摘(zhai)要:由(you)于能(neng)源價(jia)格的(de)不斷(duan)上漲(zhang),用能(neng)成本(ben)已經(jing)成爲(wei)衆多(duo)工業(ye)企業(ye)的主(zhu)要運(yun)營成(cheng)本之(zhi)一,對(dui)于能(neng)源的(de)計🏒量(liang)也越(yue)來📱越(yue)成爲(wei)社會(hui)的關(guan)注焦(jiao)點,能(neng)源計(ji)量器(qi)具的(de)配備(bei)合理(li)與否(fou)🧡.計量(liang)準确(que)與否(fou)✊與企(qi)業的(de)切身(shen)利益(yi)息息(xi)相關(guan)。渦街(jie)流量(liang)計 由(you)于原(yuan)始信(xin)号爲(wei)數字(zi)信号(hao)，具有(you)測量(liang)精度(du)高、補(bu)償計(ji)👨‍❤️‍👨算簡(jian)單,異(yi)常狀(zhuang)況時(shi)易于(yu)分析(xi)的優(you)勢,在(zai)能源(yuan)的🚶‍♀️貿(mao)易計(ji)量上(shang)占有(you)一🔴席(xi)之地(di)。該文(wen)介紹(shao)了渦(wo)街流(liu)量計(ji)的測(ce)量原(yuan)理,分(fen)析了(le)渦街(jie)流💁量(liang)計在(zai)貿易(yi)計量(liang)上的(de)優勢(shi),以及(ji)渦街(jie)流量(liang)計應(ying)用于(yu)貿易(yi)計量(liang)時的(de)注意(yi)事項(xiang)。
　　渦街(jie)流量(liang)計是(shi)一種(zhong)應用(yong)卡門(men)渦街(jie)原理(li)的流(liu)量計(ji)🌈,用于(yu)✌️液體(ti)、氣體(ti)和蒸(zheng)汽的(de)測量(liang),也可(ke)測量(liang)含有(you)微小(xiao)顆粒(li)、雜質(zhi)的渾(hun)濁液(ye)體，廣(guang)泛應(ying)用于(yu)石油(you)、化工(gong)、制藥(yao)、造紙(zhi)、冶金(jin)、電力(li)、環保(bao)、食品(pin)等行(hang)業。
1渦(wo)街流(liu)量計(ji)的工(gong)作原(yuan)理
　　渦(wo)街流(liu)量計(ji)是以(yi)卡門(men)渦街(jie)理論(lun)爲基(ji)礎:當(dang)流體(ti)流🌈經(jing)非線(xian)性的(de)三角(jiao)柱擋(dang)體時(shi),在擋(dang)體的(de)兩側(ce)就會(hui)交替(ti)産生(sheng)有規(gui)則的(de)旋💃🏻渦(wo)信♉号(hao),該旋(xuan)渦的(de)分離(li)頻率(lü)與流(liu)體的(de)流速(su)成正(zheng)比”。渦(wo)街流(liu)量計(ji)結構(gou)原理(li)如圖(tu)1所⁉️示(shi)。
　　根據(ju)卡門(men)渦街(jie)原理(li),有如(ru)下關(guan)系式(shi):
 
式(shi)中:
m一(yi)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(無(wu)量綱(gang));
D一表(biao)體通(tong)徑(單(dan)位:m);
d一(yi)旋渦(wo)發生(sheng)體迎(ying)面寬(kuan)度(單(dan)位:m);
f一(yi)旋渦(wo)的發(fa)生頻(pin)率(單(dan)位:Hz);
U1一(yi)旋渦(wo)發生(sheng)體兩(liang)側平(ping)均流(liu)速(單(dan)位:m/s);
Sr一(yi)斯特(te)勞哈(ha)爾數(shu)(無量(liang)綱);
U一(yi)被測(ce)介質(zhi)來流(liu)的平(ping)均速(su)度(單(dan)位:m/s);
qr一(yi)瞬時(shi)體積(ji)流量(liang)(單位(wei):m2/s);
K一流(liu)量計(ji)的儀(yi)表系(xi)數(單(dan)位:m3)
　　由(you)公式(shi)可見(jian),平均(jun)儀表(biao)系數(shu)的大(da)小隻(zhi)與渦(wo)街流(liu)量🌐傳(chuan)感器(qi)幾何(he)尺寸(cun)即渦(wo)街口(kou)徑、阻(zu)擋體(ti)寬度(du)與斯(si)特勞(lao)哈✍️爾(er)數sr有(you)關。斯(si)特勞(lao)哈爾(er)數與(yu)雷諾(nuo)數的(de)關系(xi)如圖(tu)2所示(shi),可見(jian)，當雷(lei)諾數(shu)Re在2x104~7x106之(zhi)間時(shi),Sr可視(shi)爲常(chang)數。也(ye)就是(shi)說,對(dui)于一(yi)台口(kou)徑⁉️、阻(zu)擋體(ti)幾何(he)尺寸(cun)已經(jing)确定(ding)的渦(wo)街流(liu)量計(ji),它的(de)儀表(biao)系數(shu)在一(yi)定的(de)🏃‍♂️流速(su)範圍(wei)内🏃‍♀️是(shi)定值(zhi)的。
 
2渦(wo)街流(liu)量計(ji)的特(te)點
1)可(ke)測量(liang)液體(ti)、氣體(ti)、蒸汽(qi)的流(liu)量;
2)輸(shu)出爲(wei)脈沖(chong)頻率(lü),其頻(pin)率與(yu)被測(ce)流體(ti)的實(shi)際體(ti)積流(liu)🌈量👈成(cheng)正比(bi),且不(bu)受流(liu)體組(zu)分、密(mi)度、壓(ya)力、溫(wen)度的(de)影響(xiang);
3)結構(gou)簡單(dan),無機(ji)械運(yun)動部(bu)件,長(zhang)期運(yun)行穩(wen)定可(ke)靠;
4)量(liang)程比(bi)适中(zhong),普通(tong)傳感(gan)器量(liang)程比(bi)可達(da)10:1以上(shang),智能(neng)渦街(jie)流量(liang)計☁️量(liang)程比(bi)可達(da)40:1;
5)壓力(li)損失(shi)小，約(yue)爲孔(kong)闆流(liu)量計(ji)的1/4~1/2。
3渦(wo)街流(liu)量計(ji)在貿(mao)易計(ji)量.上(shang)的優(you)勢
1)渦(wo)街流(liu)量信(xin)号爲(wei)數字(zi)頻率(lü)方式(shi),測量(liang)精度(du)高
　　渦(wo)街流(liu)量計(ji)的旋(xuan)渦分(fen)離頻(pin)率是(shi)與體(ti)積流(liu)量的(de)大小(xiao)成正(zheng)比的(de),且分(fen)離頻(pin)率不(bu)受流(liu)體組(zu)分、密(mi)度、壓(ya)力溫(wen)度的(de)影響(xiang)。隻要(yao)測量(liang)出旋(xuan)渦個(ge)數,就(jiu)可以(yi)準确(que)計算(suan)出體(ti)積流(liu)量，而(er)旋渦(wo)個數(shu)的測(ce)量是(shi)純數(shu)字概(gai)念,不(bu)存在(zai)測量(liang)數值(zhi)上的(de)誤差(cha)，讓渦(wo)街流(liu)量計(ji)具有(you)了全(quan)量程(cheng)範圍(wei)内流(liu)量信(xin)号精(jing)确的(de)特點(dian),是其(qi)它模(mo)拟類(lei)流量(liang)計不(bu)可🌏比(bi)拟的(de)優點(dian)。傳感(gan)器線(xian)性均(jun)爲👣18的(de)脈沖(chong)型渦(wo)街和(he)模拟(ni)類流(liu)量計(ji)精度(du)對比(bi)如表(biao)1所示(shi)。
 
2)補償(chang)運算(suan)簡單(dan),計算(suan)精度(du)高,未(wei)知參(can)數少(shao)
　　渦街(jie)流量(liang)計的(de)體積(ji)流量(liang)可以(yi)通過(guo)測量(liang)旋渦(wo)分離(li)頻率(lü)得知(zhi),蒸🏃‍♂️汽(qi)密度(du)、氣體(ti)密度(du)、壓縮(suo)系數(shu)都可(ke)以通(tong)💃過測(ce)量溫(wen)度壓(ya)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻力進(jin)行補(bu)償計(ji)算,且(qie)計算(suan)公式(shi)均爲(wei)🆚國标(biao)或國(guo)際公(gong)式,計(ji)算❄️精(jing)度高(gao)。與差(cha)壓式(shi)流量(liang)計對(dui)比,差(cha)壓式(shi)流量(liang)計計(ji)⭐算結(jie)果受(shou)密度(du)、粘度(du)、等熵(shang)指數(shu)🏃🏻、壓縮(suo)系數(shu)、氣體(ti)可膨(peng)脹系(xi)數以(yi)及結(jie)構尺(chi)寸熱(re)脹冷(leng)縮變(bian)化的(de)影響(xiang)2,補償(chang)計算(suan)較複(fu)雜,且(qie)很多(duo)差壓(ya)式流(liu)量計(ji)并沒(mei)有氣(qi)體可(ke)膨脹(zhang)系數(shu)的補(bu)❄️償計(ji)算公(gong)式,因(yin)此,計(ji)量結(jie)果會(hui)存在(zai)💘一定(ding)偏差(cha)。
　　渦街(jie)流量(liang)計算(suan)法流(liu)程如(ru)圖3所(suo)示,圖(tu)中虛(xu)線框(kuang)爲外(wai)☎️部采(cai)集信(xin)号,實(shi)線框(kuang)爲計(ji)算參(can)數;差(cha)壓式(shi)流量(liang)計算(suan)法流(liu)程如(ru)有圖(tu)4所示(shi),圖中(zhong)🔴虛線(xian)框爲(wei)外部(bu)信号(hao)及已(yi)知參(can)數,實(shi)線框(kuang)爲計(ji)算參(can)數。
 
3)儀(yi)表測(ce)量異(yi)常時(shi),能快(kuai)速分(fen)析判(pan)斷
　　由(you)于卡(ka)門渦(wo)街流(liu)量信(xin)号是(shi)由旋(xuan)渦頻(pin)率數(shu)值來(lai).體現(xian)🔴的,在(zai)正常(chang)情況(kuang)下,旋(xuan)渦分(fen)離頻(pin)率是(shi)穩定(ding)的,隻(zhi)有當(dang)傳感(gan)器發(fa)生♈異(yi)常或(huo)工況(kuang)發生(sheng)變化(hua)時,旋(xuan)渦分(fen)離頻(pin)率才(cai)會有(you)很大(da)的變(bian)化,因(yin)此,通(tong)過觀(guan)察渦(wo)街流(liu)量🙇‍♀️傳(chuan)感器(qi)頻率(lü)變化(hua)範圍(wei)的大(da)小，可(ke)以很(hen)方便(bian)的分(fen)析出(chu)傳感(gan)器是(shi)否存(cun)在故(gu)障,不(bu)會出(chu)現模(mo)拟類(lei)傳感(gan)器㊙️在(zai)使用(yong)時因(yin)爲零(ling)點偏(pian)移或(huo)模拟(ni)轉換(huan)誤差(cha)而帶(dai)來不(bu)易發(fa)現的(de)計量(liang)誤差(cha)。渦街(jie)信号(hao)如圖(tu)5所示(shi)
 
　　觀察(cha)渦街(jie)流量(liang)計放(fang)大整(zheng)形後(hou)波形(xing),若爲(wei)均勻(yun)方波(bo)信号(hao),則爲(wei)正常(chang)流量(liang)變化(hua);若出(chu)現明(ming)顯不(bu)均勻(yun)方波(bo)信号(hao),則可(ke)能爲(wei)外界(jie)幹擾(rao)🍓、超出(chu)測量(liang)範圍(wei)或傳(chuan)感器(qi)故障(zhang)導☁️緻(zhi)。
4渦街(jie)流量(liang)計在(zai)貿易(yi)計量(liang)上的(de)注意(yi)事項(xiang)
　　除常(chang)規的(de)選型(xing)設計(ji)外，渦(wo)街流(liu)量計(ji)用在(zai)貿易(yi)計量(liang)時,還(hai)應注(zhu)意以(yi)下幾(ji)點:
1)蒸(zheng)汽狀(zhuang)态變(bian)化對(dui)流量(liang)測量(liang)的影(ying)響測(ce)量蒸(zheng)汽時(shi),在蒸(zheng)汽經(jing)過閥(fa)⭐i]或較(jiao)長管(guan)道輸(shu)送後(hou),可能(neng)會産(chan)生蒸(zheng)汽狀(zhuang)态變(bian)化的(de)情況(kuang):.
(1)過熱(re)蒸汽(qi)變爲(wei)飽和(he)蒸汽(qi)
　　過熱(re)蒸汽(qi)在管(guan)道輸(shu)送過(guo)程中(zhong)，會産(chan)生熱(re)能損(sun)失,即(ji)溫度(du)降低(di)。當溫(wen)度降(jiang)到一(yi)-定程(cheng)度時(shi),會從(cong)過熱(re)蒸汽(qi)狀态(tai)進入(ru)臨界(jie)幹飽(bao)和狀(zhuang)态或(huo)過飽(bao)和狀(zhuang)态。
　　如(ru)進入(ru)幹飽(bao)和狀(zhuang)态，理(li)論上(shang)不會(hui)産生(sheng)計量(liang)誤差(cha)。因幹(gan)飽和(he)蒸汽(qi)💘仍屬(shu)于蒸(zheng)汽範(fan)疇,且(qie)測量(liang)過熱(re)蒸汽(qi)一般(ban)選🧑🏽‍🤝‍🧑🏻用(yong)溫🈲度(du)壓力(li)雙補(bu)償㊙️方(fang)式,同(tong)時适(shi)用于(yu)過熱(re)蒸🍓汽(qi)和幹(gan)飽和(he)蒸汽(qi)的密(mi)👣度補(bu)償㊙️。
　　如(ru)進人(ren)過飽(bao)和狀(zhuang)态(即(ji)濕飽(bao)和狀(zhuang)态),濕(shi)度會(hui)以水(shui)滴、水(shui)霧的(de)❗狀态(tai)存在(zai),勢必(bi)影響(xiang)介質(zhi)的密(mi)度。但(dan)蒸汽(qi)的密(mi)度👌補(bu)償♍算(suan)法僅(jin)适用(yong)于㊙️幹(gan)蒸汽(qi)的計(ji)量,因(yin)此濕(shi)度越(yue)大(幹(gan)度越(yue)小),誤(wu)差越(yue)大。一(yi)般情(qing)況下(xia)，幹度(du)≥95号時(shi),誤差(cha)較小(xiao);幹度(du)<958時,誤(wu)差🐅過(guo)大。
解(jie)決方(fang)法:
①減(jian)短輸(shu)送管(guan)道距(ju)離;
②做(zuo)好管(guan)道的(de)保溫(wen);
③當輸(shu)送管(guan)道過(guo)長時(shi),将儀(yi)表安(an)裝管(guan)道擡(tai)高，或(huo)增加(jia)✂️排液(ye)裝置(zhi)。
(2)飽和(he)蒸汽(qi)變爲(wei)過熱(re)蒸汽(qi)4
　　理想(xiang)的飽(bao)和蒸(zheng)汽狀(zhuang)态是(shi)溫度(du)、壓力(li)、密度(du)呈一(yi)-對應(ying)關💜系(xi),知道(dao)✨其中(zhong)一個(ge)參數(shu),即可(ke)計算(suan)出另(ling)外兩(liang)個，因(yin)🌈此測(ce)量飽(bao)🐅和蒸(zheng)汽--般(ban)采用(yong)單補(bu)償方(fang)式,即(ji)單溫(wen)度補(bu)償,或(huo)單♋壓(ya)力補(bu)🈲償。但(dan)當🌈飽(bao)和蒸(zheng)🈲汽經(jing)過加(jia)壓閥(fa)産生(sheng)大幅(fu)降壓(ya)時,可(ke)能由(you)🌈飽和(he)狀态(tai)轉變(bian)成過(guo)熱蒸(zheng)汽。此(ci)時若(ruo)采用(yong)單🏒溫(wen)度補(bu)償計(ji)算的(de)密度(du)誤差(cha)較大(da)，采用(yong)📧單壓(ya)力補(bu)償🔅計(ji)算的(de)密度(du)誤差(cha)🐉相對(dui)較小(xiao);如果(guo)能選(xuan)👈用溫(wen)壓補(bu)償方(fang)式🏃,則(ze)不會(hui)産生(sheng)誤差(cha)。
　　蒸汽(qi)減壓(ya)和流(liu)量測(ce)量示(shi)意圖(tu)如圖(tu)6所示(shi)。化工(gong)廠鍋(guo)☔爐出(chu)口的(de)飽和(he)蒸汽(qi)(1MPa,184.1℃),經過(guo)減壓(ya)閥後(hou)轉變(bian)爲過(guo)熱蒸(zheng)汽狀(zhuang)⛹🏻‍♀️态(0.42MPa,162.4℃,.密(mi)度2.7048kg/m3),不(bu)同補(bu)償方(fang)式計(ji)算的(de)密度(du)對比(bi)如表(biao)2所示(shi),溫度(du)補償(chang)誤差(cha)高達(da)27.61号,而(er)壓力(li)補償(chang)誤差(cha)僅在(zai)2.60号。
 
解(jie)決方(fang)法:
①流(liu)量計(ji)安裝(zhuang)在減(jian)壓裝(zhuang)置上(shang)遊;.
②若(ruo)安裝(zhuang)在減(jian)壓裝(zhuang)置下(xia)遊,盡(jin)量采(cai)用溫(wen)壓雙(shuang)補償(chang)方式(shi),或單(dan)✏️壓力(li)補償(chang)方式(shi)。.
2)選擇(ze)具有(you)内置(zhi)精度(du)高标(biao)準算(suan)法的(de)渦街(jie)流量(liang)計
　　軟(ruan)件算(suan)法會(hui)對渦(wo)街流(liu)量計(ji)計量(liang)的精(jing)度造(zao)成較(jiao)大影(ying)💃響。如(ru)💚蒸汽(qi)密度(du)、氣體(ti)壓縮(suo)系數(shu),都是(shi)影響(xiang)計算(suan)精度(du)的關(guan)鍵參(can)數🏃‍♀️。
　　蒸(zheng)汽密(mi)度的(de)計算(suan)方法(fa)有查(cha)表法(fa)和公(gong)式法(fa)兩種(zhong),兩種(zhong)算法(fa)中公(gong)式法(fa)相對(dui)精度(du)高,并(bing)且可(ke)以對(dui)蒸汽(qi)飽和(he)及過(guo)熱區(qu)域進(jin)行判(pan)斷;查(cha)表法(fa)覆蓋(gai)區域(yu)有限(xian),對于(yu)蒸汽(qi)飽和(he)及過(guo)熱區(qu)🎯域沒(mei)有正(zheng)确的(de)界限(xian)。
　　氣體(ti)的壓(ya)縮系(xi)數也(ye)是随(sui)工況(kuang)條件(jian)而變(bian)化的(de),如果(guo)默認(ren)按1計(ji)算,則(ze)計算(suan)結果(guo)會存(cun)在--定(ding)偏差(cha)。因此(ci),測氣(qi)⛱️體,尤(you)其是(shi)測天(tian)然氣(qi)時,應(ying)選用(yong)帶有(you)壓縮(suo)系數(shu)補償(chang)功能(neng)的渦(wo)街流(liu)量計(ji)。天💛然(ran)氣壓(ya)縮系(xi)數曲(qu)線如(ru)圖7所(suo)示。
 
5結(jie)語
　　渦(wo)街流(liu)量計(ji)是目(mu)前最(zui)适合(he)貿易(yi)計量(liang)的流(liu)量計(ji)之一(yi)，因☎️爲(wei)通過(guo)渦街(jie)輸出(chu)的漩(xuan)渦頻(pin)率的(de)穩定(ding)性能(neng)夠直(zhi)觀地(di)判斷(duan)出流(liu)量計(ji)工作(zuo)是否(fou)異常(chang)，且壓(ya)損小(xiao)、安裝(zhuang)方便(bian),長期(qi)使㊙️用(yong)中渦(wo)街流(liu)量計(ji)産生(sheng)的表(biao)體結(jie)構🤞偏(pian)差對(dui)儀表(biao)系數(shu)的影(ying)響很(hen)小，因(yin)此可(ke)以❄️長(zhang)期作(zuo)爲計(ji)量儀(yi)表使(shi)用。

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