度，并(bing)逐漸在業内形成(cheng)：“渦街流量計僅能(néng)在液體、蒸汽上使(shǐ)用”的評價。
爲了保(bǎo)證在項目中能夠(gòu)使用到真正好用(yong)的産品，避🌏免💘投運(yun)和後期維護時的(de)麻煩，選用渦街的(de)核心㊙️原則☀️是：更強(qiang)的抗振能力，更寬(kuān)的量程比，更可靠(kao)的接液材‼️質，更持(chi)久的傳感器壽命(ming)，更優秀的現場配(pèi)管安裝适應能力(lì)。文章簡述了渦街(jie)流量計的測量🈲原(yuan)理，詳細闡述了解(jiě)決渦街流量計選(xuan)🛀🏻型的注意事項，提(ti)供了儀‼️表💞的選型(xíng)、安裝、管⛱️理與維護(hu)的建議。
1.渦街流量(liàng)計的工作原理
渦(wō)街流量計的工作(zuo)原理（見圖1）是在流(liu)體中插入一物體(ti)時，流體流動受到(dào)影響，在障礙物後(hòu)的兩側就會交替(tì)分離釋放出兩列(liè)🙇♀️旋渦，在下遊形成(chéng)互相平行的２個旋(xuán)渦流。障礙物就是(shì)旋渦發生體，它可(kě)以是☎️梯形柱、三棱(léng)柱體或者圓柱體(ti)等。一般情況下，物(wù)體後面産生的渦(wō)列是不穩定的，當(dāng)渦列的間距Ｈ和旋(xuán)渦的距離L滿足🐪H/L＝0.281時(shí)，渦列達到穩定狀(zhuàng)态，此渦列稱爲🔆卡(kǎ)門渦街🐕。卡門渦街(jie)旋渦的發放頻率(lǜ)ｆ與流體的流速以(yi)及發放體的特征(zheng)尺寸d（即發放體🌈的(de)寬度）的關系見式(shi)（1）。
ƒ＝St*ʋ/d（1）
式中:ƒ爲渦街發生(shēng)頻率，Hz;St爲斯特勞哈(ha)爾數，爲無量綱🐉數(shu)，與旋渦發⛷️生體及(ji)雷諾數有關;ʋ爲流(liu)速，m/s;d爲發生體迎面(mian)寬度。
在雷(léi)諾數一定範圍内(nèi)，St是恒定的，d是固定(ding)的，因此ƒ與ʋ成正🏃比(bǐ)，通過♈傳感器可檢(jian)測出ƒ，即可求出流(liú)速ʋ。通過ʋ可以求出(chu)㊙️流體⭐的體積流量(liàng)，進而又可以求出(chu)流體的質量流量(liàng)。
2渦街流量計選擇(zé)的原則
2.1抗振能力(lì)選擇
渦街流量計(jì)用不好的關鍵原(yuan)因是抗振能力弱(ruò)，從而導緻測🤟量下(xià)限不足，在現場出(chū)現諸如“零點不.幹(gan)💚淨、小流量不指示(shi)”等問題，因此選擇(zé)渦街流量計時，要(yao)選擇抗振能力強(qiáng)的渦街流量計。工(gōng)信部2016年發布并實(shí)施的《石油化工自(zì)動化儀🌍表設計選(xuǎn)型規範》(SH/T3005-2016)中指出:“當(dāng)選用渦街流量計(ji)🌏時，測量振動場合(hé)的流體流量應選(xuan)用抗振型渦街流(liu)量計，其抗振強度(dù)不宜低于2g”。因此無(wú)論是在設計院的(de)選型數據表還是(shi)在招标技術要求(qiu)中，應該對抗振能(neng)力提出明确的要(yào)求，最好要求制造(zào)商提🏃♀️供“抗振型渦(wō)街流量計型式👄批(pi)準證明文件”。如果(guǒ)由于現實原因，導(dao)緻♉具備官方認證(zhèng)的抗振型渦街流(liu)量計生産商數量(liang)沒有達到招标要(yào)求時，可參考企業(yè)自身或者同行業(ye)以往的渦街流量(liàng)👄計使用情況，甄選(xuǎn)出1到2家抗振能力(lì)尚可的合格供應(ying)商并邀請其參與(yǔ)競标📧。
2.2量程比選擇(ze)
渦街流量計是1種(zhǒng)數字式儀表，根據(ju)數字原理的特⛹🏻♀️性(xing)，實🔞際流量一旦低(dī)于渦街流量計測(cè)量下限，并非✂️是精(jīng)度下降，而是示值(zhi)直接歸零，無法顯(xian)示流量的基本趨(qū)勢;或者當實際🐇流(liú)量高于上限🔆時，出(chu)現可怕♉的“倒走現(xiàn)🤞象”，現場指示甚至(zhì)遠低于實際流量(liang)，流量🧑🏾🤝🧑🏼趨勢出現完(wán)全相反的狀況，造(zao)成控制回路.崩潰(kui)，甚♍至傳感器、渦街(jie)♍發生體斷裂的危(wēi)險。正因爲渦街流(liú)量計的這種特性(xìng)☂️，在選用時必須要(yao)對其量程比做出(chū)要求，要求渦街流(liú)量計的量程比至(zhì)少🛀🏻要在30:1以上🆚(企業(ye)也可👣以在儀表計(ji)算書中體現更大(da)的量程比)。該要求(qiu)的目的是爲應對(duì)工藝參數與實際(jì)投運工況參數嚴(yan)重不吻合，或者生(sheng)産過程中的流量(liang)大範圍波動以及(ji)後期流量的調整(zhěng)，隻有選用比較寬(kuān)泛的量程比🔴，才能(néng)在渦街流量計選(xuan)型時将.上述3種情(qíng)況涵蓋其中，留足(zú)量程餘量，使得現(xiàn)♻️場實際的流量❤️變(bian)化範圍一直在渦(wo)街流量計的正常(cháng)測量範圍當中
2.3傳(chuan)感器材質選擇
要(yao)想選好渦街傳感(gan)器，需要知道渦街(jie)流量計的内部結(jié)🔴構。渦街流量計的(de)内部結構示意圖(tú)見圖2。
當介質流過渦街(jie)發生體産生卡門(mén)渦街後，其後部的(de)測🛀量傳感器受到(dao)漩渦的渦街升力(li)，進而測得渦🌈街發(fā)生頻率，計算出介(jie)質㊙️流量,。
目前市場(chǎng)中在用的比較主(zhǔ)流的傳感器大都(dou)是應力式或電容(róng)式。應力式傳感器(qì)的傳感器結構示(shi)意圖見圖3.
由于壓(ya)電陶瓷本身的性(xing)質，如果其裸露在(zài)介質中，很容易被(bei)高🚩速的卡門渦街(jie)折斷，因此其外面(miàn)都會設置一層金(jīn)屬外保護殼。如何(he)金屬外保護殼很(hěn)厚，會影響渦街升(shēng)🧑🏽🤝🧑🏻力傳導至壓電🍓陶(táo)瓷的信号;如果金(jīn)屬外保護殼太薄(báo)，則很難起到保護(hu)效果，因此金.屬外(wai)保護殼應該選用(yòng)強度高的材質。
衆(zhong)所周知，物體的質(zhì)量越大，慣性就越(yue)大，所以傳感器質(zhi)量🌈越大越容易受(shou)到外界振動的幹(gàn)擾，使其難🌈以區分(fen)正常的渦街升力(li)和外界振動幹擾(rǎo)。因此傳📱感器外殼(ke)應該選擇質量輕(qīng)強度高的材質。
2.4縮(suo)頸選擇
對于設計(jì)單位而言，絕大多(duō)數工藝管道專業(ye)在選擇管道口徑(jing)時，爲了免除管道(dao)設計偏小而出現(xiàn)的㊙️無法挽回的問(wèn)題與責任，往往都(dou)會将管道設計偏(piān)大。這種情況會導(dao)緻自控專業在流(liu)量計選型時頻繁(fán)面臨縮徑問題，尤(you)其對于渦街流量(liàng)計而言，流速🔅偏.低(di)可能直接導緻無(wú)指示，最終無法有(you)效顯示流量趨勢(shì)。因此渦街流量計(ji)在選型時，企業要(yào)依據自身的工藝(yi)特點及🔞現場布置(zhì)環境兼顧廠家的(de)安裝建議，選用合(hé)适的縮徑産品。
随(suí)着儀表技術的不(bu)斷發展，不同的渦(wō)街流量計.廠家💚在(zai)縮徑方面的技術(shù)開始出現較大的(de)差異化。較傳統的(de)縮徑方式(見圖4)，有(you)的廠家開發出了(le)可内縮🤩一檔、兩檔(dang)的産品，也有可以(yi)無‼️極數限制無限(xian)内縮的産品，或者(zhe)僅需大小頭，無需(xū)變徑直管段的産(chan)品🏃♀️(見圖5)。
從圖4和圖(tu)5可以看出，儀表内(nèi)部縮頸在配管成(cheng)本、配管💯安裝的🚶♀️複(fú)雜程度、後期的更(geng)換以及維護成本(běn)上💘具有優勢，可以(yi)爲用戶節省大筆(bǐ)材料、人工和時間(jian)成本，因此企業應(yīng)根據裝置實際情(qíng)況選擇合适的内(nèi)縮頸産品。
3結束語(yu)
渦街流量計優點(diǎn)很多，如壓力損失(shi)小、整體結構堅固(gu)👅無可動部件、維護(hù)量小、測量精度高(gao)等。但任何儀表都(dou)🌈得在合适的工況(kuàng)下才能發揮其應(yīng)有的作用。因此要(yao)對渦街流量計🌈的(de)性能、特點進行全(quán)面深入的了解，這(zhe)樣才能使渦街流(liú)量計成爲石油化(huà)工測量中的助手(shǒu)。
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