摘(zhai)要:渦(wo)街流(liu)量計(ji) 是現(xian)代石(shi)油化(hua)工行(hang)業中(zhong)測量(liang)流量(liang)的重(zhong)要工(gong)具之(zhi)一㊙️;簡(jian)😘述了(le)渦街(jie)流量(liang)計的(de)測量(liang)原理(li)和主(zhu)要優(you)點，提(ti)供了(le)渦街(jie)流量(liang)🙇‍♀️計的(de)選型(xing)、安裝(zhuang)、使用(yong)和維(wei)護的(de)建議(yi)🔅;通過(guo)規範(fan)設計(ji)、合理(li)選型(xing)、正确(que)的安(an)裝和(he)維護(hu)，讓渦(wo)街流(liu)量計(ji)在石(shi)油化(hua)工行(hang)業中(zhong)😄發揮(hui)更大(da)的作(zuo)用。
　　渦(wo)街流(liu)量計(ji)(VortexStreetFlowmeter，簡稱(cheng)VSF)自20世(shi)紀70年(nian)代在(zai)工業(ye)上應(ying)用以(yi)來，由(you)于它(ta)具有(you)一些(xie)突出(chu)的特(te)點，受(shou)到用(yong)戶歡(huan)迎，并(bing)得到(dao)迅速(su)發展(zhan)。但在(zai)實踐(jian)中經(jing)常會(hui)出現(xian)一些(xie)預料(liao)不到(dao)的問(wen)題，這(zhe)就是(shi)用戶(hu)對渦(wo)街流(liu)量計(ji)存在(zai)一些(xie)疑慮(lü)的的(de)原✏️因(yin)，它亟(ji)需探(tan)索解(jie)決。
1渦(wo)街流(liu)量計(ji)的測(ce)量原(yuan)理
　　在(zai)流體(ti)中設(she)置旋(xuan)渦發(fa)生體(ti)(阻流(liu)體)，從(cong)旋渦(wo)發生(sheng)體兩(liang)側交(jiao)替😍地(di)産生(sheng)有規(gui)則的(de)旋渦(wo)，這種(zhong)旋渦(wo)稱爲(wei)卡曼(man)渦街(jie)，如圖(tu)1所示(shi)。
 
　　旋渦(wo)列在(zai)旋渦(wo)發生(sheng)體下(xia)遊非(fei)對稱(cheng)地排(pai)列。設(she)旋渦(wo)的發(fa)生頻(pin)率爲(wei)f，被測(ce)介質(zhi)來流(liu)的平(ping)均速(su)度爲(wei)U，旋渦(wo)👉發生(sheng)📞體迎(ying)面寬(kuan)度爲(wei)d，表體(ti)通徑(jing)爲D，根(gen)據卡(ka)曼渦(wo)街原(yuan)理，有(you)如下(xia)關系(xi)式:
 
式(shi)中:
U1———旋(xuan)渦發(fa)生體(ti)兩側(ce)平均(jun)流速(su)，m/s
Sr———斯特(te)勞哈(ha)爾數(shu);
m———旋渦(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
 
管(guan)道内(nei)體積(ji)流量(liang)qv爲:
qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr(2)
K=f/qv=［πD2md/4Sr］-1(3)
式(shi)中:K———流(liu)量計(ji)的儀(yi)表系(xi)數，脈(mo)沖數(shu)/m3(P/m3)
　　K除與(yu)旋渦(wo)發生(sheng)體、管(guan)道的(de)幾何(he)尺寸(cun)有關(guan)外，還(hai)與斯(si)特勞(lao)哈爾(er)🔞數有(you)關。斯(si)特勞(lao)哈爾(er)數爲(wei)無量(liang)綱參(can)數，它(ta)與旋(xuan)🏃渦發(fa)生體(ti)🧡形狀(zhuang)及雷(lei)諾數(shu)有關(guan)。
 
　　圖2所(suo)示爲(wei)圓柱(zhu)狀旋(xuan)渦發(fa)生體(ti)的斯(si)特勞(lao)哈爾(er)數與(yu)管道(dao)雷諾(nuo)數的(de)關系(xi)圖。由(you)圖2可(ke)見，在(zai)ReD=2×104～7×106範圍(wei)内，Sr可(ke)視爲(wei)㊙️常數(shu)，這是(shi)🏃‍♂️儀表(biao)正常(chang)工作(zuo)💜範圍(wei)。當測(ce)量氣(qi)體流(liu)量時(shi)，渦街(jie)流量(liang)計的(de)❓流量(liang)計算(suan)式爲(wei)🥵:
 
式中(zhong):qVn，qV———标準(zhun)狀态(tai)下(0℃或(huo)20℃，101.325kPa)和工(gong)況下(xia)的體(ti)積流(liu)量，m3/h
Pn，P———标(biao)準狀(zhuang)态下(xia)和工(gong)況下(xia)的絕(jue)對壓(ya)力，Pa
Tn，T———标(biao)準狀(zhuang)态下(xia)和工(gong)況下(xia)的熱(re)力學(xue)溫度(du)，K
Zn，Z———标準(zhun)狀态(tai)下和(he)工況(kuang)下氣(qi)體壓(ya)縮系(xi)數
　　由(you)式(4)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)與旋(xuan)渦發(fa)生體(ti)及管(guan)道的(de)形狀(zhuang)尺㊙️寸(cun)等有(you)關。但(dan)是作(zuo)爲流(liu)量計(ji)在物(wu)料平(ping)衡及(ji)能源(yuan)計量(liang)中需(xu)檢測(ce)質量(liang)流量(liang)，這時(shi)流量(liang)計的(de)輸出(chu)信号(hao)應㊙️同(tong)時監(jian)測體(ti)積流(liu)量和(he)流☁️體(ti)密度(du)，流體(ti)物性(xing)和組(zu)分對(dui)流量(liang)計量(liang)還✔️是(shi)有直(zhi)接影(ying)響的(de)。
2渦街(jie)流量(liang)計的(de)主要(yao)優點(dian)
(1)渦街(jie)流量(liang)計結(jie)構簡(jian)單，安(an)裝維(wei)護方(fang)便(與(yu)節流(liu)式差(cha)壓流(liu)量計(ji)相比(bi)較，不(bu)需要(yao)導壓(ya)管和(he)三閥(fa)組等(deng)，在設(she)計過(guo)程中(zhong)無需(xu)考慮(lü)伴熱(re)、密閉(bi)排放(fang)以及(ji)引壓(ya)所需(xu)🎯要考(kao)慮的(de)一系(xi)列問(wen)題);
(2)輸(shu)出爲(wei)脈沖(chong)頻率(lü)，其頻(pin)率與(yu)被測(ce)量流(liu)體的(de)實際(ji)體積(ji)流量(liang)成正(zheng)比，它(ta)不受(shou)流體(ti)組分(fen)、密度(du)、壓力(li)、溫度(du)的影(ying)響😍;
(3)量(liang)程比(bi)寬，可(ke)達10∶1或(huo)20∶1(适用(yong)于工(gong)藝介(jie)質流(liu)量變(bian)化範(fan)圍較(jiao)大🌈);
(4)壓(ya)損小(xiao)(約爲(wei)孔闆(pan)流量(liang)計1/4～1/2)，無(wu)可動(dong)部件(jian)，可靠(kao)性高(gao);
(5)精度(du)爲中(zhong)上水(shui)平，可(ke)适用(yong)液體(ti)、氣體(ti)和蒸(zheng)汽。
3渦(wo)街流(liu)量計(ji)的選(xuan)型
　　根(gen)據SH3005－1999《石(shi)油化(hua)工自(zi)動化(hua)儀表(biao)選型(xing)設計(ji)規範(fan)》中規(gui)定渦(wo)街流(liu)量計(ji)的選(xuan)用，應(ying)符合(he)下列(lie)規定(ding)［2］:
(1)潔淨(jing)氣體(ti)、蒸汽(qi)和液(ye)體的(de)流量(liang)測量(liang)。
(2)低流(liu)速及(ji)粘度(du)大于(yu)20mPa·s液體(ti)的測(ce)量，不(bu)宜采(cai)用渦(wo)街流(liu)量計(ji)。
在工(gong)程設(she)計中(zhong)宜考(kao)慮下(xia)列情(qing)況:
(1)一(yi)般液(ye)體平(ping)均流(liu)速下(xia)限爲(wei)0.5m/s，氣體(ti)爲4～5m/s。渦(wo)街流(liu)量計(ji)的正(zheng)常🆚流(liu)量最(zui)💚好在(zai)正常(chang)測量(liang)範圍(wei)的1/2～2/3處(chu)。
(2)液體(ti)适合(he)于雷(lei)諾數(shu)20000以上(shang)，氣體(ti)和蒸(zheng)汽适(shi)合于(yu)15000以上(shang)。
(3)口徑(jing)不宜(yi)過大(da)，大口(kou)徑儀(yi)表系(xi)數較(jiao)低，頻(pin)率分(fen)辨率(lü)低，口(kou)🙇‍♀️徑愈(yu)大愈(yu)低。
(4)介(jie)質溫(wen)度不(bu)宜過(guo)高，影(ying)響電(dian)子元(yuan)件的(de)使用(yong)壽命(ming)。
(5)脈動(dong)流和(he)旋轉(zhuan)流、兩(liang)相流(liu)的情(qing)況不(bu)适合(he)使用(yong)渦街(jie)流量(liang)計。
(6)儀(yi)表縮(suo)徑不(bu)宜過(guo)大，縮(suo)徑将(jiang)流速(su)提高(gao)，同時(shi)也增(zeng)加了(le)阻力(li)和背(bei)壓，容(rong)易出(chu)現空(kong)穴現(xian)象。4
4.渦(wo)街流(liu)量計(ji)的安(an)裝
4.1渦(wo)街流(liu)量計(ji)的安(an)裝要(yao)求
根(gen)據SH/T3104－2000《石(shi)油化(hua)工儀(yi)表安(an)裝設(she)計規(gui)範》中(zhong)規定(ding)渦街(jie)流量(liang)計的(de)安裝(zhuang)要求(qiu)如下(xia):
(1)測量(liang)液體(ti)時渦(wo)街流(liu)量計(ji)應安(an)裝于(yu)被測(ce)介質(zhi)完全(quan)充滿(man)的🚩管(guan)道上(shang)。
(2)渦街(jie)流量(liang)計在(zai)水平(ping)敷設(she)的管(guan)道上(shang)安裝(zhuang)時，應(ying)充分(fen)考慮(lü)介💘質(zhi)溫度(du)對變(bian)送器(qi)的影(ying)響。
(3)渦(wo)街流(liu)量計(ji)在垂(chui)直管(guan)道上(shang)安裝(zhuang)時，應(ying)符合(he)以下(xia)規定(ding):
①測量(liang)氣體(ti)時，流(liu)體可(ke)取任(ren)意流(liu)向
②測(ce)量液(ye)體時(shi)，液體(ti)應自(zi)下而(er)向上(shang)流動(dong)。
(4)渦街(jie)流量(liang)計下(xia)遊應(ying)具有(you)不小(xiao)于5D(流(liu)量計(ji)直徑(jing))的直(zhi)管🔴段(duan)長度(du)，渦街(jie)流量(liang)計上(shang)遊直(zhi)管段(duan)長度(du)應符(fu)合以(yi)下規(gui)⛷️定:
①當(dang)工藝(yi)管道(dao)直徑(jing)大于(yu)儀表(biao)直徑(jing)(D)需縮(suo)徑時(shi)，不小(xiao)于❗15D;
②當(dang)工藝(yi)管道(dao)直徑(jing)小于(yu)儀表(biao)直徑(jing)(D)需擴(kuo)徑時(shi)，不小(xiao)于📱18D;
③流(liu)量計(ji)前具(ju)有一(yi)個90°彎(wan)頭或(huo)三通(tong)時，不(bu)小于(yu)20D;
④流量(liang)計前(qian)具有(you)在同(tong)一平(ping)面内(nei)的連(lian)續兩(liang)個90°彎(wan)頭時(shi)，不小(xiao)于40D;
⑤流(liu)量計(ji)前具(ju)有不(bu)同平(ping)面内(nei)的連(lian)接兩(liang)個90°彎(wan)頭時(shi)，不🥵小(xiao)于40D;
⑥流(liu)量計(ji)裝于(yu)調節(jie)閥下(xia)遊時(shi)，不小(xiao)于50D;
⑦流(liu)量計(ji)前裝(zhuang)有不(bu)小于(yu)2D長度(du)的整(zheng)流器(qi)，整流(liu)器前(qian)應有(you)2D，整流(liu)器後(hou)應有(you)不小(xiao)于8D的(de)直管(guan)段長(zhang)度。
(5)被(bei)測液(ye)體中(zhong)可能(neng)出現(xian)氣體(ti)時，應(ying)安裝(zhuang)除氣(qi)器。
(6)渦(wo)街流(liu)量計(ji)應安(an)裝于(yu)不會(hui)引起(qi)液體(ti)産生(sheng)氣化(hua)的位(wei)置💔。
(7)渦(wo)街流(liu)量計(ji)前後(hou)直管(guan)段内(nei)徑與(yu)流量(liang)計内(nei)徑的(de)偏差(cha)🥰應不(bu)大于(yu)3%。
(8)對有(you)可能(neng)損壞(huai)檢測(ce)元件(jian)(旋渦(wo)發生(sheng)體)的(de)場所(suo)，管道(dao)安🧑🏾‍🤝‍🧑🏼裝(zhuang)的渦(wo)街流(liu)量計(ji)應加(jia)前後(hou)截止(zhi)閥和(he)旁路(lu)閥，插(cha)🐅入式(shi)渦街(jie)流量(liang)計應(ying)安裝(zhuang)♌切斷(duan)球閥(fa)。
(9)渦街(jie)流量(liang)計不(bu)宜安(an)裝在(zai)有震(zhen)動的(de)場所(suo)。
4.2渦街(jie)流量(liang)計的(de)安裝(zhuang)要求(qiu)
　　根據(ju)GB50093－2002《自動(dong)化儀(yi)表工(gong)程施(shi)工及(ji)驗收(shou)規範(fan)》中規(gui)定渦(wo)🏃街流(liu)量計(ji)😘的安(an)裝要(yao)求如(ru)下:
　　渦(wo)街流(liu)量計(ji)信号(hao)線應(ying)使用(yong)屏蔽(bi)線，上(shang)下遊(you)直管(guan)段💋的(de)長度(du)應符(fu)合設(she)計文(wen)件要(yao)求，放(fang)大器(qi)與流(liu)量計(ji)分開(kai)安🔞裝(zhuang)時，兩(liang)者之(zhi)間的(de)距離(li)不應(ying)超過(guo)20m。
在工(gong)程設(she)計中(zhong)宜考(kao)慮下(xia)列情(qing)況:
(1)垂(chui)直安(an)裝時(shi)，向上(shang)流動(dong)的流(liu)體能(neng)夠确(que)保儀(yi)表總(zong)是滿(man)管，且(qie)介質(zhi)中的(de)固态(tai)成分(fen)能夠(gou)均勻(yun)分布(bu)。
(2)水平(ping)安裝(zhuang)時，液(ye)體避(bi)免U型(xing)安裝(zhuang)方式(shi)，氣體(ti)避免(mian)倒U型(xing)💰安裝(zhuang)🛀🏻方式(shi)🔞。不同(tong)廠家(jia)的産(chan)品分(fen)體安(an)裝有(you)不同(tong)的參(can)考溫(wen)㊙️度，還(hai)有的(de)🌈廠家(jia)帶散(san)🔱熱片(pian)。
(3)在設(she)計過(guo)程中(zhong)應根(gen)據上(shang)遊情(qing)況具(ju)體要(yao)求每(mei)台渦(wo)街流(liu)量計(ji)的直(zhi)管段(duan)。
(4)渦街(jie)流量(liang)計對(dui)安裝(zhuang)點上(shang)下遊(you)配管(guan)的直(zhi)徑偏(pian)差和(he)同軸(zhou)度等(deng)有相(xiang)應要(yao)求，配(pei)管内(nei)徑d與(yu)儀表(biao)的通(tong)徑D相(xiang)同，滿(man)足0.95d≤D≤1.1d。配(pei)管與(yu)流量(liang)計同(tong)心，同(tong)軸度(du)應小(xiao)于0.05D。流(liu)量計(ji)與法(fa)蘭之(zhi)間的(de)密封(feng)墊⛱️不(bu)能凸(tu)入管(guan)道🧑🏾‍🤝‍🧑🏼内(nei)，其内(nei)徑可(ke)比流(liu)量計(ji)内徑(jing)略大(da)❄️。
(5)當需(xu)要将(jiang)實測(ce)壓力(li)和溫(wen)度信(xin)号用(yong)于補(bu)償質(zhi)量流(liu)🐆量或(huo)标準(zhun)流量(liang)時，在(zai)渦街(jie)流量(liang)計下(xia)遊安(an)裝壓(ya)力(下(xia)遊4D)和(he)溫度(du)💋變送(song)器(下(xia)遊6D)。
(6)當(dang)管道(dao)振動(dong)時，應(ying)加裝(zhuang)支撐(cheng)物對(dui)管道(dao)進行(hang)固定(ding)。(7)避免(mian)電磁(ci)幹擾(rao)，應考(kao)慮儀(yi)表等(deng)電位(wei)接地(di)。
5渦街(jie)流量(liang)計的(de)使用(yong)和維(wei)護
　　在(zai)使用(yong)渦街(jie)流量(liang)計過(guo)程中(zhong)可能(neng)出現(xian)以下(xia)問題(ti):①指示(shi)長期(qi)不❗準(zhun);②始終(zhong)無指(zhi)示;③小(xiao)流量(liang)時無(wu)指示(shi);④大流(liu)量時(shi)指示(shi)還可(ke)以，小(xiao)流量(liang)時指(zhi)示不(bu)準;⑤儀(yi)表K系(xi)數無(wu)法确(que)定。
總(zong)結引(yin)起這(zhe)些問(wen)題的(de)主要(yao)原因(yin)，主要(yao)涉及(ji)到以(yi)下方(fang)面:
(1)選(xuan)型方(fang)面的(de)問題(ti)。有些(xie)渦街(jie)傳感(gan)器在(zai)口徑(jing)選型(xing)上㊙️或(huo)者在(zai)設💛計(ji)選型(xing)之後(hou)由于(yu)工藝(yi)條件(jian)變動(dong)，使得(de)選💰擇(ze)大了(le)—個⛹🏻‍♀️規(gui)格，實(shi)際選(xuan)型應(ying)選擇(ze)盡可(ke)能小(xiao)的口(kou)徑🌈，以(yi)提高(gao)測量(liang)精🏃‍♂️度(du)，這方(fang)面的(de)原因(yin)主要(yao)同問(wen)題①、②、③、④有(you)關。例(li)如，一(yi)條🥵渦(wo)街管(guan)線設(she)計上(shang)供幾(ji)個設(she)備使(shi)用，由(you)于🐇工(gong)藝部(bu)分設(she)備有(you)時候(hou)不使(shi)用，造(zao)成目(mu)前實(shi)際使(shi)用流(liu)量減(jian)小，實(shi)際使(shi)用造(zao)成原(yuan)設計(ji)選型(xing)口徑(jing)過大(da)，相當(dang)于提(ti)高❓了(le)可測(ce)的流(liu)量下(xia)限，工(gong)藝管(guan)道小(xiao)流量(liang)時指(zhi)示無(wu)法保(bao)證，流(liu)量😍大(da)時還(hai)可以(yi)使用(yong)。宜使(shi)用縮(suo)徑型(xing)渦街(jie)流量(liang)計。(2)安(an)裝方(fang)面的(de)問題(ti)。主要(yao)是傳(chuan)感器(qi)前⚽面(mian)的直(zhi)管段(duan)長度(du)不夠(gou)，影響(xiang)測量(liang)精度(du)，這方(fang)面的(de)原因(yin)主要(yao)同問(wen)題①有(you)關。例(li)如:當(dang)傳感(gan)器前(qian)面直(zhi)管段(duan)明顯(xian)不足(zu)，用于(yu)控制(zhi)時精(jing)度下(xia)降，用(yong)于計(ji)量時(shi)誤差(cha)較大(da)。應使(shi)用整(zheng)流器(qi)。
(3)工藝(yi)參數(shu)的問(wen)題。由(you)于參(can)數錯(cuo)誤，導(dao)緻儀(yi)表指(zhi)示有(you)誤.這(zhe)方面(mian)的原(yuan)因主(zhu)要同(tong)問題(ti)①有關(guan)。應與(yu)工藝(yi)系統(tong)專業(ye)協商(shang)，對選(xuan)👣型參(can)數進(jin)行核(he)實。由(you)于理(li)論工(gong)況與(yu)實際(ji)工🔞況(kuang)不可(ke)能完(wan)全一(yi)緻，故(gu)小範(fan)圍的(de)誤差(cha)是有(you)可能(neng)的。
(4)線(xian)路連(lian)接的(de)問題(ti)。部分(fen)回路(lu)表面(mian)上看(kan)線路(lu)連接(jie)很好(hao)，仔細(xi)檢查(cha)，有的(de)接頭(tou)實際(ji)已松(song)動造(zao)成回(hui)路中(zhong)斷，有(you)的接(jie)頭🈲雖(sui)連接(jie)很緊(jin)但緊(jin)固螺(luo)釘卻(que)緊固(gu)在線(xian)皮上(shang)，也使(shi)得回(hui)路中(zhong)斷，這(zhe)部分(fen)原因(yin)主要(yao)💘同問(wen)題②有(you)關。宜(yi)選擇(ze)業績(ji)好的(de)産品(pin)
(5)使用(yong)環境(jing)的問(wen)題。尤(you)其是(shi)安裝(zhuang)在地(di)井中(zhong)的傳(chuan)感器(qi)部分(fen)，由💚于(yu)環境(jing)濕度(du)大，造(zao)成線(xian)路闆(pan)受潮(chao)，這部(bu)分原(yuan)因主(zhu)要同(tong)問題(ti)②有關(guan)。應使(shi)用分(fen)體式(shi)安裝(zhuang)方式(shi)。
(6)K系數(shu)标定(ding)的問(wen)題。K系(xi)數隻(zhi)能依(yi)據廠(chang)家提(ti)供的(de)資料(liao)，由于(yu)廠家(jia)本✔️身(shen)的一(yi)些變(bian)動，造(zao)成提(ti)供的(de)幾處(chu)資料(liao)上K系(xi)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻數不(bu)㊙️—緻，影(ying)響了(le)問題(ti)🍓解決(jue)。建議(yi)供貨(huo)商提(ti)供最(zui)終的(de)标定(ding)校核(he)🈲書，并(bing)根據(ju)标定(ding)校核(he)書對(dui)相應(ying)的儀(yi)表量(liang)程範(fan)圍做(zuo)最後(hou)修訂(ding)(最好(hao)寫到(dao)标書(shu)中，要(yao)求标(biao)定校(xiao)核書(shu)随供(gong)貨清(qing)單一(yi)起發(fa)到施(shi)工現(xian)場)。
6結(jie)語
　　通(tong)過多(duo)個工(gong)程項(xiang)目的(de)實踐(jian)證明(ming)，隻要(yao)對渦(wo)街流(liu)量計(ji)的性(xing)能、特(te)點有(you)了全(quan)面深(shen)入的(de)了解(jie)，有了(le)應付(fu)各種(zhong)情況(kuang)的方(fang)法，渦(wo)街流(liu)量㊙️計(ji)一定(ding)會成(cheng)爲流(liu)量測(ce)量☂️中(zhong)的得(de)🐇力助(zhu)手;選(xuan)用渦(wo)街流(liu)量計(ji)或其(qi)它管(guan)道式(shi)流量(liang)計，具(ju)有🌏相(xiang)當的(de)合理(li)性，可(ke)以有(you)效的(de)減少(shao)設計(ji)的工(gong)程量(liang)和提(ti)高整(zheng)體水(shui)平。

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