摘要(yào):渦街流(liú)量計 是(shì)現代石(shi)油化工(gōng)行業中(zhōng)測量流(liu)量的重(zhong)要工具(jù)之一;簡(jiǎn)述了渦(wo)街流量(liàng)計的測(ce)量原理(li)和主要(yao)優點，提(tí)供了渦(wō)街流量(liàng)計的選(xuan)型、安裝(zhuāng)、使用和(he)維護的(de)建議🌏;通(tōng)過規範(fàn)設計、合(hé)理選型(xing)、正确的(de)安裝和(hé)維護，讓(ràng)渦街流(liú)量計在(zai)石油化(hua)工行業(yè)中💘發揮(huī)更大的(de)作用。
　　渦(wo)街流量(liang)計(VortexStreetFlowmeter，簡稱(cheng)VSF)自20世紀(jì)70年代在(zài)工業上(shàng)應用以(yǐ)來👣，由于(yu)它🤞具有(you)一些突(tū)出的特(te)點，受到(dao)用戶歡(huān)迎，并得(de)到迅速(sù)發展。但(dàn)在實踐(jian)中經常(cháng)會出現(xiàn)一些預(yu)料不到(dào)的問題(ti)，這就是(shì)用戶對(duì)渦街流(liú)量計存(cún)在一些(xie)疑慮的(de)的原因(yīn)，它亟需(xu)🔞探索解(jie)決🔴。
1渦街(jie)流量計(jì)的測量(liàng)原理
　　在(zai)流體中(zhōng)設置旋(xuan)渦發生(shēng)體(阻流(liu)體)，從旋(xuán)渦發生(sheng)體兩側(cè)交替📱地(di)産生有(yǒu)規則的(de)旋渦，這(zhe)種旋渦(wō)稱爲卡(kǎ)📧曼渦街(jiē)，如圖1所(suo)👌示。
 
　　旋渦(wo)列在旋(xuan)渦發生(shēng)體下遊(you)非對稱(cheng)地排列(liè)。設旋渦(wō)的發生(shēng)頻率爲(wèi)f，被測介(jie)質來流(liu)的平均(jun)速度爲(wei)U，旋渦發(fa)生㊙️體迎(yíng)面寬度(dù)爲d，表體(tǐ)🤩通徑爲(wèi)D，根據卡(ka)曼渦街(jie)原理，有(you)如下關(guan)系式:
 
式(shì)中:
U1———旋渦(wo)發生體(ti)兩側平(ping)均流速(su)，m/s
Sr———斯特勞(láo)哈爾數(shu);
m———旋渦發(fa)生體兩(liǎng)側弓形(xing)面積與(yu)管道橫(heng)截面面(miàn)積之比(bǐ)
 
管道内(nei)體積流(liu)量qv爲:
qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr(2)
K=f/qv=［πD2md/4Sr］-1(3)
式(shì)中:K———流量(liang)計的儀(yi)表系數(shu)，脈沖數(shu)/m3(P/m3)
　　K除與旋(xuán)渦發生(sheng)體、管道(dào)的幾何(hé)尺寸有(yǒu)關外，還(hái)與斯特(te)勞哈爾(ěr)數有關(guān)。斯特勞(lao)哈爾數(shù)爲無量(liang)綱參數(shù)，它與旋(xuán)⭐渦發生(sheng)體形狀(zhuàng)及雷💯諾(nuo)數有關(guān)。
 
　　圖2所示(shi)爲圓柱(zhù)狀旋渦(wo)發生體(tǐ)的斯特(te)勞哈爾(ěr)數與管(guǎn)💔道雷諾(nuò)數的關(guān)系圖。由(you)圖2可見(jiàn)，在ReD=2×104～7×106範圍(wéi)内，Sr可視(shi)爲常數(shù)🏃🏻，這是儀(yi)表正常(chang)工作範(fan)圍。當測(ce)量氣體(tǐ)流量時(shi)，渦街流(liu)量計的(de)流量計(jì)算式爲(wèi):
 
式中:qVn，qV———标(biāo)準狀态(tài)下(0℃或20℃，101.325kPa)和(hé)工況下(xia)的體積(ji)流量，m3/h
Pn，P———标(biao)準狀态(tài)下和工(gōng)況下的(de)絕對壓(ya)力，Pa
Tn，T———标準(zhun)狀态下(xià)和工況(kuàng)下的熱(rè)力學溫(wēn)度，K
Zn，Z———标準(zhun)狀态下(xia)和工況(kuang)下氣體(ti)壓縮系(xì)數
　　由式(shì)(4)可見，渦(wō)街流量(liàng)計輸出(chū)的脈沖(chong)頻率信(xìn)号不受(shòu)流體物(wù)性和組(zǔ)分變化(hua)的影響(xiang)，即儀表(biǎo)系數在(zai)一定雷(lei)諾數範(fan)圍内☁️僅(jǐn)與旋渦(wō)發生體(tǐ)及管道(dào)的形狀(zhuàng)尺寸等(deng)有關。但(dàn)是作爲(wei)流量計(ji)在物料(liào)平衡及(ji)能源計(ji)🔞量中需(xū)檢測質(zhì)量流量(liang)，這時流(liú)量計的(de)輸✍️出信(xin)号應同(tóng)時監測(ce)體積流(liu)量和流(liú)體密度(dù)，流體物(wu)性和組(zǔ)分對流(liu)量計量(liang)還🔞是有(yǒu)直接影(yǐng)響🚶‍♀️的。
2渦(wo)街流量(liang)計的主(zhu)要優點(dian)
(1)渦街流(liú)量計結(jié)構簡單(dān)，安裝維(wéi)護方便(biàn)(與節流(liú)式差壓(ya)流量計(ji)相比較(jiao)，不需要(yao)導壓管(guǎn)和三閥(fa)組等，在(zài)設✉️計過(guò)程中❌無(wú)需考慮(lǜ)🔞伴熱、密(mi)閉排放(fang)以及引(yin)壓所需(xu)要考慮(lǜ)的一系(xi)列問題(tí)♉);
(2)輸出爲(wèi)脈沖頻(pin)率，其頻(pin)率與被(bèi)測量流(liu)體的實(shí)際體積(ji)流量成(chéng)正🍉比，它(ta)不受流(liú)體組分(fèn)、密度、壓(yā)力、溫度(du)的🏃影響(xiang);
(3)量程比(bǐ)寬，可達(dá)10∶1或20∶1(适用(yong)于工藝(yì)介質流(liú)量變化(huà)範圍☀️較(jiào)大);
(4)壓損(sun)小(約爲(wei)孔闆流(liú)量計1/4～1/2)，無(wu)可動部(bu)件，可靠(kào)性高;
(5)精(jing)度爲中(zhong)上水平(píng)，可适用(yòng)液體、氣(qì)體和蒸(zheng)汽。
3渦街(jie)流量計(ji)的選型(xing)
　　根據SH3005－1999《石(shi)油化工(gōng)自動化(huà)儀表選(xuǎn)型設計(ji)規範》中(zhōng)規定🔱渦(wō)街流量(liàng)計的選(xuan)用，應符(fu)合下列(lie)規定［2］:
(1)潔(jie)淨氣體(ti)、蒸汽和(he)液體的(de)流量測(cè)量。
(2)低流(liú)速及粘(zhān)度大于(yu)20mPa·s液體的(de)測量，不(bu)宜采用(yong)渦街流(liu)量🔞計。
在(zai)工程設(shè)計中宜(yí)考慮下(xia)列情況(kuang):
(1)一般液(yè)體平均(jun1)流速下(xià)限爲0.5m/s，氣(qì)體爲4～5m/s。渦(wo)街流量(liang)計的正(zhèng)常流量(liang)最好在(zài)正常測(cè)量範圍(wei)的1/2～2/3處。
(2)液(ye)體适合(hé)于雷諾(nuò)數20000以上(shàng)，氣體和(he)蒸汽适(shi)合于15000以(yi)上。
(3)口徑(jing)不宜過(guò)大，大口(kǒu)徑儀表(biǎo)系數較(jiào)低，頻率(lǜ)分辨率(lü)低，口徑(jìng)愈大愈(yu)低。
(4)介質(zhi)溫度不(bu)宜過高(gao)，影響電(diàn)子元件(jian)的使用(yong)壽命。
(5)脈(mo)動流和(hé)旋轉流(liú)、兩相流(liu)的情況(kuang)不适合(hé)使用渦(wō)街流‼️量(liàng)計🌈。
(6)儀表(biao)縮徑不(bú)宜過大(da)，縮徑将(jiāng)流速提(ti)高，同時(shi)也增加(jiā)😘了阻力(li)和背🏃壓(ya)，容易出(chu)現空穴(xue)現象。4
4.渦(wo)街流量(liàng)計的安(an)裝
4.1渦街(jiē)流量計(ji)的安裝(zhuāng)要求
根(gen)據SH/T3104－2000《石油(you)化工儀(yi)表安裝(zhuāng)設計規(gui)範》中規(gui)定渦街(jiē)流量♋計(ji)的安裝(zhuāng)要求如(ru)下:
(1)測量(liàng)液體時(shi)渦街流(liú)量計應(yīng)安裝于(yu)被測介(jiè)質完全(quan)充滿的(de)⛷️管道上(shàng)。
(2)渦街流(liú)量計在(zai)水平敷(fū)設的管(guǎn)道上安(ān)裝時，應(ying)充分考(kao)慮介質(zhi)溫度對(dui)變送器(qi)的影響(xiang)。
(3)渦街流(liu)量計在(zai)垂直管(guan)道上安(ān)裝時，應(yīng)符合以(yi)下規定(ding)🌈:
①測量氣(qi)體時，流(liu)體可取(qǔ)任意流(liu)向
②測量(liang)液體時(shí)，液體應(ying)自下而(ér)向上流(liú)動。
(4)渦街(jiē)流量計(ji)下遊應(ying)具有不(bu)小于5D(流(liú)量計直(zhí)徑)的直(zhi)管段長(zhang)🤞度🈲，渦街(jie)流量計(ji)上遊直(zhí)管段長(zhǎng)度應符(fú)合以下(xià)規定:
①當(dāng)工藝管(guan)道直徑(jing)大于儀(yi)表直徑(jìng)(D)需縮徑(jìng)時，不小(xiǎo)于15D;
②當工(gōng)藝管道(dào)直徑小(xiao)于儀表(biao)直徑(D)需(xu)擴徑時(shí)，不小于(yú)18D;
③流量計(ji)前具有(you)一個90°彎(wān)頭或三(sān)通時，不(bú)小于20D;
④流(liú)量計前(qián)具有在(zai)同一平(ping)面内的(de)連續兩(liang)個90°彎頭(tóu)時，不小(xiao)于40D;
⑤流量(liàng)計前具(jù)有不同(tong)平面内(nèi)的連接(jiē)兩個90°彎(wān)頭時，不(bu)小于40D;
⑥流(liu)量計裝(zhuāng)于調節(jie)閥下遊(yóu)時，不小(xiao)于50D;
⑦流量(liàng)計前裝(zhuang)有不小(xiǎo)于2D長度(du)的整流(liú)器，整流(liu)器前應(yīng)🥵有📐2D，整🔞流(liu)器後應(yīng)有不小(xiao)于8D的直(zhí)管段長(zhang)度。
(5)被測(ce)液體中(zhōng)可能出(chu)現氣體(tǐ)時，應安(an)裝除氣(qi)器。
(6)渦街(jie)流量計(ji)應安裝(zhuang)于不會(hui)引起液(ye)體産生(shēng)氣化的(de)位置。
(7)渦(wō)街流量(liang)計前後(hou)直管段(duan)内徑與(yu)流量計(jì)内徑的(de)偏差應(ying)不大于(yú)3%。
(8)對有可(ke)能損壞(huai)檢測元(yuán)件(旋渦(wo)發生體(tǐ))的場所(suo)，管道☁️安(an)🐉裝的渦(wo)街📐流量(liàng)計應加(jiā)前後截(jié)止閥和(he)旁路閥(fá)，插入式(shì)渦街🈲流(liu)量💋計應(ying)安裝切(qiē)斷球閥(fa)。
(9)渦街流(liu)量計不(bú)宜安裝(zhuāng)在有震(zhen)動的場(chang)所。
4.2渦街(jie)流量計(jì)的安裝(zhuang)要求
　　根(gen)據GB50093－2002《自動(dòng)化儀表(biǎo)工程施(shi)工及驗(yan)收規範(fàn)》中規定(ding)渦街流(liú)⭐量✂️計的(de)安裝要(yào)求如下(xia):
　　渦街流(liú)量計信(xin)号線應(yīng)使用屏(ping)蔽線，上(shang)下遊直(zhi)管段的(de)💚長度應(ying)符合設(shè)計文件(jiàn)要求，放(fang)大器與(yǔ)流量計(ji)分開安(an)裝時，兩(liǎng)者之間(jiān)的距離(li)不應超(chao)過20m。
在工(gong)程設計(jì)中宜考(kao)慮下列(liè)情況:
(1)垂(chui)直安裝(zhuang)時，向上(shàng)流動的(de)流體能(neng)夠确保(bao)儀表總(zong)是滿管(guǎn)，且介質(zhì)中的固(gu)态成分(fen)能夠均(jun1)勻分布(bù)。
(2)水平安(an)裝時，液(yè)體避免(mian)U型安裝(zhuang)方式，氣(qì)體避免(mian)倒U型安(an)裝👉方式(shi)。不👨‍❤️‍👨同廠(chǎng)家的産(chǎn)品分體(tǐ)安裝有(yǒu)不同的(de)參考溫(wēn)度，還有(yǒu)的💞廠家(jia)帶散熱(re)片。
(3)在設(she)計過程(cheng)中應根(gēn)據上遊(you)情況具(jù)體要求(qiú)每台渦(wo)❄️街流量(liang)計的直(zhí)管段。
(4)渦(wo)街流量(liang)計對安(an)裝點上(shang)下遊配(pei)管的直(zhi)徑偏差(chà)和同軸(zhou)度等有(you)相應要(yào)求，配管(guan)内徑d與(yu)儀表的(de)通徑D相(xiang)🌏同，滿🎯足(zu)0.95d≤D≤1.1d。配管與(yu)流量計(jì)同心，同(tong)軸度應(ying)小于0.05D。流(liú)量計與(yǔ)法蘭之(zhī)間的❄️密(mì)封墊不(bú)能凸入(ru)管道内(nèi)，其内徑(jing)可💃比流(liu)量計内(nei)徑略大(dà)。
(5)當需要(yao)将實測(ce)壓力和(he)溫度信(xìn)号用于(yú)補償質(zhi)量流🌍量(liàng)❗或标準(zhǔn)流量時(shi)，在渦街(jie)流量計(ji)下遊安(ān)裝壓力(li)(下🤟遊4D)和(he)㊙️溫度變(bian)送器(下(xia)👣遊6D)。
(6)當管(guan)道振動(dòng)時，應加(jia)裝支撐(cheng)物對管(guan)道進行(háng)固定。(7)避(bi)👅免電磁(cí)幹擾，應(yīng)考慮儀(yi)表等電(dian)位接地(dì)。
5渦街流(liú)量計的(de)使用和(hé)維護
　　在(zài)使用渦(wō)街流量(liàng)計過程(cheng)中可能(néng)出現以(yi)下問題(tí):①指示☔長(zhǎng)期不準(zhun);②始終無(wu)指示;③小(xiǎo)流量時(shí)無指示(shi);④大流量(liang)時指示(shì)還⭐可以(yi)，小流量(liàng)時指示(shì)不準;⑤儀(yi)表K系數(shu)無法确(que)定。
總結(jié)引起這(zhe)些問題(ti)的主要(yao)原因，主(zhu)要涉及(ji)到以下(xià)方面:
(1)選(xuan)型方面(mian)的問題(ti)。有些渦(wō)街傳感(gǎn)器在口(kou)徑選型(xing)上🙇🏻或者(zhe)在🔴設計(ji)🌈選型之(zhi)後由于(yú)工藝條(tiáo)件變動(dong)，使得選(xuǎn)🥰擇大了(le)—個🐇規格(ge)，實際㊙️選(xuǎn)型應選(xuǎn)擇盡可(ke)能小的(de)口徑🔞，以(yǐ)提高測(cè)量精度(du)，這方面(mian)的原因(yin)主要⭐同(tong)問題①、②、③、④有(yǒu)關。例如(ru)，一條渦(wō)街管線(xiàn)設計上(shàng)供幾個(gè)設備🈲使(shǐ)用，由于(yu)工藝部(bu)分設💁備(bèi)有時候(hòu)不使用(yòng)，造成目(mù)前實際(ji)使用流(liu)量減小(xiǎo)，實際使(shǐ)用造成(cheng)原設計(ji)選型口(kǒu)徑過大(da)，相當于(yú)提高了(le)可測的(de)流量下(xia)限，工藝(yi)管道小(xiǎo)流量時(shi)指示無(wú)法保證(zheng)，流量大(da)時還可(ke)以使用(yòng)。宜💃使用(yòng)縮徑型(xing)渦街流(liú)量計。(2)安(ān)裝方面(mian)的問題(tí)。主要是(shì)傳感器(qi)前🆚面的(de)直管段(duan)長度不(bu)夠，影響(xiǎng)測量精(jīng)度，這方(fang)面的原(yuán)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼因主要(yao)同問💘題(tí)①有關。例(li)如:當傳(chuan)感器前(qian)面直管(guan)段明💰顯(xiǎn)不足，用(yong)于控制(zhi)時精度(du)下降，用(yòng)于計量(liang)時誤差(chà)較大。應(ying)使用整(zheng)流器。
(3)工(gōng)藝參數(shu)的問題(ti)。由于參(cān)數錯誤(wù)，導緻儀(yi)表指示(shì)有誤.這(zhè)🔆方面的(de)原因主(zhǔ)要同問(wen)題①有關(guan)。應與工(gong)藝系統(tong)專業協(xié)商，對選(xuan)型參數(shù)進🏃🏻‍♂️行核(hé)實。由于(yu)理論工(gōng)況與實(shi)際工況(kuàng)不可能(neng)完全一(yi)緻，故小(xiǎo)範圍的(de)誤差是(shi)有可能(néng)的。
(4)線路(lu)連接的(de)問題。部(bù)分回路(lu)表面上(shang)看線路(lu)連接很(hen)好，仔📧細(xi)檢🙇🏻查，有(you)的接頭(tou)實際已(yi)松動造(zao)成回路(lu)中斷🈲，有(you)的接頭(tóu)㊙️雖連✌️接(jie)很👌緊但(dàn)緊固螺(luo)釘卻緊(jin)固在線(xian)皮上，也(yě)使得回(huí)路中斷(duàn)，這部分(fen)原因主(zhǔ)要同問(wen)題②有關(guan)。宜選擇(zé)業績好(hǎo)的産品(pǐn)
(5)使用環(huan)境的問(wen)題。尤其(qi)是安裝(zhuang)在地井(jǐng)中的傳(chuán)感器🔞部(bù)分，由于(yu)環境濕(shi)度大，造(zào)成線路(lu)闆受潮(chao)，這部分(fen)原因主(zhu)要同問(wèn)題②有關(guan)。應使🎯用(yòng)分體式(shi)安裝方(fang)式。
(6)K系數(shù)标定的(de)問題。K系(xì)數隻能(néng)依據廠(chang)家提供(gòng)的資料(liao)，由于廠(chang)家本身(shēn)的一些(xie)變動，造(zao)成提供(gòng)的幾處(chu)資料上(shàng)K系數不(bú)—緻，影響(xiang)了問題(tí)解決。建(jiàn)議供貨(huò)商提供(gòng)最💚終的(de)标定校(xiao)核書，并(bing)根據标(biāo)定校核(hé)書對相(xiang)應的儀(yí)表量程(chéng)範圍做(zuò)最後修(xiū)訂(最好(hǎo)寫到标(biao)書🧡中，要(yao)求标定(ding)校核書(shū)随🏃‍♂️供貨(huo)清單一(yi)起發到(dào)施工現(xian)場)。
6結語(yu)
　　通過多(duō)個工程(cheng)項目的(de)實踐證(zheng)明，隻要(yào)對渦街(jiē)流量計(ji)☔的性能(néng)👨‍❤️‍👨、特🐉點有(you)了全面(mian)深入的(de)了解，有(you)了應付(fu)各種情(qíng)況的方(fāng)法🈲，渦街(jiē)流量計(jì)一定會(hui)成爲流(liu)量測量(liàng)中的得(de)力助手(shǒu);選用渦(wo)街流量(liang)計或其(qi)它管道(dào)式流量(liang)計，具有(you)相當的(de)合理性(xìng)，可以有(you)效的減(jian)🐕少設計(jì)的🍉工程(cheng)量和提(tí)⭐高整體(ti)水平💰。

以(yi)上内容(róng)源于網(wǎng)絡，如有(yǒu)侵權聯(lián)系即删(shān)除!