摘要(yào):由于能源(yuan)價格的不(bú)斷上漲,用(yong)能成本已(yi)經成爲衆(zhong)多工業企(qi)業的主要(yao)運營成本(ben)之一,對于(yu)能源的計(jì)量也🎯越來(lai)越成🐅爲社(she)會的關注(zhu)焦點,能源(yuan)計量器具(jù)的配備合(he)理與否🌈.計(ji)量準确與(yǔ)否與企業(ye)的切身利(li)益息息相(xiàng)關。渦街流(liú)量計 由于(yú)原始信号(hào)爲數字信(xin)号，具有測(cè)量精度高(gāo)、補償計算(suan)簡單,異常(cháng)狀況時易(yi)于分析的(de)優勢,在能(néng)源的貿易(yì)計量上占(zhàn)㊙️有一席之(zhi)地。該文介(jie)紹了渦街(jiē)流量計的(de)測🚩量原理(li),分析了渦(wō)街流量計(jì)在貿易計(ji)量上的優(yōu)勢,以及渦(wo)街流量計(ji)應用㊙️于貿(mao)易計❄️量時(shí)的注👉意事(shi)項。
　　渦街流(liú)量計是一(yī)種應用卡(ka)門渦街原(yuán)理的流量(liang)計,用于液(yè)體、氣體和(he)蒸汽的測(ce)量,也可測(ce)量含有微(wei)小顆粒、雜(za)質的渾濁(zhuo)液體，廣泛(fàn)應用于石(shi)油、化工、制(zhì)藥、造紙、冶(ye)金、電力、環(huán)保、食品等(deng)行業。
1渦街(jie)流量計的(de)工作原理(li)
　　渦街流量(liàng)計是以卡(kǎ)門渦街理(lǐ)論爲基礎(chu):當流體流(liú)經非線性(xing)的🔴三角柱(zhù)擋體時,在(zài)擋體的兩(liǎng)側就會交(jiāo)替産👉生有(yǒu)規則的旋(xuan)渦信号,該(gāi)旋渦的分(fèn)離頻率與(yu)流體的流(liu)速成正比(bi)”。渦街流量(liàng)計結構原(yuan)理如圖1所(suo)示。
　　根據卡(ka)門渦街原(yuan)理,有如下(xià)關系式:
 
式中(zhōng):
m一旋渦發(fā)生體兩側(cè)弓形面積(jī)與管道橫(héng)截面面積(jī)之比(無量(liàng)綱);
D一表體(ti)通徑(單位(wèi):m);
d一旋渦發(fa)生體迎面(miàn)寬度(單位(wèi):m);
f一旋渦的(de)發生頻率(lǜ)(單位:Hz);
U1一旋(xuán)渦發生體(ti)兩側平均(jun)流速(單位(wèi):m/s);
Sr一斯特勞(láo)哈爾數(無(wu)量綱);
U一被(bèi)測介質來(lai)流的平均(jun)速度(單位(wèi):m/s);
qr一瞬時體(tǐ)積流量(單(dān)位:m2/s);
K一流量(liang)計的儀表(biǎo)系數(單位(wei):m3)
　　由公式可(ke)見,平均儀(yí)表系數的(de)大小隻與(yu)渦街流量(liang)☁️傳☀️感器幾(ji)何🐉尺寸即(jí)渦街口徑(jing)、阻擋體寬(kuan)度與斯特(tè)勞哈爾數(shù)⛱️sr有關。斯特(tè)勞哈爾數(shu)與雷諾數(shù)的關系如(rú)圖2所示,可(ke)見，當雷諾(nuo)數😘Re在2x104~7x106之間(jiān)時,Sr可視爲(wei)常數。也就(jiù)📞是說,對于(yú)一台口徑(jìng)、阻擋體幾(jǐ)何尺寸已(yǐ)🌐經确定的(de)渦街流量(liàng)計,它的儀(yi)表系數在(zài)一定的流(liu)速範圍内(nèi)是定值的(de)。
 
2渦街流量(liàng)計的特點(diǎn)
1)可測量液(ye)體、氣體、蒸(zhēng)汽的流量(liàng);
2)輸出爲脈(mo)沖頻率,其(qi)頻率與被(bèi)測流體的(de)實際體積(jī)㊙️流量成正(zhèng)比,且不受(shou)流體組分(fen)、密度、壓力(lì)、溫度的影(yǐng)響;
3)結構簡(jian)單,無機械(xie)運動部件(jiàn),長期運行(háng)穩定可靠(kao);
4)量程比适(shì)中,普通傳(chuan)感器量程(chéng)比可達10:1以(yǐ)上,智能渦(wo)街流量計(ji)量程比可(ke)達40:1;
5)壓力損(sun)失小，約爲(wèi)孔闆流量(liàng)計的1/4~1/2。
3渦街(jiē)流量計在(zai)貿易計量(liàng).上的優勢(shì)
1)渦街流量(liang)信号爲數(shu)字頻率方(fāng)式,測量精(jīng)度高
　　渦街(jie)流量計的(de)旋渦分離(li)頻率是與(yu)體積流量(liàng)的大小成(cheng)正🛀🏻比🈲的,且(qiě)分離頻率(lü)不受流體(tǐ)組分、密度(dù)、壓力溫度(du)的影響。隻(zhī)要測量出(chū)🔞旋渦個數(shù),就可以準(zhǔn)确計算出(chū)體積流量(liang)，而旋渦個(gè)數的👈測量(liàng)是純數字(zì)概念,不存(cun)在測量數(shù)值上的誤(wù)差，讓❄️渦街(jiē)流量計具(ju)有了全量(liàng)程範圍内(nei)流量信号(hào)精确的特(te)點,是其它(tā)模拟類流(liu)量計不可(ke)✏️比拟的優(yōu)點。傳感器(qì)線性均爲(wei)18的脈沖型(xíng)渦街和模(mó)拟類流量(liàng)計精度對(dui)比如表1所(suǒ)示。
 
2)補償運(yun)算簡單,計(jì)算精度高(gāo),未知參數(shù)少
　　渦街流(liú)量計的體(tǐ)積流量可(ke)以通過測(cè)量旋渦分(fen)離頻率得(dé)知,蒸💯汽密(mì)度、氣體密(mi)度、壓縮系(xi)數都可以(yi)通㊙️過測量(liang)溫🤞度壓力(lì)進📞行補償(cháng)計算,且計(jì)算公式均(jun1)爲🍉國标或(huo)國際公式(shi),計算精度(dù)高。與差壓(yā)式流量計(jì)對比,差壓(yā)式流量計(jì)計算結果(guo)受密度、粘(zhan)度、等熵指(zhǐ)數⛷️、壓縮系(xì)數、氣♉體可(ke)膨脹系數(shù)以及結構(gòu)尺寸熱脹(zhàng)冷縮變化(huà)的影響2,補(bǔ)償計算較(jiào)複雜,且很(hěn)多差壓式(shì)流量計并(bìng)沒有氣體(ti)可膨脹系(xì)數的補償(cháng)計算公式(shì),因🏃此,計量(liang)結果會存(cún)在一定偏(piān)差。
　　渦街流(liú)量計算法(fa)流程如圖(tú)3所示,圖中(zhong)虛線框爲(wèi)外部采集(ji)信号,實線(xian)框爲計算(suàn)參數;差壓(ya)式流量計(ji)算法流🐇程(cheng)如有圖4所(suo)示✌️,圖中虛(xu)線框爲外(wai)部信号及(ji)已🐆知參數(shu),實線框爲(wei)計算參數(shu)。
 
3)儀表測量(liàng)異常時,能(neng)快速分析(xi)判斷
　　由于(yú)卡門渦街(jie)流量信号(hao)是由旋渦(wo)頻率數值(zhi)來.體現的(de),在正常情(qing)況下,旋渦(wo)分離頻率(lü)是穩定的(de),隻有當傳(chuan)感器發生(shēng)異常或工(gong)況發生變(bian)化時,旋渦(wō)分離☔頻率(lǜ)才會有很(hen)大的變化(huà),因此,通過(guò)觀察渦街(jie)流量傳感(gan)器頻率變(biàn)化範圍的(de)大小🛀🏻，可以(yi)很方便的(de)分析👉出傳(chuán)感器是否(fou)存在故障(zhàng),不會出現(xian)模拟類傳(chuan)感器在使(shǐ)用時因爲(wèi)零點偏移(yí)或模拟轉(zhuǎn)換誤差而(ér)帶來不易(yì)發現的計(jì)量♈誤差。渦(wo)街信号如(ru)♍圖5所示
 
　　觀(guān)察渦街流(liu)量計放大(dà)整形後波(bō)形,若爲均(jun)勻方波信(xin)🌍号,則爲正(zhèng)常流量變(biàn)化;若出現(xiàn)明顯不均(jun)勻方波信(xin)号,則可能(néng)爲外界☂️幹(gan)擾、超出測(cè)量範圍或(huò)傳感器故(gu)障導緻。
4渦(wo)街流量計(jì)在貿易計(ji)量上的注(zhu)意事項
　　除(chu)常規的選(xuǎn)型設計外(wài)，渦街流量(liang)計用在貿(mao)易計量時(shí),還應💘注意(yì)以下幾點(diǎn):
1)蒸汽狀态(tài)變化對流(liú)量測量的(de)影響測量(liàng)蒸汽時,在(zài)蒸汽經過(guo)閥i]或較長(zhang)管道輸送(song)後,可能會(hui)産生蒸汽(qì)狀态變化(hua)的情況:.
(1)過(guo)熱蒸汽變(bian)爲飽和蒸(zheng)汽
　　過熱蒸(zhēng)汽在管道(dào)輸送過程(cheng)中，會産生(sheng)熱能損失(shī),即👈溫度降(jiang)低。當溫度(dù)降到一-定(ding)程度時,會(huì)從過熱蒸(zhēng)汽🎯狀态進(jin)入臨界幹(gan)飽和狀态(tai)或過飽和(hé)狀态。
　　如進(jìn)入幹飽和(hé)狀态，理論(lùn)上不會産(chan)生計量誤(wù)差。因幹飽(bǎo)和⛹🏻‍♀️蒸汽仍(réng)屬于蒸汽(qi)範疇,且測(cè)量過熱蒸(zheng)汽一般選(xuǎn)用溫度壓(yā)💛力雙🌍補償(chang)方式,同時(shí)适用于過(guò)熱蒸汽和(hé)幹✉️飽和蒸(zhēng)汽的密✂️度(dù)補償。
　　如進(jìn)人過飽和(hé)狀态(即濕(shi)飽和狀态(tài)),濕度會以(yi)水滴💃🏻、水📧霧(wù)💛的狀态存(cún)在,勢必影(yǐng)響介質的(de)密度。但蒸(zhēng)汽的密度(du)補償算法(fa)僅适用于(yu)🥰幹蒸汽的(de)計量,因此(cǐ)濕度越大(dà)(幹度越小(xiǎo)),誤差越🏃🏻‍♂️大(dà)。一般情況(kuang)下，幹度≥95号(hao)時,誤差較(jiào)小;幹度<958時(shi),誤差過大(da)。
解決方法(fa):
①減短輸送(song)管道距離(lí);
②做好管道(dao)的保溫;
③當(dāng)輸送管道(dào)過長時,将(jiāng)儀表安裝(zhuang)管道擡高(gao)，或增加排(pai)液裝🏃🏻置。
(2)飽(bǎo)和蒸汽變(bian)爲過熱蒸(zhēng)汽4
　　理想的(de)飽和蒸汽(qì)狀态是溫(wēn)度、壓力、密(mi)度呈一-對(dui)應關🧑🏾‍🤝‍🧑🏼系,知(zhi)🈚道🏃🏻其中一(yī)個參數,即(jí)可計算出(chū)另外兩個(ge)，因🔞此測量(liàng)飽和蒸汽(qi)--般采用單(dān)補償方式(shi),即單溫度(dù)補償,或單(dān)👈壓力補償(chang)。但當飽和(hé)蒸汽經過(guò)加壓閥産(chǎn)生大幅降(jiang)壓時,可能(néng)由飽和狀(zhuang)态👉轉變成(chéng)過熱蒸汽(qi)。此時若采(cǎi)用單溫度(du)補償計算(suàn)的密度誤(wù)差較大，采(cǎi)用單壓力(lì)補償🔴計算(suan)的密度誤(wu)差相對較(jiào)小;如果能(néng)選用溫壓(yā)補⛱️償方式(shì),則不會産(chan)生誤差♻️。
　　蒸(zheng)汽減壓和(hé)流量測量(liang)示意圖如(rú)圖6所示。化(hua)工廠鍋爐(lú)出口的飽(bǎo)和蒸汽(1MPa,184.1℃),經(jing)過減壓閥(fa)後轉變爲(wei)過熱蒸汽(qì)狀💋态(0.42MPa,162.4℃,.密度(dù)2.7048kg/m3),不同補償(cháng)方式計算(suàn)的密度對(duì)比如表2所(suǒ)示,溫度補(bu)償誤差高(gao)✏️達27.61号,而壓(yā)力補償誤(wu)差僅在2.60号(hào)。
 
解決方法(fǎ):
①流量計安(an)裝在減壓(ya)裝置上遊(you);.
②若安裝在(zai)減壓裝置(zhi)下遊,盡量(liang)采用溫壓(yā)雙補償方(fāng)式,或單壓(yā)力☔補償方(fang)式。.
2)選擇具(ju)有内置精(jīng)度高标準(zhǔn)算法的渦(wō)街流量計(jì)
　　軟件算法(fa)會對渦街(jie)流量計計(ji)量的精度(du)造成較大(dà)影響。如蒸(zhēng)汽🔴密度、氣(qì)體壓縮系(xi)數,都是影(yǐng)響計算精(jīng)度的關鍵(jian)參數。
　　蒸汽(qi)密度的計(jì)算方法有(yǒu)查表法和(he)公式法兩(liang)種,兩種算(suàn)法中公式(shi)法相對精(jing)度高,并且(qie)可以對蒸(zheng)汽飽和及(jí)過熱區域(yù)進行判斷(duan);查表法覆(fu)蓋區域有(yǒu)限,對🈲于蒸(zheng)汽飽和及(ji)過熱區🆚域(yù)沒有正确(que)的界限。
　　氣(qi)體的壓縮(suō)系數也是(shi)随工況條(tiáo)件而變化(hua)的,如果默(mò)認按1計算(suan)☎️,則計算結(jie)果會存在(zài)--定偏差。因(yin)此,測氣體(tǐ),尤😘其是測(cè)天然氣時(shí),應選用帶(dài)有壓縮系(xì)數補償功(gong)能的渦街(jiē)流量計。天(tian)然氣壓縮(suō)系數曲線(xian)如圖7所示(shì)。
 
5結語
　　渦街(jiē)流量計是(shì)目前最适(shi)合貿易計(jì)量的流量(liàng)計之一，因(yīn)爲💋通過❄️渦(wo)街輸出的(de)漩渦頻率(lǜ)的穩定性(xìng)能夠直觀(guān)地判斷出(chū)☀️流量計工(gong)作是否異(yi)常，且壓損(sǔn)小、安裝方(fāng)便,長期使(shǐ)用中渦街(jiē)流量計産(chan)生的表體(ti)結構偏差(chà)對儀表系(xì)數的影響(xiang)很小，因此(cǐ)可以長期(qi)作爲計量(liàng)儀表使用(yòng)。

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