摘(zhai)要：介紹(shào)了渦街(jie)流量計(ji) 的工作(zuò)原理，并(bìng)對渦街(jie)流量計(ji)的優缺(que)點進行(hang)了分析(xī)；其次結(jié)合采油(you)平台實(shí)際工況(kuang)進行了(le)流量儀(yí)表選型(xíng)📐；并且👣介(jie)紹了針(zhēn)對渦🔞街(jie)流量計(ji)的防振(zhèn)措施；最(zuì)後通過(guo)計算對(dui)比分析(xi)，證明渦(wo)街流量(liàng)計是一(yi)款相對(duì)節能的(de)流量計(ji)。
0引言?
　　在(zài)工業生(sheng)産過程(cheng)中，爲了(le)有效地(di)指導生(shēng)産操作(zuo)、監視和(hé)控💜制生(sheng)産過程(cheng)，經常需(xu)要檢測(cè)生産過(guo)程中各(ge)種流動(dong)介質（如(ru)液體、氣(qì)體♉或蒸(zhēng)汽）的流(liu)量，以便(biàn)爲管理(lǐ)和控制(zhi)生産提(tí)供依據(ju)。同時，工(gōng)業生産(chan)的各環(huan)節之間(jiān)經常有(you)物料的(de)輸送，需(xu)要對它(ta)們進行(hang)精确的(de)計量，作(zuo)爲經濟(ji)核算的(de)重要依(yī)據。所以(yi)，流量監(jiān)測在現(xian)代化工(gōng)業生産(chan)過程中(zhong)顯得十(shí)分重要(yào)。
1工作原(yuán)理
　　渦街(jie)流量計(jì)（又稱漩(xuán)渦流量(liang)計）是根(gēn)據“卡門(mén)漩渦”原(yuan)理📧研🚩制(zhi)成的一(yi)種流體(ti)振蕩式(shì)流量測(cè)量儀表(biao)。“卡門漩(xuán)渦”現象(xiang)是在🔴流(liú)動🔞的流(liú)體中插(chā)入一根(gen)（或多根(gēn)）迎流面(mian)爲非流(liú)線型柱(zhù)狀物時(shi)，流體在(zài)柱狀物(wù)兩側交(jiao)替地分(fen)離釋放(fang)出兩‼️列(lie)規則的(de)漩渦。在(zai)測量管(guan)道的🔞流(liú)體中設(she)置非流(liú)線型的(de)漩渦發(fā)生體，當(dang)雷諾數(shu)達到一(yi)定值時(shi)，從漩渦(wō)發生體(tǐ)下🔞遊兩(liǎng)側交替(ti)地分離(li)釋放出(chū)兩串規(gui)則✉️地交(jiāo)錯排列(liè)的漩✉️渦(wō)，這種漩(xuan)渦稱爲(wei)卡門渦(wō)街，在一(yi)定雷諾(nuò)數範圍(wei)内漩渦(wō)的分離(li)頻率與(yǔ)漩渦發(fa)生體的(de)幾何尺(chǐ)寸、管道(dào)的幾何(he)尺寸有(you)關，漩渦(wō)的頻域(yu)正比于(yu)流🧑🏾‍🤝‍🧑🏼量，并(bìng)可由各(ge)種形式(shì)的傳📞感(gan)器檢出(chū)[1-3]。

流量(liang)計利用(yòng)卡門渦(wo)街原理(li)如圖1所(suǒ)示，有如(rú)下關系(xì)式☂️：

式中(zhōng)d——阻流件(jian)的寬度(du)，m；
`U——流經流(liu)量計的(de)流體平(ping)均流速(su)，m/s；
f——漩渦的(de)頻率Hz；
Sr——斯(si)特勞哈(ha)數(Strouhalnumber)
m——漩渦(wo)發生體(ti)兩側弓(gōng)形面積(ji)與管道(dào)橫截面(mian)面積之(zhi)比，對于(yú)直徑🈲爲(wei)的圓柱(zhu)形漩渦(wo)發生體(tǐ)：

式中K——流(liu)量計的(de)儀表系(xì)數，1/m2。
　　K除與(yu)漩渦發(fa)生體、管(guǎn)道的幾(ji)何尺寸(cùn)有關外(wai)，還與斯(si)特勞哈(ha)數有關(guān)。斯特勞(láo)哈數爲(wèi)無量綱(gang)參數，它(tā)與漩渦(wō)發生體(tǐ)形狀及(ji)雷諾數(shu)☂️有關，圖(tú)2所示爲(wei)三角柱(zhu)狀漩渦(wō)發生體(ti)的斯特(te)勞哈數(shu)與管道(dào)雷諾數(shu)的關系(xì)圖。由圖(tu)2可📞見，在(zài)46210~710DRe???範圍内(nèi)，Sr可視爲(wei)常數，這(zhe)是儀表(biao)正常工(gong)作範圍(wéi)。

當測量(liang)氣體流(liú)量時，渦(wo)街流量(liang)計的标(biāo)準體積(ji)流量計(ji)算☂️式爲(wei)

式中Vnq，Vq——标(biao)準參比(bǐ)條件下(xià)(C?20，101.325kPa)工況下(xià)的體積(jī)流量m3/s;
Pn，P——标(biāo)準參比(bǐ)條件下(xià)和工況(kuàng)下的絕(jué)對壓力(li)，Pa；
Tn，T——标準參(can)比條件(jian)下和工(gōng)況下的(de)熱力學(xue)溫度，K;
Zn，Z——标(biao)準參比(bǐ)條件下(xia)和工況(kuàng)下的氣(qi)體壓縮(suo)系數；
　　由(you)式(5)可見(jiàn)，渦街流(liu)量計輸(shu)出的脈(mò)沖頻率(lǜ)信号不(bú)受🔱流體(ti)物性和(he)組分變(bian)化的影(yǐng)響，即儀(yí)表系數(shù)在一定(dìng)雷諾🔞數(shu)範✍️圍内(nei)僅與漩(xuan)渦發生(shēng)體及管(guǎn)道的形(xíng)狀尺寸(cun)等有關(guan)。
2優勢與(yu)局限性(xìng)
2.1優點
1)渦(wo)街流量(liàng)計結構(gòu)簡單，安(an)裝維護(hu)方便。
2)無(wú)可移動(dòng)部件，可(kě)靠性高(gāo)。
3)重量輕(qīng)，價格便(biàn)宜，在衆(zhong)多的流(liu)量計中(zhōng)，渦街流(liú)量計的(de)經濟性(xing)較好，是(shì)一種經(jīng)濟實惠(huì)的流量(liàng)計。
4)适應(ying)性強，結(jie)構形式(shi)多種多(duō)樣，可計(ji)量多種(zhong)流體介(jie)質，如液(ye)體⚽、氣體(ti)、高溫蒸(zhēng)汽、低溫(wen)液體和(hé)部分混(hun)相流體(ti)[4]。
5)在一定(ding)的雷諾(nuò)數範圍(wei)，輸出頻(pin)率信号(hao)不受流(liu)體物性(xing)（密度🌐、黏(nián)度）和組(zu)分的影(yǐng)響。
6)壓力(li)損失小(xiǎo)。
7)在一種(zhong)典型介(jiè)質中校(xiao)驗，而适(shì)用于各(gè)種介質(zhì)。
8)可以通(tong)過确定(ding)斯特勞(láo)哈爾數(shù)與發生(sheng)體幾何(hé)參數之(zhi)間的關(guān)系，來實(shí)現幹标(biao)定。
2.2局限(xian)性
1)渦街(jiē)流量計(ji)不适用(yòng)于低雷(lei)諾數測(ce)量（ReD≥2×104），因此(cǐ)不适用(yong)于低流(liu)速，或者(zhě)小口徑(jìng)，或者高(gāo)黏度的(de)流體計(ji)量。
2)漩渦(wo)分離的(de)穩定性(xing)受流速(sù)分布畸(jī)變及旋(xuan)轉流的(de)影響。
3)除(chu)了熱敏(mǐn)和超聲(sheng)式，其他(tā)種類的(de)渦街流(liu)量計對(duì)管道機(ji)械⛹🏻‍♀️振動(dòng)📐均較敏(mǐn)感，不宜(yí)用于強(qiáng)震動場(chǎng)所。
4)儀表(biao)口徑不(bú)宜過大(dà)，一般口(kou)徑不超(chao)過300mm。
5)渦街(jie)流量計(jì)适用的(de)流體比(bi)較廣泛(fan)，但不适(shì)用于髒(zang)✏️污☁️流體(tǐ)。
6)渦街流(liú)量計在(zài)混相流(liú)體中的(de)應用經(jīng)驗還少(shao)。
3渦街流(liu)量計的(de)初步選(xuan)型
　　渦街(jie)流量計(jì)同樣具(ju)有局限(xian)性，也有(you)其适用(yòng)範圍，因(yīn)此何🐕種(zhong)工況選(xuan)用渦街(jiē)流量計(ji)，選用哪(nǎ)一類的(de)渦街流(liu)量計，根(gen)據已🏃🏻經(jing)投㊙️産的(de)💃某油氣(qi)生産平(ping)台實際(ji)工況（表(biao)1）進🐪行了(le)流🎯量儀(yi)表㊙️的初(chu)步選型(xing)。

　　由表1中(zhong)的工藝(yi)參數可(kě)知，管道(dao)介質爲(wei)生産水(shuǐ)。它由原(yuán)油處理(li)系統的(de)生産污(wu)水經過(guo)斜闆除(chú)油器除(chu)掉浮油(yóu)後産生(shēng)。除掉浮(fu)🍓油後的(de)生産污(wū)水進入(rù)溶氣式(shi)氣浮進(jin)一步去(qù)除污水(shui)中的小(xiǎo)油滴。首(shǒu)先從管(guan)道尺寸(cun)考慮，由(you)于管道(dao)尺♌寸爲(wei)8*25.4=203.2mm，超出靶(ba)式流量(liàng)計（15~50mm）和科(ke)氏流量(liang)計（150~200mm）的常(chang)用測量(liang)管道尺(chǐ)寸範圍(wéi)，排除靶(ba)式、浮子(zi)流量計(jì)和科氏(shì)流量計(ji)；從壓損(sǔn)方面考(kao)慮，排除(chú)孔闆流(liú)量計（壓(yā)損：20~50kPaG）；從安(ān)裝方式(shì)方面考(kao)慮⛱️，排除(chu)浮子流(liu)量計（需(xū)要垂直(zhi)安裝）；容(rong)積式、超(chāo)聲式、電(dian)磁式、渦(wo)街流量(liang)計滿足(zú)上🔆述要(yào)求。最後(hòu)從購置(zhì)考慮，由(yóu)于渦街(jie)流量計(jì)的購置(zhì)、安裝、運(yùn)✊行、維護(hu)費用較(jiào)低的特(tè)點，因此(ci)在此選(xuan)擇渦街(jiē)流量計(jì)作爲初(chu)🔞步選型(xing)儀表。
4防(fáng)振措施(shī)探讨
　　海(hǎi)洋平台(tai)本身空(kōng)間比較(jiao)緊湊，在(zài)較小的(de)空間内(nei)布置了(le)大量的(de)工藝和(he)生産設(she)備。一些(xie)振動源(yuán)比如空(kong)🚶‍♀️氣壓縮(suō)機和泵(bèng)會對渦(wo)街👅流量(liang)計的使(shi)用産生(shēng)影響。在(zai)此介紹(shao)幾種減(jian)振措施(shī)[5,6]：
1）在儀表(biǎo)選型之(zhi)初，就要(yào)确保渦(wo)街流量(liàng)計安裝(zhuang)環境🧑🏾‍🤝‍🧑🏼無(wu)振動🐅或(huò)振♌動較(jiao)小，不影(ying)響渦街(jiē)流量計(ji)的正常(chang)工作；
2）抗(kàng)振接頭(tóu)耐壓、耐(nài)腐蝕、價(jià)格低、安(an)裝簡單(dan)易行，可(ke)以擴大(da)渦街流(liu)量計的(de)使用範(fan)圍，也适(shi)用于其(qí)他減振(zhen)場所🔱，此(ci)方法在(zai)❓海洋平(ping)台中的(de)渦街流(liú)量計的(de)選型和(he)使用過(guò)程中值(zhí)得借鑒(jiàn)；
3）當管道(dao)振動速(sù)度大于(yú)1g或者振(zhèn)動頻率(lü)達到500Hz以(yǐ)上時，在(zài)傳感器(qì)2倍口徑(jing)處安裝(zhuang)固定支(zhi)撐點；
4）将(jiang)渦街流(liú)量計軸(zhou)向旋轉(zhuǎn)适當角(jiao)度，适當(dāng)調整渦(wō)街流量(liang)計觸發(fā)電平；
5）在(zài)小管徑(jìng)流量測(ce)量中可(kě)以采用(yong)彈性軟(ruan)管連接(jiē)渦街流(liu)💔量計。
5渦(wō)街流量(liang)計的能(neng)耗分析(xī)
　　渦街流(liú)量計屬(shǔ)于阻力(li)型流量(liàng)計。它們(men)阻礙流(liu)體的📐流(liú)動，使流(liú)體流經(jing)流量計(ji)時産生(shēng)壓力損(sun)失，從而(ér)引起輸(shū)送單位(wèi)流🌈體所(suo)用的推(tui)動功的(de)增加，即(ji)需要多(duo)💚消耗能(neng)量，實際(jì)使用的(de)流量計(jì)多爲阻(zu)力型流(liú)量計。
　　不(bu)同的阻(zǔ)力型流(liú)量計對(dui)流體阻(zǔ)礙作用(yong)的大小(xiao)不同，阻(zu)☁️礙作用(yong)的大小(xiǎo)可由壓(ya)力損失(shi)表示。阻(zǔ)礙作用(yong)大的引(yǐn)起🍓的能(neng)✉️耗就大(dà)，如 孔闆(pǎn)流量計(ji) 、噴嘴流(liú)量計，渦(wo)街流量(liàng)計次之(zhī)。通常把(bǎ)能耗相(xiàng)對較小(xiao)的流量(liang)計叫節(jiē)能型流(liu)量計，相(xiàng)對于孔(kong)闆、噴嘴(zuǐ)流量計(jì)，渦街流(liu)量計能(néng)耗較小(xiao)。從這三(sān)種流量(liang)計看，孔(kǒng)🚶闆流量(liàng)計的壓(ya)損最大(da)👅，通常爲(wei)20~50kPa；渦街流(liu)量計最(zui)小，通常(chang)爲2~15kPa。隻有(you)🔆通過對(duì)流量計(ji)的能耗(hào)計算，才(cai)能了解(jiě)每種流(liú)量計的(de)能耗，也(yě)才能進(jìn)一步比(bǐ)較節能(néng)型流量(liang)💜計節能(neng)量的大(da)小。
5.1測量(liang)液體時(shi)壓損及(ji)能耗計(jì)算[7]
由于(yu)液體介(jie)質可看(kan)作是不(bú)可壓縮(suo)性流體(ti)，壓力變(biàn)化但密(mi)度不🔞變(biàn)。
1）用孔闆(pǎn)時，壓損(sǔn)計算

5.2測(cè)量氣體(tǐ)時壓損(sun)及能耗(hào)分析計(ji)算
　　由于(yu)氣體具(ju)有很強(qiang)的可壓(yā)縮性，經(jīng)過流量(liang)計後壓(yā)力由于(yu)🌍損失而(er)由P1變爲(wei)P2，這時的(de)比容。也(ye)發生了(le)變化，由(yóu)n1變爲n2，相(xiang)應地體(ti)積流量(liàng)由qn1，變爲(wèi)qn2，能耗的(de)計算按(an)下式計(ji)算:

　　式中(zhong)W—功率W；P1—壓(ya)損前流(liú)體壓力(li)，Pa；P2—壓損後(hòu)流體壓(yā)力；qn1—壓損(sun)前流⭐體(tǐ)✉️體積🛀流(liu)量，m3/s；qn2—壓損(sǔn)後流體(ti)體積流(liú)量，m3/s；?h—電機(jī)和風機(ji)效率。
　　若(ruo)把氣體(ti)看作理(lǐ)想氣體(ti)，通過流(liú)量計的(de)過程看(kàn)作絕😘熱(re)過程，則(zé)由工程(cheng)熱力學(xué)可知：
P2=P1-△W(10)
壓(ya)損仍由(yóu)式（6），式（8）計(ji)算。


5.3舉例(lì)計算
　　由(you)表3和表(biao)4中的渦(wo)街流量(liang)計和孔(kong)闆流量(liàng)計在不(bú)同💚工況(kuàng)下的壓(yā)損和能(néng)耗對比(bi)可知，渦(wo)街流量(liàng)計有相(xiàng)對較小(xiao)的🤞壓損(sǔn)和能耗(hao)，在孔闆(pan)流量計(ji)和渦街(jie)流量計(jì)同時适(shi)用的工(gong)況下優(you)先選用(yong)渦街流(liú)量計。
6結(jié)束語
　　渦(wō)街流量(liàng)計的工(gong)作原理(lǐ)和優點(diǎn)與局限(xian)性的基(jī)礎💜上，結(jié)合海洋(yang)生産平(píng)台實際(jì)工況進(jìn)行了選(xuǎn)型并提(ti)出了具(ju)體防振(zhen)措施。最(zui)後，介紹(shào)了一種(zhong)壓損與(yu)能耗的(de)計算方(fang)法，并通(tong)過與孔(kong)闆流量(liang)計的🌈對(dui)比，證明(míng)渦⚽街流(liú)量計是(shi)一款相(xiàng)對節能(neng)的👉流量(liàng)計。

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