摘要(yao)：介紹(shao)了渦(wo)街流(liu)量計(ji) 的工(gong)作原(yuan)理，并(bing)對渦(wo)街流(liu)量計(ji)的優(you)缺點(dian)進行(hang)了分(fen)析；其(qi)次🆚結(jie)合采(cai)油平(ping)台實(shi)際工(gong)況進(jin)行了(le)流量(liang)儀表(biao)選型(xing)；并且(qie)介紹(shao)了針(zhen)對渦(wo)街流(liu)量計(ji)的防(fang)振措(cuo)施；最(zui)後通(tong)過計(ji)算對(dui)比分(fen)析，證(zheng)明渦(wo)💋街流(liu)量計(ji)是一(yi)款相(xiang)對節(jie)能的(de)流量(liang)計。
0引(yin)言?
　　在(zai)工業(ye)生産(chan)過程(cheng)中，爲(wei)了有(you)效地(di)指導(dao)生産(chan)操作(zuo)、監視(shi)💯和控(kong)制🐪生(sheng)産過(guo)程，經(jing)常需(xu)要檢(jian)測生(sheng)産過(guo)程中(zhong)各種(zhong)流動(dong)介質(zhi)（如液(ye)體、氣(qi)體或(huo)蒸汽(qi)）的流(liu)量，以(yi)便爲(wei)管理(li)和控(kong)制生(sheng)産🈚提(ti)供依(yi)據。同(tong)時，工(gong)業生(sheng)産的(de)各環(huan)節之(zhi)間經(jing)常有(you)物料(liao)的輸(shu)送，需(xu)要對(dui)它們(men)進💋行(hang)精确(que)的計(ji)量，作(zuo)爲經(jing)濟核(he)算的(de)重要(yao)依據(ju)。所以(yi)，流量(liang)監測(ce)在現(xian)代化(hua)工業(ye)生💃産(chan)過程(cheng)中顯(xian)得十(shi)分重(zhong)要。
1工(gong)作原(yuan)理
　　渦(wo)街流(liu)量計(ji)（又稱(cheng)漩渦(wo)流量(liang)計）是(shi)根據(ju)“卡門(men)漩渦(wo)”原理(li)研制(zhi)成的(de)一種(zhong)流體(ti)振蕩(dang)式流(liu)量測(ce)量儀(yi)表。“卡(ka)門♉漩(xuan)渦”現(xian)象🔴是(shi)在流(liu)動的(de)流體(ti)中插(cha)入一(yi)根（或(huo)多根(gen)）迎流(liu)面爲(wei)非流(liu)線型(xing)柱狀(zhuang)物時(shi)，流體(ti)在柱(zhu)狀物(wu)兩側(ce)交替(ti)地分(fen)離釋(shi)放出(chu)兩列(lie)規則(ze)的漩(xuan)渦。在(zai)測量(liang)管道(dao)的流(liu)體中(zhong)設置(zhi)非流(liu)線型(xing)的✉️漩(xuan)渦發(fa)生體(ti)✂️，當雷(lei)諾數(shu)達到(dao)一定(ding)值時(shi)，從漩(xuan)渦發(fa)生體(ti)下遊(you)兩側(ce)交替(ti)地分(fen)離釋(shi)放出(chu)兩串(chuan)規則(ze)👣地交(jiao)錯排(pai)列的(de)漩渦(wo)，這種(zhong)漩渦(wo)稱爲(wei)🔞卡門(men)渦街(jie)，在一(yi)定雷(lei)諾數(shu)範圍(wei)内漩(xuan)渦🌈的(de)分離(li)頻率(lü)與漩(xuan)渦發(fa)生體(ti)的幾(ji)何尺(chi)寸🔆、管(guan)道的(de)幾何(he)尺寸(cun)有☂️關(guan)，漩渦(wo)的頻(pin)域正(zheng)比于(yu)流量(liang)，并可(ke)由各(ge)種形(xing)式的(de)傳感(gan)器檢(jian)出[1-3]。

流(liu)量計(ji)利用(yong)卡門(men)渦街(jie)原理(li)如圖(tu)1所示(shi)，有如(ru)下關(guan)系式(shi)：

式中(zhong)d——阻流(liu)件的(de)寬度(du)，m；
`U——流經(jing)流量(liang)計的(de)流體(ti)平均(jun)流速(su)，m/s；
f——漩渦(wo)的頻(pin)率Hz；
Sr——斯(si)特勞(lao)哈數(shu)(Strouhalnumber)
m——漩渦(wo)發生(sheng)體兩(liang)側弓(gong)形面(mian)積與(yu)管道(dao)橫截(jie)面面(mian)積之(zhi)比，對(dui)于💁直(zhi)徑爲(wei)的圓(yuan)柱形(xing)漩渦(wo)發生(sheng)體：

式(shi)中K——流(liu)量計(ji)的儀(yi)表系(xi)數，1/m2。
　　K除(chu)與漩(xuan)渦發(fa)生體(ti)、管道(dao)的幾(ji)何尺(chi)寸有(you)關外(wai)，還與(yu)斯特(te)勞哈(ha)⚽數有(you)關。斯(si)特勞(lao)哈數(shu)爲無(wu)量綱(gang)參數(shu)，它與(yu)漩渦(wo)發📱生(sheng)體形(xing)狀🚶及(ji)雷諾(nuo)數有(you)關，圖(tu)2所示(shi)爲三(san)角柱(zhu)狀漩(xuan)渦發(fa)生體(ti)的斯(si)特勞(lao)哈數(shu)與管(guan)道雷(lei)諾數(shu)的關(guan)系圖(tu)。由圖(tu)2可見(jian)，在46210~710DRe???範(fan)圍内(nei)，Sr可視(shi)爲常(chang)數，這(zhe)是儀(yi)表正(zheng)常❤️工(gong)作範(fan)圍。

當(dang)測量(liang)氣體(ti)流量(liang)時，渦(wo)街流(liu)量計(ji)的标(biao)準體(ti)積流(liu)量🐅計(ji)😄算式(shi)爲

式(shi)中Vnq，Vq——标(biao)準參(can)比條(tiao)件下(xia)(C?20，101.325kPa)工況(kuang)下的(de)體積(ji)流量(liang)m3/s;
Pn，P——标準(zhun)參比(bi)條件(jian)下和(he)工況(kuang)下的(de)絕對(dui)壓力(li)，Pa；
Tn，T——标準(zhun)參比(bi)條件(jian)下和(he)工況(kuang)下的(de)熱力(li)學溫(wen)度，K;
Zn，Z——标(biao)準參(can)比條(tiao)件下(xia)和工(gong)況下(xia)的氣(qi)體壓(ya)縮系(xi)數；
　　由(you)式(5)可(ke)見，渦(wo)街流(liu)量計(ji)輸出(chu)的脈(mo)沖頻(pin)率信(xin)号不(bu)受流(liu)體物(wu)性和(he)組分(fen)變化(hua)的影(ying)響，即(ji)儀表(biao)系數(shu)在一(yi)定雷(lei)諾數(shu)範圍(wei)内僅(jin)與漩(xuan)渦發(fa)生體(ti)及管(guan)道的(de)形狀(zhuang)尺寸(cun)等有(you)關。
2優(you)勢與(yu)局限(xian)性
2.1優(you)點
1)渦(wo)街流(liu)量計(ji)結構(gou)簡單(dan)，安裝(zhuang)維護(hu)方便(bian)。
2)無可(ke)移動(dong)部件(jian)，可靠(kao)性高(gao)。
3)重量(liang)輕，價(jia)格便(bian)宜，在(zai)衆多(duo)的流(liu)量計(ji)中，渦(wo)街流(liu)量計(ji)的經(jing)濟性(xing)♋較好(hao)，是一(yi)種經(jing)濟實(shi)惠的(de)流量(liang)計。
4)适(shi)應性(xing)強，結(jie)構形(xing)式多(duo)種多(duo)樣，可(ke)計量(liang)多種(zhong)流體(ti)介㊙️質(zhi)，如🌈液(ye)體、氣(qi)體、高(gao)溫蒸(zheng)汽、低(di)溫液(ye)體和(he)部分(fen)混相(xiang)流🍓體(ti)[4]。
5)在一(yi)定的(de)雷諾(nuo)數範(fan)圍，輸(shu)出頻(pin)率信(xin)号不(bu)受流(liu)體物(wu)性✨（密(mi)度🙇‍♀️、黏(nian)度）和(he)組分(fen)的影(ying)響。
6)壓(ya)力損(sun)失小(xiao)。
7)在一(yi)種典(dian)型介(jie)質中(zhong)校驗(yan)，而适(shi)用于(yu)各種(zhong)介質(zhi)。
8)可以(yi)通過(guo)确定(ding)斯特(te)勞哈(ha)爾數(shu)與發(fa)生體(ti)幾何(he)參數(shu)之間(jian)🏒的關(guan)系，來(lai)實現(xian)幹标(biao)定。
2.2局(ju)限性(xing)
1)渦街(jie)流量(liang)計不(bu)适用(yong)于低(di)雷諾(nuo)數測(ce)量（ReD≥2×104），因(yin)此不(bu)适用(yong)于🤟低(di)流速(su)🔴，或❗者(zhe)小口(kou)徑，或(huo)者高(gao)黏度(du)的流(liu)體計(ji)量。
2)漩(xuan)渦分(fen)離的(de)穩定(ding)性受(shou)流速(su)分布(bu)畸變(bian)及旋(xuan)轉流(liu)的🙇‍♀️影(ying)🐪響。
3)除(chu)了熱(re)敏和(he)超聲(sheng)式，其(qi)他種(zhong)類的(de)渦街(jie)流量(liang)計對(dui)管道(dao)機械(xie)振動(dong)💛均較(jiao)敏感(gan)，不宜(yi)用于(yu)強震(zhen)動場(chang)所。
4)儀(yi)表口(kou)徑不(bu)宜過(guo)大，一(yi)般口(kou)徑不(bu)超過(guo)300mm。
5)渦街(jie)流量(liang)計适(shi)用的(de)流體(ti)比較(jiao)廣泛(fan)，但不(bu)适用(yong)于髒(zang)污流(liu)體。
6)渦(wo)街流(liu)量計(ji)在混(hun)相流(liu)體中(zhong)的應(ying)用經(jing)驗還(hai)少。
3渦(wo)街流(liu)量計(ji)的初(chu)步選(xuan)型
　　渦(wo)街流(liu)量計(ji)同樣(yang)具有(you)局限(xian)性，也(ye)有其(qi)适用(yong)範圍(wei)，因此(ci)🚶何👣種(zhong)工況(kuang)選用(yong)渦街(jie)流量(liang)計，選(xuan)用哪(na)一類(lei)的渦(wo)街流(liu)量計(ji)，根據(ju)已經(jing)投✔️産(chan)的某(mou)油氣(qi)生産(chan)平台(tai)實際(ji)工況(kuang)（表1）進(jin)行了(le)流量(liang)儀表(biao)的初(chu)步選(xuan)型。

　　由(you)表1中(zhong)的工(gong)藝參(can)數可(ke)知，管(guan)道介(jie)質爲(wei)生産(chan)水。它(ta)由原(yuan)油處(chu)🚶理系(xi)統的(de)生産(chan)污水(shui)經過(guo)斜闆(pan)除油(you)器除(chu)掉浮(fu)油後(hou)産生(sheng)。除掉(diao)浮油(you)後的(de)生産(chan)污水(shui)進入(ru)溶氣(qi)式氣(qi)浮進(jin)一步(bu)去除(chu)污水(shui)💞中的(de)小油(you)滴。首(shou)先從(cong)管道(dao)尺寸(cun)考慮(lü)，由于(yu)管道(dao)尺寸(cun)爲8*25.4=203.2mm，超(chao)出靶(ba)式流(liu)量計(ji)（15~50mm）和科(ke)氏✌️流(liu)量計(ji)（150~200mm）的常(chang)✊用測(ce)量管(guan)道尺(chi)寸範(fan)圍，排(pai)除靶(ba)式、浮(fu)子流(liu)量計(ji)和科(ke)氏流(liu)量計(ji)；從壓(ya)損方(fang)面考(kao)慮，排(pai)除孔(kong)闆流(liu)量計(ji)（壓損(sun)：20~50kPaG）；從安(an)裝方(fang)式方(fang)面考(kao)慮，排(pai)除浮(fu)子流(liu)量計(ji)（需要(yao)垂直(zhi)安裝(zhuang)）；容積(ji)式、超(chao)聲式(shi)、電磁(ci)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻式、渦(wo)街流(liu)量💛計(ji)滿足(zu)上述(shu)要求(qiu)。最後(hou)從購(gou)置考(kao)慮，由(you)于渦(wo)街流(liu)量計(ji)的購(gou)置、安(an)裝、運(yun)✊行、維(wei)護費(fei)用較(jiao)低的(de)特☁️點(dian)，因此(ci)在此(ci)選擇(ze)渦街(jie)流量(liang)計作(zuo)爲初(chu)步選(xuan)型儀(yi)表。
4防(fang)振措(cuo)施探(tan)讨
　　海(hai)洋平(ping)台本(ben)身空(kong)間比(bi)較緊(jin)湊，在(zai)較小(xiao)的空(kong)間内(nei)布置(zhi)了大(da)量的(de)工藝(yi)和生(sheng)産設(she)備。一(yi)些振(zhen)動源(yuan)比如(ru)空氣(qi)壓縮(suo)機和(he)泵會(hui)對渦(wo)街流(liu)量計(ji)的使(shi)用産(chan)生影(ying)響。在(zai)此介(jie)紹幾(ji)種減(jian)振措(cuo)✔️施[5,6]：
1）在(zai)儀表(biao)選型(xing)之初(chu)，就要(yao)确保(bao)渦街(jie)流量(liang)計安(an)裝環(huan)境無(wu)振動(dong)🥰或振(zhen)動較(jiao)小，不(bu)影響(xiang)渦街(jie)流量(liang)計的(de)正常(chang)工作(zuo)；
2）抗振(zhen)接頭(tou)耐壓(ya)、耐腐(fu)蝕、價(jia)格低(di)、安裝(zhuang)簡單(dan)易行(hang)，可以(yi)擴大(da)渦街(jie)流量(liang)計的(de)使用(yong)範圍(wei)，也适(shi)用于(yu)其他(ta)減振(zhen)場所(suo)，此方(fang)⛱️法在(zai)海洋(yang)平台(tai)中的(de)渦街(jie)流量(liang)計的(de)選型(xing)和使(shi)用💚過(guo)程中(zhong)值得(de)借鑒(jian)；
3）當管(guan)道振(zhen)動速(su)度大(da)于1g或(huo)者振(zhen)動頻(pin)率達(da)到500Hz以(yi)上時(shi)，在傳(chuan)📱感🧑🏽‍🤝‍🧑🏻器(qi)2倍口(kou)徑處(chu)安裝(zhuang)固定(ding)支撐(cheng)點；
4）将(jiang)渦街(jie)流量(liang)計軸(zhou)向旋(xuan)轉适(shi)當角(jiao)度，适(shi)當調(diao)整渦(wo)街流(liu)👈量計(ji)✍️觸發(fa)🔞電平(ping)；
5）在小(xiao)管徑(jing)流量(liang)測量(liang)中可(ke)以采(cai)用彈(dan)性軟(ruan)管連(lian)接渦(wo)街流(liu)量計(ji)。
5渦街(jie)流量(liang)計的(de)能耗(hao)分析(xi)
　　渦街(jie)流量(liang)計屬(shu)于阻(zu)力型(xing)流量(liang)計。它(ta)們阻(zu)礙流(liu)體的(de)流動(dong)，使⭐流(liu)體流(liu)經流(liu)量計(ji)時産(chan)生壓(ya)力損(sun)失，從(cong)而引(yin)👈起輸(shu)送單(dan)位流(liu)體所(suo)用的(de)推動(dong)功的(de)增加(jia)，即需(xu)要多(duo)消耗(hao)能量(liang)，實際(ji)使用(yong)的流(liu)量計(ji)多爲(wei)阻🧡力(li)型流(liu)量計(ji)。
　　不同(tong)的阻(zu)力型(xing)流量(liang)計對(dui)流體(ti)阻礙(ai)作用(yong)的大(da)小不(bu)同，阻(zu)🧡礙作(zuo)🌈用的(de)大小(xiao)可由(you)壓力(li)損失(shi)表示(shi)。阻礙(ai)作用(yong)大的(de)引起(qi)的能(neng)耗就(jiu)大，如(ru) 孔闆(pan)流量(liang)計 、噴(pen)嘴流(liu)量計(ji)，渦街(jie)流量(liang)計次(ci)之。通(tong)常把(ba)能耗(hao)相對(dui)較小(xiao)的流(liu)量計(ji)叫節(jie)能型(xing)流量(liang)計，相(xiang)對于(yu)孔闆(pan)、噴嘴(zui)流量(liang)計，渦(wo)街流(liu)量計(ji)能耗(hao)較小(xiao)。從這(zhe)三種(zhong)流量(liang)計看(kan)，孔🔴闆(pan)流量(liang)🏃‍♀️計的(de)壓損(sun)最大(da)，通常(chang)爲20~50kPa；渦(wo)街流(liu)㊙️量計(ji)最小(xiao)，通常(chang)爲2~15kPa。隻(zhi)有👉通(tong)過對(dui)流量(liang)計的(de)能✏️耗(hao)計算(suan)，才能(neng)了解(jie)每種(zhong)流量(liang)計的(de)⁉️能耗(hao)，也才(cai)能進(jin)一步(bu)比較(jiao)節能(neng)型流(liu)量❗計(ji)節能(neng)量的(de)👣大小(xiao)。
5.1測量(liang)液體(ti)時壓(ya)損及(ji)能耗(hao)計算(suan)[7]
由于(yu)液體(ti)介質(zhi)可看(kan)作是(shi)不可(ke)壓縮(suo)性流(liu)體，壓(ya)力變(bian)化但(dan)密度(du)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻不變(bian)。
1）用孔(kong)闆時(shi)，壓損(sun)計算(suan)

5.2測量(liang)氣體(ti)時壓(ya)損及(ji)能耗(hao)分析(xi)計算(suan)
　　由于(yu)氣體(ti)具有(you)很強(qiang)的可(ke)壓縮(suo)性，經(jing)過流(liu)量計(ji)後壓(ya)力由(you)于損(sun)失而(er)由P1變(bian)爲P2，這(zhe)時的(de)比容(rong)。也發(fa)生了(le)變化(hua)，由n1變(bian)爲n2，相(xiang)應地(di)體積(ji)流量(liang)♋由qn1，變(bian)爲qn2，能(neng)耗的(de)計算(suan)按下(xia)式計(ji)算⁉️:

　　式(shi)中W—功(gong)率W；P1—壓(ya)損前(qian)流體(ti)壓力(li)，Pa；P2—壓損(sun)後流(liu)體壓(ya)力；qn1—壓(ya)損前(qian)流體(ti)體積(ji)流量(liang)，m3/s；qn2—壓損(sun)後流(liu)體體(ti)積流(liu)量，m3/s；?h—電(dian)機和(he)風機(ji)效率(lü)。
　　若把(ba)氣體(ti)看作(zuo)理想(xiang)氣體(ti)，通過(guo)流量(liang)計的(de)過程(cheng)看作(zuo)絕熱(re)過程(cheng)，則由(you)工程(cheng)熱力(li)學可(ke)知：
P2=P1-△W(10)
壓(ya)損仍(reng)由式(shi)（6），式（8）計(ji)算。


5.3舉(ju)例計(ji)算
　　由(you)表3和(he)表4中(zhong)的渦(wo)街流(liu)量計(ji)和孔(kong)闆流(liu)量計(ji)在不(bu)同工(gong)況下(xia)的壓(ya)損和(he)能耗(hao)對比(bi)可知(zhi)，渦街(jie)流量(liang)計有(you)相對(dui)較小(xiao)的♌壓(ya)損和(he)能耗(hao)，在❗孔(kong)闆流(liu)量計(ji)和渦(wo)街流(liu)量計(ji)同時(shi)适用(yong)的工(gong)況下(xia)優先(xian)選🔞用(yong)渦街(jie)流量(liang)計。
6結(jie)束語(yu)
　　渦街(jie)流量(liang)計的(de)工作(zuo)原理(li)和優(you)點與(yu)局限(xian)性的(de)基礎(chu)上，結(jie)合海(hai)洋生(sheng)産平(ping)台實(shi)際工(gong)況進(jin)行了(le)選型(xing)并提(ti)出了(le)具體(ti)防振(zhen)措施(shi)。最後(hou)，介紹(shao)了一(yi)種壓(ya)損與(yu)能耗(hao)💃🏻的計(ji)算方(fang)法，并(bing)通過(guo)與孔(kong)闆流(liu)量計(ji)的對(dui)比，證(zheng)明渦(wo)街流(liu)量計(ji)😄是一(yi)款相(xiang)對節(jie)能的(de)流量(liang)計。

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