摘要(yào)：渦街流(liú)量計 因(yīn)其儀表(biǎo)系數與(yu)流體特(te)性無關(guān)、精度高(gao)、寬量程(cheng)比和低(dī)壓損等(deng)優點，在(zai)化工領(ling)域的應(yīng)用越來(lai)越廣。以(yi)熱解🈲分(fèn)級煉制(zhi)💃新工藝(yi)對⛹🏻‍♀️煤及(jí)液化殘(cán)渣進行(háng)煉制利(li)用中的(de)産品🈲之(zhi)一熱解(jie)氣爲👅例(li)，介紹渦(wō)街流量(liàng)計✂️的選(xuǎn)型設計(jì)。
　　我國低(di)階煤資(zī)源儲藏(cáng)豐富，占(zhan)可采儲(chu)量40?以上(shang)。然而它(tā)♈的高❤️效(xiào)利🈚用一(yi)直是業(ye)内努力(li)攻克的(de)難題。低(di)階煤含(hán)⭕水量高(gāo)，熱值低(dī)，機械強(qiáng)度低，化(hua)學穩定(ding)性差。采(cai)用熱解(jie)分級煉(lian)制新工(gong)藝對煤(méi)及液化(huà)殘渣進(jìn)行煉制(zhì)利用，在(zài)溫和的(de)條件下(xia)對原料(liao)進行加(jia)工處理(li)，分步驟(zhou)地将其(qí)中有用(yong)的成分(fèn)充分提(ti)取出來(lái)，得到的(de)✍️産品之(zhī)一爲熱(rè)解氣，去(qù)除焦油(yóu)♌後的熱(rè)解氣組(zu)成見表(biǎo)1，采用渦(wō)街流量(liàng)計對其(qi)✊進行測(cè)量。

1渦街(jie)流量計(jì)概述
　　渦(wo)街流量(liàng)計是20世(shi)紀70年代(dài)發展起(qi)來的一(yī)種新型(xíng)流量儀(yi)表，80年代(dài)制定了(le)渦街流(liú)量計專(zhuan)業标準(zhǔn)（ZBN12008-1989)和檢測(cè)📐規程（JJG620-1989)。渦(wo)街流量(liang)計目前(qián)已發展(zhǎn)成爲主(zhǔ)流流量(liang)儀表之(zhī)一，因其(qi)有諸多(duō)優點，吸(xi)引了國(guo)内外衆(zhong)多研究(jiu)者和企(qǐ)業的關(guan)注。研究(jiu)者從多(duō)方面對(dui)其進行(hang)深入的(de)😍研究：①旋(xuán)渦發生(sheng)體的研(yán)究[1，2+;②壓電(dian)傳感器(qì)探頭位(wèi)置的研(yán)究[3];③數字(zi)信号🥵處(chù)理方法(fǎ)的研🌏究(jiū)[4];④渦街信(xin)号檢🥵測(cè)方法的(de)研究[5];⑤數(shu)值仿真(zhēn)方法的(de)研究[6]。
　　在(zài)衆多流(liú)量計中(zhong)，渦街流(liu)量計的(de)安裝、運(yùn)行、維護(hu)費低于(yú)節流式(shi)、容積式(shi)等，購置(zhì)費低于(yú)容積式(shi)、質量式(shì)等，是一(yī)種實用(yong)🐅性和經(jing)濟性都(dōu)較好的(de)流量計(jì)，受到用(yòng)戶廣泛(fan)歡迎。該(gai)流量🤞計(ji)優點如(ru)下：
(1)在一(yi)定雷諾(nuo)數Re範圍(wei)内（2X104~2X106)，輸出(chū)頻率信(xin)号不受(shòu)流體物(wu)性㊙️（密度(du)🔞、粘度）和(hé)組分變(bian)化影響(xiǎng)，即儀表(biao)系數僅(jǐn)與旋渦(wō)發生體(tǐ)的形狀(zhuang)尺💋寸及(ji)管道的(de)形狀尺(chǐ)寸有關(guan)，可以在(zài)一👄種典(dian)型介質(zhì)中校驗(yan)而适用(yong)于🍓各種(zhǒng)介質。
(2)高(gao)(差壓、計(jì)比較）。
(3)量(liang)程比可(kě)達10:1或20:1，目(mù)前已有(yǒu)廠家在(zai)研制适(shì)用于氣(qi)體⭐測量(liang)能達到(dào)80S的渦街(jiē)流量計(ji)。
(4)壓損小(xiǎo)（約爲孔(kong)闆流量(liàng)計的25%-50%)，大(da)幅度降(jiang)低能耗(hào)。
(5)結構簡(jian)單牢固(gu)，安裝維(wei)護方便(biàn)。
(6)使用範(fàn)圍廣，可(kě)測量液(yè)體、氣體(tǐ)、蒸汽和(he)部分混(hun)相流體(tǐ)。
2渦街流(liu)量計的(de)參數計(ji)算
2.1工作(zuò)狀态和(hé)标準狀(zhuàng)态下的(de)體積流(liu)量換算(suan)
　　渦街流(liu)量計的(de)輸出信(xin)号是與(yu)工作狀(zhuang)态的體(ti)積流量(liang)成正❓比(bi)例，氣體(ti)的體積(ji)流量受(shou)溫度、壓(ya)力影響(xiǎng)較大，在(zài)📐流量計(ji)選型時(shí)，若提供(gòng)的流量(liàng)是标準(zhǔn)狀态下(xia)的體積(ji)流量或(huo)質量流(liú)量，應把(bǎ)它換算(suàn)成工作(zuò)狀态下(xià)的體積(ji)流量。

　　式(shì)中，qv、qn分别(bie)爲工作(zuo)狀态和(hé)标準狀(zhuàng)态下的(de)體積流(liú)量，m3/h;P、Pn分别(bié)爲工作(zuò)🌈狀态和(hé)标準狀(zhuàng)态下的(de)絕對壓(yā)力，PaT、Tn、分别(bié)爲工🔞作(zuò)狀态和(he)标準狀(zhuàng)态下的(de)熱力學(xue)溫度，K。
23雷(lei)諾數、壓(yā)力損失(shī)和背壓(yā)的計算(suan)
　　在渦街(jie)流量計(ji)選擇流(liu)量計通(tong)徑時，主(zhu)要是對(duì)流量👉下(xià)限值進(jin)行核算(suan)雷諾數(shu)，最小雷(lei)諾數不(bu)應低于(yu)下限雷(léi)🔞諾數，即(ji)雷諾數(shu)✉️Re≥2×104。在測量(liang)介質爲(wei)液态時(shí)，還應檢(jian)查最小(xiǎo)工作壓(ya)力是否(fǒu)👉高于工(gong)作溫度(dù)🔞下的飽(bǎo)和蒸汽(qì)壓，即是(shì)否産生(sheng)氣穴現(xian)象。
⑴雷諾(nuo)數Re是一(yi)個表針(zhēn)流體慣(guan)性力與(yǔ)粘性力(li)之比的(de)無量綱(gang)量：

式中(zhōng)，Q爲體積(ji)流量，m3/h;D爲(wèi)流量計(ji)内徑，mm;v爲(wèi)運動粘(zhān)度，m2/s。
(2)壓力(lì)損失：選(xuǎn)擇流量(liang)計時，通(tong)常可能(neng)會對流(liu)量計的(de)通徑🥰進(jin)行适當(dang)縮小，以(yi)取得較(jiao)大流速(su)和合适(shi)的流💋量(liàng)量程。但(dan)是如果(guǒ)縮🤞徑過(guo)于嚴重(zhòng)，可能會(huì)導緻較(jiào)大的壓(ya)力🏒損失(shī)，能耗會(huì)增加，因(yin)此在選(xuan)擇流量(liàng)計的通(tōng)徑時，也(yě)需要适(shi)當考慮(lǜ)壓力損(sun)失，盡可(kě)能減小(xiao)壓力損(sun)失。壓力(li)損失ΔP計(ji)算：
ΔP=1.1×10-5ρ?V2（3）
　　式中(zhōng)，ΔP爲壓力(li)損失，kg/m2;ρ爲(wèi)流體密(mì)度，kg/m3;V爲流(liú)速，m/s。
(3)背壓(ya)：測量液(yè)體的流(liu)量時，要(yao)确認工(gōng)藝管道(dào)的壓力(li)🏃‍♀️對于較(jiao)小👄的公(gong)稱通徑(jing)而言有(yǒu)足夠大(da)的背壓(yā)，避免氣(qì)穴産生(sheng)。流量計(jì)下遊的(de)管道壓(ya)力應滿(mǎn)足。
P≥2.7ΔP+1.3P0（4）
式中(zhōng)，P爲流量(liang)計下遊(yóu)3.5~7.5D的最小(xiǎo)管道壓(ya)力，kg/cm2（A）；P0爲液(yè)體的飽(bao)和蒸汽(qi)壓，kg/cm2。
（4）根據(ju)工藝要(yào)求及現(xian)成安裝(zhuāng)環境選(xuan)擇耐壓(ya)、耐溫等(deng)級、防護(hu)等級、防(fáng)爆等級(ji)、輸出信(xìn)号等。
3測(cè)量熱解(jiě)氣的渦(wō)街流量(liang)計的選(xuan)型設計(ji)
　　熱解氣(qi)的組分(fèn)如表1所(suo)述，其工(gōng)藝參數(shù)：操作密(mì)度0.63kg/m3，運🔞動(dòng)💘粘🥵度2X10_5m2/s，操(cāo)作溫度(du)48.9℃，操作壓(yā)力7.5kPa，管道(dào)DN80，最小流(liú)量50Nm3/h，正常(chang)流💚量100Nm3/h，最(zuì)🈲大流💃🏻量(liàng)150Nm3/h，儀表測(cè)量範圍(wei)選擇0?180Nm3/h。
　　在(zai)裝置運(yun)行的過(guò)程中，業(ye)主可能(neng)會根據(ju)需要适(shi)當調整(zheng)參數，因(yīn)此選擇(ze)量程比(bi)寬一些(xiē)的流量(liang)計會有(yǒu)助于調(diao)整後的(de)測量👌;另(lìng)外熱解(jie)氣作爲(wèi)産品之(zhī)一，其流(liú)量是驗(yàn)證工藝(yì)與關鍵(jian)設備的(de)工程✉️可(ke)行性、優(you)化工藝(yi)參數🐅的(de)關鍵參(can)數之一(yi)，因此使(shǐ)用精度(du)高一些(xie)的流量(liang)計也是(shì)有必要(yao)的；熱解(jiě)氣的組(zǔ)分随着(zhe)參數的(de)調整也(yě)可能會(hui)發生變(biàn)化，因此(cǐ)基于伯(bo)努利方(fang)程原理(li)的，如 孔(kǒng)闆流量(liàng)計 、噴嘴(zuǐ)、 阿牛巴(bā)流量計(jì) 、德爾塔(ta)巴流量(liàng)計、 平衡(heng)流量計(jì) 等都不(bú)能很好(hǎo)的測量(liang)，因爲這(zhe)類流量(liang)計受流(liú)體物性(xìng)（密度、粘(zhan)🐅度）和組(zǔ)分變化(huà)影響，且(qiě)最終的(de)熱解氣(qi)産品或(huo)🐇多或少(shao)都有焦(jiao)油的存(cun)在，時間(jian)長了可(ke)能堵塞(sāi)流量計(jì)。楔形流(liu)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻量計帶(dai)有自清(qīng)❗潔功能(néng)，如果采(cai)用法蘭(lan)取壓，變(biàn)送器采(cǎi)用隔膜(mo)密封式(shì)變送器(qi)，其受焦(jiao)油⛱️的影(yǐng)響較小(xiǎo)， 楔形流(liu)量計 計(jì)算結果(guo)分别見(jian)圖1和圖(tú)2。

　　當H/D比爲(wèi)0.2時，其壓(ya)力損失(shi)達到4kPa，已(yǐ)經大于(yu)操作壓(yā)力的一(yi)半，此種(zhǒng)方案不(bu)可可取(qu)，當H/D比爲(wei)0.3時，其壓(yā)力損失(shi)爲🆚1.09kPa，可以(yi)接受，但(dan)最小流(liú)🌈量時差(cha)壓隻有(you)0.11Kpa，甚至正(zhèng)常流量(liàng)⭐時的差(cha)壓也有(yǒu)隻有0.45kpa，由(you)🎯于采用(yòng)的是隔(ge)膜密封(feng)式變送(song)器，此時(shí)的精度(du)無法保(bǎo)證；另🧑🏽‍🤝‍🧑🏻一(yī)類是基(ji)于線性(xing)連🌏續方(fang)程原理(lǐ)的，如渦(wo)街流量(liang)計、質量(liang)流量計(ji)等，考慮(lü)到爲一(yī)個實驗(yàn)裝置，質(zhi)量流量(liàng)計價格(ge)昂貴，因(yin)此綜合(he)考慮介(jiè)質和裝(zhuāng)置的特(tè)💘殊性、壓(yā)損、精度(dù)和費用(yong)等因☁️素(sù)，選用渦(wō)街流量(liang)💘計測量(liàng)熱解氣(qi)的流量(liang)。
由式1可(kě)得最小(xiǎo)流量對(duì)應的工(gong)作狀态(tài)下的體(ti)積流量(liàng)：

　　由上述(shù)計算結(jié)果可知(zhī)，當流量(liàng)計縮徑(jìng)至DN40時，雷(lei)諾數即(ji)可滿足(zú)要求。
按(àn)式（3）可以(yi)核算下(xia)DN50和DN40口徑(jìng)下的最(zui)大壓損(sun)：
DN50時：

　　從圖(tu)3可見，出(chu)流量計(ji)口徑爲(wei)DN80時，最小(xiao)流量無(wu)法測量(liang)；流☎️量計(ji)口徑⭕縮(suo)徑至DN50時(shi)，最小流(liú)量可測(ce)（此時流(liu)體的雷(lei)諾數非(fei)常接近(jìn)2*104），但此時(shi)❗的流量(liàng)精度稍(shāo)微差些(xie)；流量計(jì)口徑縮(suō)徑至DN40時(shi)，最小流(liu)量可測(ce)，且精度(du)也能得(de)到保證(zheng)。用🤩上述(shu)公式計(ji)算的壓(yā)損與軟(ruǎn)件計算(suan)出來📧也(yě)基本抑(yi)制，差别(bié)來自計(jì)算值。如(rú)果流量(liang)計縮徑(jing)至DN25時，流(liú)量計的(de)🐇壓損已(yǐ)經達到(dào)7.6kpa，壓損較(jiao)大，無法(fǎ)滿足工(gong)📱藝要求(qiú)。因😄此選(xuan)擇✨DN40口徑(jìng)的流量(liang)計能🤞滿(mǎn)足要求(qiu)。對于👨‍❤️‍👨DN50口(kǒu)徑的方(fang)案，如果(guo)流量大(dà)于54Nm3/h時，流(liu)量計的(de)精度爲(wei)此👄款流(liu)量計的(de)精度，
　　爲(wèi)1.0%，當流量(liàng)爲50Nm3/h時，此(cǐ)時流量(liang)可測，隻(zhi)是精度(dù)稍差寫(xie)，約爲1.81%，但(dan)流量計(ji)的壓損(sun)會小很(hen)多，從節(jiē)能降耗(hào)方面考(kǎo)慮，選擇(ze)DN50口徑的(de)🔞流量計(jì)也是可(ke)以的，綜(zōng)上，選擇(ze)DN40口徑和(he)DN50口徑的(de)渦街流(liú)量計都(dou)能滿🈲足(zu)要求。
　　操(cāo)作溫度(dù)爲48.9℃，沒有(you)特殊性(xìng)，選擇普(pǔ)通的渦(wo)街流量(liang)計即可(ke)；根據現(xian)場情況(kuang)，流量計(ji)爲露天(tiān)安裝，防(fang)護等級(ji)選擇⛱️IP65即(ji)可⭐；根據(ju)《爆炸❄️危(wei)險環境(jing)電力裝(zhuāng)置設計(jì)規範💘》GB50058-2014，各(ge)介質所(suǒ)在組别(bie)屬于危(wēi)險物😘料(liào)，見表2.因(yīn)此儀表(biao)防📐爆标(biao)志選🏃🏻擇(zé)ExiaIICT4Gb即能滿(mǎn)足要求(qiu)。根據項(xiàng)目統一(yī)要求輸(shu)🌍出信号(hào)選擇爲(wèi)4~20mA+HART。

　　至此，渦(wo)街流量(liang)計的選(xuan)型已經(jing)完成，但(dàn)考慮到(dao)熱解🎯氣(qì)中焦油(you)的📱存在(zai)，選擇渦(wo)街流量(liang)計時，需(xu)要注意(yi)：1不能選(xuǎn)用因爲(wèi)技術需(xū)要而在(zai)渦街流(liú)量計中(zhōng)設計了(le)小孔結(jie)構的流(liú)量計，因(yin)爲焦油(yóu)有可能(neng)堵塞這(zhe)些孔，從(cong)而失去(qù)其原有(yǒu)的作用(yòng)；2焦油🥰有(yǒu)可能附(fu)着在漩(xuán)渦發生(sheng)體上，從(cóng)而改變(biàn)其結構(gòu)，影響測(ce)量精度(du)，因此需(xū)♈要采用(yong)帶防粘(zhān)附作用(yong)的發生(shēng)體，另外(wài)考慮到(dao)熱解氣(qì)中焦油(you)含量較(jiào)小，且由(yóu)于漩渦(wō)的存在(zài)，其有剝(bāo)離☀️附着(zhe)發生體(tǐ)上的焦(jiāo)油作用(yong)，因此認(rèn)爲對流(liu)量精度(dù)的影響(xiǎng)較小。
4結(jie)語
　　目前(qián)項目已(yi)經開車(che)成功，渦(wō)街流量(liang)計現場(chang)使用效(xiào)果特别(bié)好，在整(zhěng)個實驗(yàn)過程中(zhong)，都能很(hěn)好的測(cè)出熱🍓解(jie)氣的流(liu)量。現場(chang)的使用(yong)⁉️結果表(biǎo)明，在發(fā)生體帶(dai)防粘附(fu)作用情(qing)況下，低(dī)含⭐量的(de)焦油對(dui)流👉量計(jì)的測量(liang)精度影(yǐng)響不大(da)。目前化(huà)工廠常(cháng)😍用的流(liú)量計節(jie)流裝置(zhi)孔闆等(deng)，其受流(liu)體物性(xìng)影響大(dà)，量程比(bi)一般隻(zhī)有3:1，且容(rong)易出現(xiàn)堵塞，直(zhí)管段要(yao)求💞甚至(zhì)高達50倍(bei)管徑，另(ling)外導壓(yā)系統還(hái)容易出(chū)現♻️洩露(lu)。渦街流(liu)量計因(yin)其儀㊙️表(biǎo)系數與(yǔ)流體特(tè)性無關(guan)（氣液通(tōng)用）、精度(dù)高、寬量(liàng)程比和(he)低壓損(sun)等優點(dian)，是節流(liú)裝置的(de)理想替(tì)代品，但(dan)🔴隻有正(zheng)确設計(ji)、正确選(xuan)型以及(ji)正确安(ān)裝的條(tiáo)件下📞才(cai)能發揮(huī)其應有(yǒu)的作用(yong)。

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