摘　要：旋(xuan)進流量(liang)計 是速(su)度流量(liàng)計的一(yī)種，基于(yu)漩渦進(jìn)動原理(lǐ)。結合工(gōng)程設計(jì)，針對幾(jǐ)種氣體(tǐ)和液體(tǐ)的流量(liang)計選型(xing)進行分(fen)析，分别(bie)研究👈了(le)同一流(liú)🚶‍♀️量工況(kuàng)下不同(tóng)流量計(ji)的适用(yong)性和優(yōu)缺點，并(bing)得出下(xià)列結論(lun)：旋👌進流(liú)量計能(neng)夠滿足(zu)大部分(fèn)所列出(chu)的流量(liang)工況，而(er)且精度(du)較高、量(liàng)程範圍(wéi)較🈚大、安(an)裝維護(hù)⚽方便，但(dàn)不适合(he)低流速(su)工🐇況。
　　在(zài)石化裝(zhuāng)置的工(gōng)藝生産(chǎn)過程中(zhong)，流量是(shi)一個非(fēi)常🍓重🈚要(yao)的過🍉程(cheng)🚶‍♀️參數和(he)監控對(duì)象，流量(liàng)的測量(liang)顯得尤(you)爲重💃要(yao)。随着流(liu)量檢♉測(ce)技術的(de)不斷發(fa)展，可供(gòng)選擇的(de)流量計(ji)很多🤟。如(ru)何針對(duì)不同🐉工(gōng)況要🧑🏾‍🤝‍🧑🏼求(qiú)，選擇合(hé)适🏃‍♂️的流(liu)量計❄️來(lái)滿足用(yòng)戶對精(jīng)度🈲、維護(hu)量、可靠(kào)性、經濟(jì)性等要(yào)求。
　　早期(qi)的旋進(jin)流量計(jì)在1967年由(you)德國FISCHERPORTER公(gōng)司發明(míng)。經過幾(ji)十年的(de)技🏃‍♀️術發(fa)展，此種(zhong)類流量(liàng)計已經(jing)從簡單(dān)的、僅🈲能(néng)測量氣(qi)體流🔞量(liang)的✏️單一(yi)功能，發(fa)展到可(ke)以應用(yong)于🔆氣體(tǐ)、蒸汽和(hé)液體介(jiè)質的流(liu)量😄測量(liang)，并且可(kě)以帶溫(wen)🌈度、壓力(lì)自動補(bu)償，還可(ke)以進行(hang)流量累(lèi)計計量(liàng)[1]的多種(zhǒng)功能。所(suǒ)輸出的(de)信号可(ke)以爲支(zhi)持HART協議(yì)的通訊(xùn)信号、支(zhī)持RS485通訊(xùn)🌍協議信(xin)号等。旋(xuan)進☂️流量(liang)計具有(yǒu)精度高(gāo)、可靠性(xing)好、壓力(li)損失較(jiao)小、對直(zhi)管段👈要(yào)求短、安(an)裝維護(hù)方便等(děng)優點，可(kě)以适用(yòng)于較爲(wei)廣泛的(de)流量檢(jian)測場合(he)。
1結構及(ji)工作原(yuan)理
1.1流量(liang)計的結(jie)構
　　旋進(jìn)流量計(jì)本體由(yóu)漩渦發(fa)生體（起(qi)旋器）、殼(ke)體、壓電(diàn)傳感器(qì)和整流(liú)器組成(chéng)，如圖1所(suo)示。
旋進(jin)流量計(ji)剖面結(jie)構如圖(tu)2所示。

漩渦發(fa)生體（起(qi)旋器）：螺(luó)旋狀葉(ye)片安裝(zhuang)在入口(kou)，用于産(chǎn)生漩㊙️渦(wo)流。
殼體(ti)：形狀類(lèi)似于文(wén)丘裏管(guan)，用于産(chǎn)生二次(ci)漩渦。壓(yā)電傳📧感(gǎn)器：用于(yu)檢測漩(xuan)渦的振(zhen)動頻率(lü)。振動頻(pín)率與流(liu)速💃成正(zheng)🌈比。
整流(liu)器：安裝(zhuang)在流量(liang)計出口(kǒu)，用于消(xiāo)除漩渦(wō)流，減少(shao)對下㊙️遊(you)的影響(xiang)。

1.2工作原(yuan)理[1-3]
　　旋進(jin)流量計(ji)是速度(dù)流量計(ji)的一種(zhong)，基于漩(xuan)渦進動(dong)現象進(jìn)行計量(liang)。流體進(jìn)入漩渦(wō)發生體(tǐ)後産生(sheng)劇烈🙇‍♀️的(de)旋轉運(yun)🈲動形成(cheng)漩渦流(liu)。漩渦流(liu)加速，沿(yan)流動方(fāng)向經縮(suo)徑段，流(liú)動強度(dù)增強。當(dāng)漩渦流(liu)進入擴(kuò)散段後(hòu)🈲，在導流(liú)體回流(liú)的作用(yòng)下，該漩(xuán)渦産生(shēng)二次旋(xuán)轉運💜動(dong)，即漩渦(wo)進動。二(er)次漩渦(wo)進動的(de)頻率與(yǔ)流體的(de)流速成(cheng)正比。因(yin)此漩渦(wo)的頻率(lü)可🙇‍♀️以反(fan)映此流(liú)體的流(liú)速和流(liú)量大小(xiǎo)。如果測(cè)量🔞設備(bei)内部采(cai)用最佳(jiā)的設計(ji)🥰，漩渦的(de)頻率将(jiāng)在較寬(kuan)的流量(liàng)範圍内(nei)㊙️呈線性(xing)。壓電傳(chuán)感器測(ce)到此頻(pin)率後，将(jiang)信号傳(chuán)輸到流(liu)量計傳(chuán)♈感器進(jin)行下遊(yóu)處理。
漩(xuán)渦進動(dong)頻率與(yǔ)介質流(liú)速成正(zheng)比，與截(jie)流體幾(ji)何😍尺寸(cùn)🐪成反比(bǐ)。

式中
f——漩(xuan)渦進動(dong)頻率；
St——斯(si)特羅哈(ha)爾常數(shu)（通過實(shí)驗得到(dao)的無因(yin)次數）；
v——流(liu)速；
d——截流(liú)體因數(shu)（由截流(liú)體幾何(hé)尺寸決(jué)定）。
以上(shang)公式可(kě)得出，測(ce)量出漩(xuan)渦進動(dong)頻率可(ke)測得流(liu)體流速(sù)和瞬♻️時(shí)流量。
圖(tu)3表示出(chu)斯特羅(luo)哈爾常(cháng)數與雷(lei)諾Re的關(guan)系。曲線(xiàn)的🔅線😄性(xing)區✏️域對(dui)應的爲(wèi)旋進流(liú)量計的(de)測量範(fàn)圍。

雷諾(nuo)數（Re）的計(ji)算：
Re=?ρ?/(2827×V×D)
式中(zhong)
ρ——工作密(mi)度，kg/m3；
V——運動(dòng)黏度，m2/s；
D——管(guan)徑，m。
2工程(cheng)設計中(zhōng)的選型(xíng)考慮
　　工(gōng)程設計(jì)中主要(yào)根據流(liú)量工況(kuang)，按工藝(yì)要求（精(jing)度、測量(liang)範♊圍✨、壓(yā)力損失(shī)等），從适(shì)用性、可(ke)靠性、安(ān)裝方便(bian)、經濟性(xing)等方面(miàn)考慮進(jin)行流量(liang)計的選(xuǎn)型。本文(wen)列舉的(de)旋進流(liu)量計爲(wei)某進口(kou)品牌産(chǎn)品，并有(yǒu)多種場(chang)合🙇‍♀️的應(ying)用。
2.1适用(yong)性方面(miàn)的考慮(lǜ)
（1）流體介(jie)質旋進(jìn)流量計(jì)适用于(yú)氣體、蒸(zheng)汽和液(ye)體介質(zhi)。
（2）精度旋(xuán)進流量(liang)計在最(zui)小雷諾(nuo)數Remin和最(zui)大流量(liàng)Qmax之間的(de)線🛀🏻性範(fàn)圍測量(liàng)精度爲(wèi)≤±0.5%。
（3）流速旋(xuan)進流量(liang)計在測(cè)量介質(zhi)時，要考(kǎo)慮流速(sù)不能🧡過(guò)低♌（具體(tǐ)✏️以廠家(jiā)計算爲(wèi)準）。
（4）流量(liàng)計口徑(jing)市場上(shang)常見旋(xuán)進流量(liàng)計最大(dà)尺寸爲(wei)DN400，最💘小爲(wèi)DN15。流量計(jì)口徑的(de)選擇基(ji)于最大(dà)工作流(liu)量Qmax。建議(yì)最大工(gōng)🙇🏻作流♌量(liang)應大于(yu)該口徑(jìng)允許量(liàng)程一半(bàn)時🏃‍♂️的流(liú)量。可以(yǐ)選擇縮(suō)徑🥰，但最(zuì)大工作(zuò)流量不(bú)要低于(yú)該口徑(jìng)允許最(zui)大量程(cheng)時流量(liàng)的15%。
（5）材料(liao)的選擇(zé)
a.測量管(guan)材料通(tong)常爲不(bu)鏽鋼316/316L，HastelloyC。
b.内(nei)襯材料(liào)根據介(jie)質的腐(fu)蝕性、溫(wen)度等要(yào)求來選(xuǎn)擇📐具體(ti)材料。
PTFE（-55~260℃）
石(shi)墨（-55~280℃）
Kalrez（-20~275℃）
2.2安裝(zhuāng)和應用(yong)
（1）被測介(jie)質的流(liu)動方向(xiang)需要與(yu)流量計(jì)上的指(zhǐ)示方✨向(xiang)一☔緻。
（2）避(bì)免管路(lu)的機械(xiè)振動（如(rú)有必要(yào)，安裝支(zhi)架）。
（3）選擇(ze)符合環(huán)境條件(jian)的流量(liang)計。流量(liang)計周圍(wéi)不能有(yǒu)強烈磁(ci)場幹擾(rao)。
（4）輸送設(she)備的振(zhen)動頻率(lü)不得在(zài)流量計(jì)的測量(liàng)頻率🍉範(fàn)圍以内(nei)。可以使(shi)用适當(dāng)的阻尼(ní)裝置減(jian)弱活塞(sāi)泵或壓(yā)縮機輸(shū)送過程(chéng)中的交(jiāo)替（脈動(dòng)）流量。
（5）閥(fá)門通常(chang)布置在(zai)流量計(jì)的下遊(yóu)。如果通(tōng)過活塞(sāi)泵👌或壓(yā)縮♋機輸(shu)送測量(liang)介質（液(ye)體）壓力(lì)10bar[145psi]，當閥門(mén)閉合時(shí)，可能會(hui)産♉生液(ye)壓振👌動(dong)，這時閥(fa)門必須(xū)安裝在(zai)流量計(ji)上遊，并(bing)且可能(néng)需要安(an)裝合适(shì)的阻尼(ní)裝置（例(lì)如：空氣(qì)罐）。
（6）流量(liang)計在測(ce)量液體(tǐ)時要避(bi)免氣穴(xue)現象的(de)産生。
（7）測(cè)量高溫(wen)介質時(shi)
流量計(jì)在測量(liàng)>150℃的高溫(wēn)介質時(shi)，傳感器(qi)的安裝(zhuang)必須是(shì)變送器(qì)朝向一(yī)側或朝(cháo)下，或者(zhe)采用分(fen)體式安(an)裝。
（8）流量(liàng)計傳感(gan)器帶保(bao)溫層時(shi)，考慮保(bǎo)溫層厚(hou)度，具體(tǐ)咨詢🌍廠(chang)家。
2.3直管(guǎn)段要求(qiu)
　　流量計(jì)安裝直(zhi)管段要(yao)求滿足(zu)與否，直(zhi)接影響(xiǎng)流量測(ce)🈲量👌的穩(wěn)定性和(hé)精度。旋(xuán)進流量(liàng)計進出(chu)口直管(guan)段要求(qiu)見表1。從(cóng)表♊1可知(zhi)，其直🥵管(guǎn)段要求(qiú)并不高(gāo)，這一優(yōu)❓勢在舊(jiù)裝置擴(kuò)容改造(zào)的應用(yong)中尤爲(wei)突出。

2.4多(duō)探頭的(de)選擇
　　基(ji)于旋進(jin)流量計(ji)的漩渦(wo)特點，并(bìng)在其本(běn)體尺寸(cun)允許㊙️的(de)條件♍下(xià)，旋進流(liu)量計可(ke)以采用(yòng)多探頭(tóu)的測量(liang)方式🌈。這(zhe)種選擇(ze)爲用戶(hu)實現三(sān)取二流(liu)量聯鎖(suo)提供了(le)經濟可(ke)行的實(shi)施方案(àn)。
3應用分(fèn)析
　　适用(yòng)于氣體(tǐ)、蒸汽和(hé)液體介(jie)質測量(liang)的流量(liàng)計有多(duo)種🏃可選(xuan)，在此選(xuǎn)擇精度(dù)較好的(de)4種流量(liang)計與旋(xuán)進流量(liang)計做對(dui)比，主要(yao)針☔對測(ce)量範圍(wei)、精度和(he)壓損是(shi)否👉符合(he)工☁️藝條(tiáo)件進行(hang)對比分(fen)析⁉️。所選(xuan)流量計(jì)如下，均(jun)爲在國(guo)内外石(shí)化裝🈲置(zhi)上有多(duō)年應用(yong)的㊙️國外(wai)産品。
旋(xuán)進流量(liàng)計（精度(dù)爲液體(ti)±0.5%，氣體±5%）
（精(jing)度爲液(ye)體±0.75%，氣體(ti)±0.9%）
渦街流(liú)量計 科(ke)裏奧 利(lì)質量流(liú)量計（精(jīng)度爲液(ye)體±0.075%~0.1%，氣體(tǐ)±0.5%）
熱式質(zhì)量流量(liang)計 （精度(du)爲±0.5%，主要(yào)測氣體(tǐ)介質）
電(diàn)磁流量(liang)計 （精度(dù)±0.5%，主要測(cè)量導電(diàn)類液體(tǐ)）
　　以上渦(wō)街流量(liang)計的精(jīng)度低于(yú)其他流(liú)量計，但(dàn)是也屬(shu)于精度(dù)較🍓好且(qie)常用的(de)流量計(jì)。并且由(you)于渦街(jie)流量計(jì)和旋進(jin)流量計(ji)的原理(li)類似，在(zai)下列對(dui)比中渦(wō)街流量(liang)計的精(jing)度雖然(ran)不能達(dá)到本文(wén)所列的(de)工藝條(tiao)件，但可(kě)以對比(bi)渦街流(liú)量計和(hé)旋進流(liu)量計的(de)測🧑🏽‍🤝‍🧑🏻量範(fan)圍和壓(yā)🚩損。
3.1氣體(ti)測量
（1）當(dāng)測量介(jie)質爲氫(qīng)氣，工藝(yì)要求精(jing)度高時(shí)，不能低(di)于±0.5%。市場(chang)上測‼️量(liang)氣體精(jīng)度較好(hǎo)的流量(liang)計有熱(re)式質量(liang)流量計(ji)和科裏(lǐ)奧利質(zhì)量流量(liàng)計（我們(men)選擇測(ce)量氣🏃‍♀️體(ti)精度爲(wei)±0.5%的産🏃‍♀️品(pǐn)），這裏選(xuan)擇這2種(zhǒng)流量計(jì)與旋進(jin)流🌏量計(jì)做對比(bi)。表2爲工(gong)藝條件(jiàn)，表3~表5爲(wèi)3種流量(liang)計的選(xuan)型後的(de)量程範(fàn)圍和壓(ya)力損失(shī)，通過表(biao)6對比流(liu)量計是(shì)否滿足(zú)工藝🏃🏻‍♂️條(tiao)件。



　　通過(guo)以上對(dui)比，可知(zhi)旋進流(liú)量計在(zài)流速大(da)于一定(ding)值時，測(ce)💰量時的(de)精度和(he)流量範(fàn)圍可以(yǐ)與科裏(lǐ)奧利🐇質(zhì)量流量(liang)計和熱(re)式質量(liang)流量計(jì)相媲美(měi)。但是在(zai)流速很(hen)小的情(qíng)況下，旋(xuán)進流量(liàng)計與這(zhe)兩種流(liú)量計相(xiang)比則遜(xùn)色🈚很多(duō)。
　　這3種流(liu)量計在(zai)價格方(fāng)面，科裏(li)奧利質(zhi)量流量(liang)計是旋(xuán)💯進流量(liang)計價格(ge)的3~5倍。熱(rè)式質量(liàng)流量計(jì)和科裏(li)奧利質(zhi)量流量(liàng)計🚶針對(duì)不同工(gong)況下的(de)應用選(xuǎn)型，在價(jia)格方面(miàn)各有優(you)勢。
（2）測量(liàng)介質爲(wei)氣體（除(chu)氫氣外(wai)）時，在此(ci)選擇旋(xuan)進流量(liàng)計（精度(du)爲氣體(ti)±0.5%）、渦街流(liú)量計（精(jing)度爲氣(qi)體±0.9%）和科(kē)裏奧利(lì)質量流(liu)量計（精(jing)度爲氣(qì)體±0.5%）做對(duì)比分析(xī)，以下主(zhu)要‼️對比(bǐ)3種流量(liang)計的測(cè)量範圍(wéi)（3種流量(liang)計都爲(wèi)同一品(pǐn)牌産品(pin)）。表7爲工(gong)藝條🈲件(jian)，表8~表10爲(wèi)3種流量(liang)計的選(xuan)型後的(de)量程範(fan)圍🏃和壓(ya)力損失(shi)，通過表(biǎo)11對比流(liu)量計是(shì)否滿足(zu)工藝條(tiao)件。

　　通過(guo)列表可(ke)以看出(chu)旋進流(liú)量計在(zai)測量氣(qì)體時，保(bao)證精🙇‍♀️度(du)🤟±0.5%的情況(kuàng)下，量程(cheng)比較大(dà)，可以滿(mǎn)足1∶30的量(liang)程比。
3.2測(cè)量介質(zhì)爲液體(ti)
　　測量液(yè)體時，選(xuǎn)擇旋進(jìn)流量計(ji)（精度爲(wei)液體±0.5%）、渦(wo)街流量(liang)計（精度(dù)🔞爲液體(tǐ)±0.75%）、科裏奧(ao)利質量(liàng)流量計(jì)（精度爲(wei)液體±0.1%）和(he)電磁流(liu)量計（精(jing)度爲液(ye)體±0.5%）進行(hang)對比分(fèn)析。表12爲(wèi)工藝條(tiáo)⭐件，表13~表(biǎo)16爲3種流(liu)量計的(de)😍選型後(hòu)的量程(chéng)範圍和(he)壓力損(sǔn)失，通過(guò)表17的對(dui)比，可知(zhi)流量計(jì)💯是否滿(mǎn)足工藝(yi)條件要(yào)求。



　　通過(guo)以上比(bǐ)較，可知(zhī)旋進流(liú)量計在(zai)測量液(yè)體時也(ye)有👄很大(da)的⭐優勢(shì)，量程比(bi)大，精度(dù)較高，還(hái)可以測(cè)量非導(dǎo)電類類(lei)液體。
在(zai)産品的(de)價格方(fang)面，以渦(wō)街流量(liàng)計的價(jia)格作爲(wèi)标準🤞來(lái)衡量，科(ke)裏奧利(lì)流量計(ji)（精度液(ye)體爲±0.1%.氣(qi)體±0.5%）是渦(wō)街的3~5倍(bei)左右，旋(xuan)進流量(liàng)計是渦(wō)街流量(liang)計的1.3~1.7倍(bei)左右，電(diàn)磁流量(liàng)計是渦(wō)街流量(liàng)計的0.8~1倍(bèi)左右（以(yi)上4種流(liú)量計價(jià)格均🔱以(yǐ)同一廠(chang)家産品(pin)的價格(ge)作爲基(ji)礎）。
4結束(shù)語
　　旋進(jin)流量計(ji)精度（±0.5%）較(jiao)高，可以(yi)滿足大(da)多數應(ying)用場合(hé)的測量(liàng)要求；可(ke)達1：30的量(liàng)程比，滿(man)足寬測(cè)量範圍(wéi)的應用(yong)；直管段(duan)要求不(bu)高，在工(gong)藝裝置(zhi)配管緊(jin)湊的場(chǎng)合，應用(yong)優勢明(míng)顯。尤其(qi)在可實(shí)現多探(tàn)頭傳感(gǎn)器應用(yòng)方面，爲(wei)安全儀(yí)表系統(tong)流量測(cè)⚽量子系(xi)統的可(kě)靠性/可(ke)用性冗(rong)餘🔴架構(gou)設計提(tí)供了一(yi)種便利(li)的實施(shi)方案，具(ju)有較爲(wei)突出的(de)優勢。

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