摘要(yao)：天然氣(qi)是一種(zhong)多組分(fen)複雜的(de)混合氣(qi)體,其流(liu)量的計(ji)量🈲過去(qu)采用同(tong)心直角(jiao) 孔闆差(cha)壓式流(liu)量計 測(ce)量方式(shi),由于多(duo)種因素(su)易引起(qi)測量誤(wu)差。從智(zhi)能型渦(wo)街流量(liang)計 簡單(dan)的工作(zuo)原理,使(shi)用實例(li)介紹應(ying)用渦街(jie)流量計(ji)測量🥰天(tian)然氣🐪流(liu)量,提高(gao)天然氣(qi)計量的(de)精度。
1前(qian)言
　　合成(cheng)氨裝置(zhi)進入生(sheng)産界區(qu)的燃料(liao)氣和原(yuan)料氣的(de)流量😄測(ce)量,采🔴用(yong)的流量(liang)計是節(jie)流元件(jian)爲标準(zhun)孔闆和(he)均💁速流(liu)量管的(de)差壓式(shi)流量計(ji)。由于天(tian)然氣是(shi)一種複(fu)雜的多(duo)組分的(de)氣☀️體混(hun)合物,天(tian)然氣輸(shu)送中夾(jia)帶的雜(za)質⭐和水(shui)份,常常(chang)會造成(cheng)孔闆結(jie)碳☂️髒物(wu),均速流(liu)量管靜(jing)動壓孔(kong)堵塞,加(jia)🔞之裝置(zhi)本身的(de)精度低(di),很難使(shi)天然氣(qi)的流量(liang)測量準(zhun)确可靠(kao)。
　　智能型(xing)渦街流(liu)量計(又(you)稱漩渦(wo)流量計(ji)),是一種(zhong)新型的(de).流量儀(yi)表,從70年(nian)代末出(chu)現至今(jin),相維出(chu)現了熱(re)敏式壓(ya)敏式應(ying)力🌈式超(chao)聲式電(dian)容式等(deng)各種形(xing)式的儀(yi)表,随着(zhe)科學技(ji)術的日(ri)新月異(yi),渦街流(liu)量計的(de)發展速(su)度也是(shi)非常驚(jing)人的。
2渦(wo)街流量(liang)計測量(liang)原理及(ji)應用
　　智(zhi)能型渦(wo)街流量(liang)計是利(li)用流體(ti)力學中(zhong)卡門渦(wo)街的原(yuan)理制作(zuo)的一種(zhong)儀表,其(qi)原理如(ru)圖1,圖2所(suo)示,當在(zai)💃🏻流體流(liu)動的管(guan)道中放(fang)入一個(ge)柱體障(zhang)礙物(漩(xuan)渦發生(sheng)體)時,在(zai)發生體(ti)下遊的(de)兩側就(jiu)會交替(ti)地産生(sheng)漩渦,這(zhe)些漩渦(wo)就是卡(ka)門漩渦(wo)，也稱卡(ka)門渦街(jie)。對于 渦(wo)街流量(liang)計 ,在一(yi)定雷諾(nuo)數範圍(wei)内(2×104~7×106)内,下(xia)列方程(cheng)成立:
f=St×v/d
式(shi)中
f:發生(sheng)體一側(ce)産生的(de)卡門渦(wo)街頻率(lü)
St:斯特勞(lao)哈爾數(shu)(無量綱(gang)數)
v:流體(ti)的流速(su)
d:漩渦發(fa)生體的(de)寬度

　　St的值(zhi)與漩渦(wo)發生體(ti)寬度d和(he)雷諾數(shu)Re有關。當(dang)雷諾數(shu)Re<2×106情況♉下(xia),St爲變👣數(shu);當Re在2×104~7×106的(de)範圍内(nei),St值基本(ben)保持不(bu)變,這段(duan)範圍爲(wei)流量計(ji)的🈲正常(chang)測量範(fan)圍。在漩(xuan)渦發生(sheng)體寬度(du)d和斯特(te)勞♈哈爾(er)數St爲定(ding)值時,漩(xuan)渦産生(sheng)的頻率(lü)f與流體(ti)的✔️平均(jun)流速V成(cheng)正比,因(yin)此,可以(yi)從漩渦(wo)産生的(de)頻率f求(qiu)出💰流體(ti)的平均(jun)👄流速V。
　　由(you)于漩渦(wo)流量計(ji)的管道(dao)内插有(you)漩渦發(fa)生體,因(yin)此在漩(xuan)渦發😍生(sheng)體處的(de)流速與(yu)管道内(nei)其他部(bu)位的平(ping)均流速(su)不同,根(gen)據流體(ti)連續方(fang)程:Q=V1A1=V2A2
式中(zhong)Q:通過流(liu)量計的(de)流體流(liu)量
A1:流量(liang)計管道(dao)的載面(mian)積.
V1:流量(liang)計管道(dao)内流體(ti)的平均(jun)流速
A2:漩(xuan)渦發生(sheng)體處管(guan)道的截(jie)面積
V2:漩(xuan)渦發生(sheng)體處管(guan)道内流(liu)體的平(ping)均流速(su)
設:A2/A1=m
當d/D<0.35時(shi)，可近似(si)認爲:
m=1-1.25d/D
式(shi)中d:漩渦(wo)發生體(ti)寬度
D:流(liu)量計管(guan)道内徑(jing)
整理f=StV/d;Q=V;A2=V2A2；
m=1-1.25d/D;
得(de)到:Q=πD2/4×1/St×d(1-1.25d/D)×f
令:K=1/[πrD2/4.1/St×d(1-1.25d/D)]
則(ze):Q=f/k
式中:K爲(wei)流量計(ji)的流量(liang)系數,其(qi)物理意(yi)義是每(mei)升流體(ti)的脈沖(chong)♉數。
　　當流(liu)量計的(de)管道内(nei)徑D和漩(xuan)渦發生(sheng)體寬度(du)d爲确定(ding)值時,K值(zhi)随之而(er)确定。從(cong)Q=f/K可知:在(zai)一定的(de)雷諾數(shu)Re範圍内(nei),流量Q與(yu)漩渦的(de)頻率f成(cheng)線性關(guan)系,隻要(yao)測量出(chu)漩渦的(de)頻率f就(jiu)能求得(de)流過流(liu)量計管(guan)道✌️流體(ti)的體積(ji)流量Q。漩(xuan)渦流量(liang)計用一(yi)個有壓(ya)🥵電元件(jian)的🙇‍♀️傳感(gan)器組件(jian)來測量(liang)交🆚替作(zuo)用于發(fa)生體的(de)應力🈲而(er)産生的(de)漩渦頻(pin)率f。
　　對渦(wo)街流量(liang)計的安(an)裝要求(qiu),與一般(ban) 孔闆流(liu)量計 的(de)安裝要(yao)求有許(xu)多相同(tong),流體流(liu)向要與(yu)流量計(ji)标示一(yi)緻。夾✌️持(chi)型渦街(jie)流量計(ji),要把儀(yi)器的口(kou)徑對準(zhun)鄰近管(guan)道🔅的内(nei)孔,這一(yi)點🔞很重(zhong)要,否則(ze)将影響(xiang)測量準(zhun)确。安裝(zhuang)正确無(wu)誤後🛀,将(jiang)流量計(ji)的有關(guan)參數設(she)置好,即(ji)可投入(ru)使用。YF100型(xing)(E型)YEQFLO(渦街(jie)流量計(ji))是一種(zhong)新穎的(de)智能型(xing)流量計(ji),由于功(gong)能齊全(quan),該儀表(biao)可用标(biao)準的遙(yao)控通信(xin)和現場(chang)本機通(tong)信,先🧡進(jin)的通信(xin)功能使(shi)你可通(tong)過控制(zhi)室“CTM-XL”或“μXL”操(cao)作面🌈闆(pan),或用現(xian)場顯示(shi)器本機(ji)手🍓持電(dian)腦終端(duan)(BT200)來監控(kong)運行情(qing)況和設(she)定參數(shu)。一旦🍓選(xuan)定要測(ce)量的流(liu)體後,儀(yi)表所要(yao)求的僅(jin)僅是實(shi)際需要(yao)的那些(xie)參數,并(bing)且簡單(dan)方便易(yi)操作。其(qi)主要參(can)數的設(she)置如圖(tu)3所示。
　　從(cong)圖3中可(ke)以看出(chu),該流量(liang)計的測(ce)量流體(ti)可是液(ye)體、氣體(ti)和蒸汽(qi),并且可(ke)作質量(liang)型流量(liang)測量,或(huo)工作狀(zhuang)況下的(de)體積流(liu)量測♊量(liang)與🈲标準(zhun)狀況下(xia)的體積(ji)流量測(ce)量。

　　工藝(yi)生産上(shang)已習慣(guan)于用标(biao)準狀況(kuang)下的體(ti)積流量(liang)✉️來操作(zuo)和進行(hang)物料平(ping)衡計算(suan)，加之天(tian)然氣這(zhe)種多組(zu)分的氣(qi)體混合(he)物,質量(liang)測量中(zhong)要求的(de)介質密(mi)度和粘(zhan)度非常(chang)确切的(de)數值難(nan)于實現(xian),在實際(ji)使用上(shang)采用了(le)标準狀(zhuang)況氣體(ti)體積流(liu)量測量(liang)的方式(shi)。
　　流量計(ji)的測量(liang)是基于(yu)Q=f/k公式,這(zhe)裏Q是天(tian)然氣在(zai)實際工(gong)作壓㊙️力(li)和溫度(du)下的體(ti)積流量(liang),換算.到(dao)标準狀(zhuang)态下的(de)⭕體積流(liu)量應爲(wei):
Q棟=P/Pn×(Tn+273.15)/(Tr+273.15)×QvK
　　這是(shi)普遍應(ying)用的測(ce)量方法(fa),從上式(shi)看,測量(liang)的累積(ji)是在一(yi)定工作(zuo)時間内(nei)的平均(jun)溫度和(he)平均壓(ya)力折算(suan)到标準(zhun)狀态下(xia)的體積(ji)❤️,爲保證(zheng)流量累(lei)積量的(de)準确,必(bi)須進行(hang)在線實(shi)時溫度(du)壓力測(ce)量,是通(tong)過DCS内部(bu)運算功(gong)能來實(shi)現其🙇🏻溫(wen)度壓力(li)補償的(de),補償方(fang)式爲🛀🏻:

3渦(wo)街流量(liang)計與差(cha)壓式流(liu)量計的(de)比較，
　　天(tian)然氣流(liu)量測量(liang),過去全(quan)部采用(yong)的是孔(kong)闆取壓(ya),近年選(xuan)用了渦(wo)街流量(liang)計測量(liang)天然氣(qi)流量，表(biao)2是渦街(jie)流量計(ji)與差壓(ya)式流🎯量(liang)計的主(zhu)要性能(neng)比較,同(tong)時表明(ming)了爲什(shi)麽要選(xuan)用渦街(jie)流量計(ji)來測量(liang)天然氣(qi)，

　　智能型(xing)渦街流(liu)量計結(jie)構簡單(dan),檢測元(yuan)件不接(jie)觸介質(zhi),可❤️測腐(fu)蝕🤟性、較(jiao)髒介質(zhi),無運動(dong)件,可靠(kao)性高,耐(nai)用性強(qiang),使用命(ming)壽命長(zhang)，基本上(shang)無需維(wei)護,在天(tian)然氣流(liu)⭐量測量(liang)🏃🏻上得到(dao)了很好(hao)的應用(yong),大有全(quan)部取代(dai)孔闆🈚式(shi)差壓計(ji)測量天(tian)然氣的(de)趨勢。但(dan)天然氣(qi)💯是一種(zhong)較爲複(fu)雜的多(duo)組份的(de)氣體,引(yin)起測量(liang)誤差的(de)因素比(bi)🏃🏻‍♂️較多。加(jia)之使用(yong)👄渦街流(liu)量計的(de)時間不(bu)長,需要(yao)收集有(you)關數據(ju),用大量(liang)的實際(ji)工作去(qu)驗證确(que)定,積累(lei)經驗,使(shi)渦街流(liu)量計在(zai)計量天(tian)然氣上(shang)更加準(zhun)确,更加(jia)❌完善,發(fa)揮其全(quan)部功能(neng)。

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