[摘要]渦街(jie)流量計 在(zai)計量蒸汽(qi)時，管内蒸(zheng)汽流速必(bì)須限定在(zài)一個範圍(wei)内,渦街流(liú)量計才能(néng)正常工作(zuo)。有人使用(yong)一些看似(sì)無🔴意其實(shí)違法的手(shǒu)段,緻使下(xià)遊的壓力(li)驟降,導緻(zhi)蒸汽流速(sù)超過渦街(jie)流量計♌測(ce)量流速上(shàng)限，渦街流(liu)量計不能(neng)正常工🐇作(zuò),計量嚴🔴重(zhòng)偏小。最後(hou)提出采用(yong)加裝限流(liú)裝置的方(fāng)法來控制(zhi)蒸汽♉流速(sù)以保證渦(wō)街流量計(ji)正常計量(liang)。
目前，渦街(jiē)流量計廣(guang)泛運用在(zài)蒸汽計量(liang)上。渦街流(liú)量計是一(yī)種發展比(bi)較成熟的(de)流量計，其(qí)主要優點(dian)有:無可動(dong)💁部件，結構(gou)簡單牢固(gu)，安裝方便(bian)，維護費用(yòng)較低，量程(cheng)比一般在(zài)10:1以上,精度(du)❤️也相對較(jiào)高，測量氣(qi)體一般在(zài)1.0級到1.5級之(zhī)間，測量液(yè)體一般在(zài)1.0級。
在多年(nián)的檢定工(gong)作中，發現(xian)有人使用(yòng)了一個蒸(zheng)汽渦街流(liu)量📱計的漏(lòu)洞，在保持(chí)渦街流量(liàng)計計量管(guan)段原封不(bu)動的情況(kuàng)下🐅，隻在蒸(zhēng)汽出口處(chù)做文章，即(jí)可🐇緻使渦(wo)街流量計(ji)計量嚴重(zhong)偏小。
圖1中(zhong)看到在渦(wo)街流量計(jì)計量段,沒(mei)有任何修(xiu)改，而在其(qi)🔴後的大型(xíng)儲氣罐卻(que)大有文章(zhāng)。整個系統(tong)根據👅儲氣(qi)罐内✂️壓力(lì)變化來對(dui)前後閥[]分(fen)别進行自(zì)動控📱制，從(cong)而進行-套(tao)㊙️充氣、放氣(qì)、再充氣、放(fàng)氣的循環(huán)操作。整個(ge)循環過程(chéng)是:開始時(shi)，儲氣罐是(shi)空的，閥門(mén)1、閥門🌐2都關(guān)閉。然後✔️閥(fa)門1快速打(dǎ)開，上遊0.8MPa的(de)過和熱蒸(zheng)汽劇烈充(chong)人空罐💯。然(rán)後儲氣罐(guàn)充氣漸滿(man)，壓力升高(gāo)至--定壓力(li)後，關閉閥(fá)門👣1，打開閥(fa)🙇‍♀️門2，讓儲氣(qi)罐中蒸汽(qi)排出以供(gong)使用。這樣(yang)操作的目(mù)的主要是(shi)使大部分(fèn)流過渦街(jiē)流量計的(de)蒸汽以極(jí)高流速通(tōng)過。

爲什麽(me)這樣會使(shi)蒸汽流速(su)達到非常(chang)高的程度(du)呢?而渦街(jie)流量計在(zài)高流速下(xia)計量會有(you)什麽問題(tí)呢?
1分析蒸(zhēng)汽的流速(su)
臨界壓力(li)比是分析(xī)管内流動(dòng)的一個重(zhong)要數值，蒸(zhēng)汽在💛出口(kǒu)外的背壓(yā)p。與臨界界(jie)面前的進(jìn)口壓力P之(zhi)比小于或(huo)⭕等于臨界(jiè)🔴壓力比時(shi)，在臨界截(jié)面上，蒸汽(qi)流.速達到(dào)臨界值音(yin)速💚c。

當過流(liú)氣體爲過(guò)熱蒸汽時(shí):k=1.3,?cr=0.546pcr稱爲:臨界(jie)壓力。
所以(yi)得到:通過(guo)降低背壓(ya)比，能讓通(tong)過蒸汽的(de)流速提🐕升(shēng)到㊙️相對于(yu)渦街流量(liang)計來說非(fei)常高的程(chéng)度,甚至達(dá)到音速，過(guo)🥰熱蒸汽音(yin)♍速可以達(da)到500m/s以上。
從(cong)熱網過來(lái)的蒸汽壓(ya)力一般高(gāo)于0.8MPa，而在儲(chǔ)氣罐開🌈始(shi)充🌐氣時，罐(guan)内壓力幾(jǐ)乎爲常壓(ya)。根據蒸汽(qì)的臨界😘流(liú)原理。蒸✔️汽(qì)管道和容(róng)器的前後(hòu)壓力比隻(zhi)要低于🚶臨(lín)界壓力比(bǐ)?cr=0.546,那麽管内(nei)蒸汽的流(liú)速将達到(dào)音速。在♌這(zhe)個案例裏(li)，儲氣罐内(nèi)壓力按充(chong)氣階段中(zhong)後期才㊙️逐(zhu)漸升高到(dào)的0.4MPa來計算(suàn)，背壓比爲(wei)0.5。也就是說(shuo)，在大部🙇‍♀️分(fèn)蒸汽通過(guò)🈲階段，背壓(yā)比都小于(yú)0.546,蒸汽的流(liu)速都保持(chí)在音速，音(yīn)速是大大(da)超❗過渦街(jie)流量計測(ce)量流速上(shàng)🤟限的。通過(guò)這樣一個(gè)辦法，即能(neng)大幅度提(ti)高通過渦(wō)街流量計(jì)的蒸汽流(liú)🛀速，緻使🧡渦(wō)街流量計(jì)計量嚴重(zhong)偏少。不法(fa)用戶還狡(jiǎo)辯，所有計(ji)量器具🛀都(dou)通過了國(guo)家法定計(jì)量檢定機(jī)構的檢定(ding)。确實，這種(zhong)情況，單📞是(shì)檢定流量(liang)計是無法(fǎ)發現問題(ti)的。可以判(pan)斷，介質的(de)高流速對(dui)渦街流量(liang)計的計量(liàng)性能産生(shēng)了很大的(de)影響緻使(shǐ)其計量不(bu)準。爲什麽(me)這麽說呢(ne)?再來分析(xī)氣體的高(gao)流速對渦(wō)街流量計(ji)的影響。
2渦(wo)街流量計(ji)工作原理(li)
在流體中(zhōng)安放漩渦(wō)發生體，流(liu)體在漩渦(wo)發生體兩(liang)側交替⭐地(di)分列出兩(liǎng)列有規律(lü)的交錯排(pai)列的漩渦(wo)，在定雷諾(nuò)♉數範圍内(nèi)，改漩渦的(de)頻率與漩(xuan)渦發生體(ti)的幾何✊尺(chi)寸有關，所(suǒ)産生的漩(xuán)渦頻率f正(zheng)比于流量(liàng)☎️，此頻率可(ke)由各種傳(chuán)感器檢出(chū)。

渦街流量(liàng)計就是利(li)用卡門渦(wo)街原理，得(de)到如下關(guān)系

式中:b-阻(zu)流件的寬(kuān)度，m;ū一流經(jing)流量計的(de)流體平均(jun)流速，m/s;f一漩(xuán)🤟渦的頻率(lǜ)，Hz;Sr斯特羅哈(ha)爾數(無量(liàng)綱)。
斯特羅(luo)哈爾數爲(wèi)無量綱參(cān)數，它與漩(xuan)渦發生體(tǐ)的形狀及(jí)雷🏃🏻諾數有(you)關。圖3所示(shi)爲三角柱(zhu)漩渦發生(shēng)體的斯特(tè)勞哈爾數(shù).與管道雷(léi)諾數的關(guān)系。

由圖3可(kě)見，在ReD=2×104~7×10'6範圍(wéi)内，斯特勞(láo)哈爾數可(kě)視爲常數(shù)。使用☎️的渦(wo)街🐅流量計(jì)都是在斯(si)特勞哈爾(er)數視爲常(cháng)數的這♈個(ge)範圍内設(shè)計的。因⁉️此(cǐ)使用渦街(jiē)流量計時(shí)--定要避免(mian)測量介質(zhì)的雷諾數(shù)在2×104~7×106這個範(fàn)🐕圍外，超過(guò)這個範圍(wei)，斯特勞哈(ha)爾😍數不再(zai)是常數，渦(wo)街流量計(ji)測得的頻(pin)率與⁉️流速(su)也不再是(shi)簡單的正(zheng)比關系。也(ye)就♍是說，超(chao)過雷諾數(shu)2×104~7×106這個範圍(wéi)，便違反了(le)渦街流量(liang)計的設計(ji)原理，這時(shi)候渦街流(liu)量計是不(bu)能正常計(jì)量的❗。因爲(wei)雷諾數與(yu)介質流速(sù)有關，所以(yi)具體到介(jie)質流速的(de)話，對于蒸(zhēng)汽來說，渦(wō)街流量計(ji)的流速測(cè)量範圍控(kòng)制在5m/s~60m/s之間(jiān)，好的渦街(jiē)流量計量(liang)程上限最(zuì)多再往上(shàng)延伸20%。因此(cǐ)在選型渦(wo)街流量計(jì)的口徑和(hé)流量測量(liàng)範圍時，要(yao)保證滿足(zu)這個流速(sù)限定。絕大(da)部分渦街(jiē)流量計對(duì)于高流速(su)介質是沒(mei)有辦法計(ji)量的。所以(yǐ)上訴案🈲例(lì)中，用普通(tong)渦街流🔞量(liàng)計去計量(liang)音速下的(de)蒸汽，得到(dào)的結果是(shi)完全不可(ke)信，不能用(yòng)的📧。
渦街流(liu)量計是一(yī)種數字儀(yí)表，是通過(guò)傳感器來(lái)檢測漩渦(wō)頻率的。流(liu)量計的電(diàn)氣性能必(bi)須要工作(zuo)在适宜它(ta)的條件下(xia)。來看看👅在(zai)高流速下(xià)，渦街流量(liang)計檢測漩(xuán)渦頻率的(de)情況🐇。引用(yong)-個高流速(sù)下渦街流(liu)量計的實(shi)驗4。該實驗(yan)在采用在(zai)線🆚實時頻(pín)譜分析時(shí)發現:在口(kǒu)徑爲DN80及其(qí)以下的⚽管(guan)線上，經常(chang)會出現高(gao)于80m/s的高流(liu)速，其🌈中有(you)近一半的(de)出現超過(guo)100m/s的高流速(sù)，更有甚者(zhě)，流速高達(dá)180m/s。一般的渦(wō)街流量計(ji)在通過介(jiè)質流速過(guò)高時，會發(fa)生♍劇烈的(de)漏波現象(xiàng)，因而産生(sheng)難以估算(suàn)的誤差。

從(cóng)圖4上看漏(lou)波的結果(guǒ)就是檢測(cè)到的脈沖(chòng)不再連續(xu)，發生了漏(lòu)缺。所以這(zhè)種情況下(xia)，測量結果(guo)的趨勢是(shi)一🥵般都是(shì)偏🛀小。在高(gāo)流速下，漩(xuan)渦發生體(ti)後的流體(ti)運動更加(jiā)複雜。渦街(jiē)傳感器檢(jiǎn)測信号需(xū)要--定的清(qing)晰度，如果(guǒ)流速過高(gāo)，流場變得(dé)更加複雜(za)。此時傳🚩感(gǎn)器将受到(dao)🏃嚴重幹擾(rao)，目🏃🏻标信号(hào)清晰度急(ji)劇下降，使(shi)渦街流量(liang)傳感器測(cè)不準或者(zhe)測不到。
可(ke)以看到，高(gao)流速下的(de)渦街流量(liang)計的漏波(bo)十分明📐顯(xian)，正是利用(yòng)了渦街的(de)這個漏洞(dong)，讓渦街流(liu)量計在超(chāo)高流速下(xia)大量漏波(bo)，緻使最後(hou)得到的流(liu)量遠小于(yú)實際流量(liang)。
除了是上(shang)述案例中(zhong)的裝置，還(hái)有一種把(bǎ)蒸汽直接(jie)放人水池(chí)🏃‍♀️中加熱水(shui)的熱水站(zhan)，采用了手(shǒu)段這些都(dōu)是爲了設(she)⚽法讓🌈蒸汽(qi)♍出口的壓(yā)力驟降,得(de)到突然變(biàn)小的背壓(ya)比，以大大(dà)提高蒸汽(qi)的流速♻️。即(jí)使達不到(dào)音速，也遠(yuan)💯高于渦街(jiē)🐕流量計的(de)測量上限(xiàn)，導緻渦街(jie)流量計的(de)不正常工(gong)作。因此爲(wèi)了保證🔞渦(wo)街流量計(ji)⚽正常計量(liang)，必須重視(shì)渦街流量(liang)計的測量(liàng)範圍，管内(nèi)流速必須(xu)限定在渦(wō)街流量計(ji)的測量範(fàn)圍以内。
對(dui)于那些在(zài)後端搞壓(yā)力驟降提(ti)高蒸汽流(liú)速的，可🔴以(yǐ)想辦法🏃‍♂️把(ba)蒸汽流速(sù)限定在合(hé)理範圍内(nei)。比如采用(yòng)限流裝置(zhì)，在渦街流(liu)量💃🏻計後方(fāng)管線上安(an)裝臨界流(liu)文丘裏噴(pen)嘴。
當蒸汽(qì)通過臨界(jiè)流文丘裏(li)噴嘴時，在(zai)噴嘴上、下(xia)遊壓👅力比(bi)㊙️如果小于(yu)或等于該(gai)噴嘴的臨(lin)界壓力比(bǐ)時，噴嘴喉(hóu)部💁形成臨(lin)界狀态，流(liu)過噴嘴的(de)蒸汽質量(liang)流量達到(dao)⛷️最大。這時(shí)蒸汽的質(zhì)量流量不(bú)受下遊狀(zhuang)态🈲變化的(de)影響。根據(jù)這個原理(li)，把臨界流(liú)文丘裏噴(pen)嘴安裝在(zài)可能🛀🏻會發(fā)生壓力驟(zhòu)降的管段(duàn)前，就能穩(wěn)穩的限死(sǐ)上遊通過(guo)渦街流量(liàng)計💋的最大(da)流量了。而(er)選用文丘(qiū)裏噴嘴的(de)原因是能(néng)夠減少壓(ya)力損失。

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