摘(zhai)　要：旋進(jin)流量計(ji) 是速度(du)流量計(ji)的一種(zhong)，基于漩(xuan)渦進動(dong)原理。結(jie)合工程(cheng)設計，針(zhen)對幾種(zhong)氣體和(he)液體的(de)流量計(ji)選型進(jin)行分析(xi)，分别研(yan)究了同(tong)一流📧量(liang)工況下(xia)不同流(liu)量計的(de)适用性(xing)和優缺(que)點，并得(de)出下列(lie)結論：旋(xuan)🌐進流量(liang)計能夠(gou)滿足大(da)部分所(suo)列🌈出的(de)流量工(gong)況，而且(qie)🆚精度較(jiao)高、量程(cheng)範圍較(jiao)㊙️大、安裝(zhuang)維護方(fang)便，但不(bu)适合低(di)流速工(gong)況。
　　在石(shi)化裝置(zhi)的工藝(yi)生産過(guo)程中，流(liu)量是一(yi)個非常(chang)重要的(de)過程參(can)數和監(jian)控對象(xiang)，流量的(de)測量顯(xian)得尤爲(wei)重要。随(sui)着流量(liang)檢測技(ji)術的不(bu)斷發展(zhan)，可供選(xuan)擇的流(liu)量計很(hen)多。如何(he)針對不(bu)同工況(kuang)要求，選(xuan)擇合适(shi)的流量(liang)計來滿(man)足用戶(hu)對精度(du)、維護量(liang)、可靠性(xing)、經濟性(xing)等要求(qiu)。
　　早期的(de)旋進流(liu)量計在(zai)1967年由德(de)國FISCHERPORTER公司(si)發明。經(jing)過幾十(shi)年🐉的技(ji)🚶‍♀️術發展(zhan)，此種類(lei)流量計(ji)已經從(cong)簡單的(de)、僅能測(ce)量氣體(ti)流量的(de)單一功(gong)能，發展(zhan)到可以(yi)應用于(yu)氣體、蒸(zheng)汽和液(ye)體介質(zhi)的流量(liang)🐉測量，并(bing)且可以(yi)帶溫度(du)、壓力自(zi)動補償(chang)，還可以(yi)進行🌍流(liu)量累計(ji)💛計量[1]的(de)多✏️種功(gong)能。所輸(shu)出的信(xin)号可以(yi)爲支持(chi)HART協議的(de)通訊信(xin)号、支持(chi)RS485通訊協(xie)💚議信号(hao)等。旋進(jin)流量計(ji)具有精(jing)度高、可(ke)靠性好(hao)、壓力損(sun)💘失較小(xiao)、對直管(guan)段要求(qiu)短、安裝(zhuang)維護方(fang)便等優(you)點，可以(yi)适用于(yu)較爲廣(guang)泛的流(liu)量檢測(ce)場合。
1結(jie)構及工(gong)作原理(li)
1.1流量計(ji)的結構(gou)
　　旋進流(liu)量計本(ben)體由漩(xuan)渦發生(sheng)體（起旋(xuan)器）、殼體(ti)、壓電傳(chuan)😍感器和(he)整流器(qi)組成，如(ru)圖1所示(shi)。
旋進流(liu)量計剖(pou)面結構(gou)如圖2所(suo)示。

漩(xuan)渦發生(sheng)體（起旋(xuan)器）：螺旋(xuan)狀葉片(pian)安裝在(zai)入口，用(yong)于産生(sheng)漩渦流(liu)🌂。
殼體：形(xing)狀類似(si)于文丘(qiu)裏管，用(yong)于産生(sheng)二次漩(xuan)渦。壓電(dian)🌈傳感☀️器(qi)：用于檢(jian)測漩渦(wo)的振動(dong)頻率。振(zhen)動頻率(lü)與流速(su)成正👌比(bi)。
整流器(qi)：安裝在(zai)流量計(ji)出口，用(yong)于消除(chu)漩渦流(liu)，減少對(dui)下遊的(de)影響。

1.2工(gong)作原理(li)[1-3]
　　旋進流(liu)量計是(shi)速度流(liu)量計的(de)一種，基(ji)于漩渦(wo)進動現(xian)象進行(hang)計量。流(liu)體進入(ru)漩渦發(fa)生體後(hou)産生劇(ju)烈的旋(xuan)轉運動(dong)形成漩(xuan)渦流㊙️。漩(xuan)渦流加(jia)速，沿流(liu)動方向(xiang)經縮徑(jing)段，流動(dong)強度增(zeng)強。當漩(xuan)🍓渦流進(jin)入擴散(san)段後，在(zai)導流體(ti)回流的(de)作用下(xia)，該漩📱渦(wo)産生二(er)次旋轉(zhuan)運動，即(ji)漩渦進(jin)♍動。二次(ci)漩渦進(jin)動的頻(pin)率♋與流(liu)體的流(liu)❗速成正(zheng)比。因此(ci)漩渦的(de)頻率可(ke)✊以反映(ying)此流體(ti)的流🐪速(su)和流量(liang)大小。如(ru)🐆果測量(liang)設備内(nei)部采用(yong)最佳的(de)設計，漩(xuan)渦的頻(pin)率将在(zai)較寬的(de)流量範(fan)圍内呈(cheng)線性。壓(ya)電傳感(gan)器測到(dao)此頻率(lü)❓後，将信(xin)号傳輸(shu)到流量(liang)計傳感(gan)器進行(hang)下遊處(chu)理。
漩渦(wo)進動頻(pin)率與介(jie)質流速(su)成正比(bi)，與截流(liu)體幾何(he)尺寸成(cheng)反比。

式(shi)中
f——漩渦(wo)進動頻(pin)率；
St——斯特(te)羅哈爾(er)常數（通(tong)過實驗(yan)得到的(de)無因次(ci)數）；
v——流速(su)；
d——截流體(ti)因數（由(you)截流體(ti)幾何尺(chi)寸決定(ding)）。
以上公(gong)式可得(de)出，測量(liang)出漩渦(wo)進動頻(pin)率可測(ce)得流體(ti)流♌速和(he)🐆瞬時流(liu)量。
圖3表(biao)示出斯(si)特羅哈(ha)爾常數(shu)與雷諾(nuo)Re的關系(xi)。曲線的(de)線🆚性♍區(qu)域對🏃🏻‍♂️應(ying)的爲旋(xuan)進流量(liang)計的測(ce)量範圍(wei)。

雷諾數(shu)（Re）的計算(suan)：
Re=?ρ?/(2827×V×D)
式中
ρ——工(gong)作密度(du)，kg/m3；
V——運動黏(nian)度，m2/s；
D——管徑(jing)，m。
2工程設(she)計中的(de)選型考(kao)慮
　　工程(cheng)設計中(zhong)主要根(gen)據流量(liang)工況，按(an)工藝要(yao)求（精度(du)🍉、測量💚範(fan)圍🧡、壓力(li)損失等(deng)），從适用(yong)性、可靠(kao)性、安裝(zhuang)方便、經(jing)濟性等(deng)方面🔱考(kao)慮進行(hang)流量計(ji)的選型(xing)。本文列(lie)舉的旋(xuan)進流量(liang)計爲某(mou)進口品(pin)牌産品(pin)，并💛有多(duo)種場合(he)的應用(yong)。
2.1适用性(xing)方面的(de)考慮
（1）流(liu)體介質(zhi)旋進流(liu)量計适(shi)用于氣(qi)體、蒸汽(qi)和液體(ti)介質。
（2）精(jing)度旋進(jin)流量計(ji)在最小(xiao)雷諾數(shu)Remin和最大(da)流量Qmax之(zhi)間的線(xian)性範圍(wei)測量精(jing)度爲≤±0.5%。
（3）流(liu)速旋進(jin)流量計(ji)在測量(liang)介質時(shi)，要考慮(lü)流速不(bu)能過低(di)（具體以(yi)廠家計(ji)算爲準(zhun)）。
（4）流量計(ji)口徑市(shi)場上常(chang)見旋進(jin)流量計(ji)最大尺(chi)寸爲DN400，最(zui)小爲DN15。流(liu)量計口(kou)徑的選(xuan)擇基于(yu)最大工(gong)作流量(liang)Qmax。建議最(zui)大工作(zuo)流量應(ying)大于該(gai)口徑允(yun)許量程(cheng)一半時(shi)的流量(liang)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻。可以選(xuan)擇縮徑(jing)，但最大(da)工作流(liu)量不要(yao)低于該(gai)口徑允(yun)許最大(da)量程時(shi)流量的(de)15%。
（5）材料的(de)選擇
a.測(ce)量管材(cai)料通常(chang)爲不鏽(xiu)鋼316/316L，HastelloyC。
b.内襯(chen)材料根(gen)據介質(zhi)的腐蝕(shi)性、溫度(du)等要求(qiu)來選擇(ze)具體材(cai)🏃🏻‍♂️料。
PTFE（-55~260℃）
石墨(mo)（-55~280℃）
Kalrez（-20~275℃）
2.2安裝和(he)應用
（1）被(bei)測介質(zhi)的流動(dong)方向需(xu)要與流(liu)量計上(shang)的指示(shi)方向一(yi)緻。
（2）避免(mian)管路的(de)機械振(zhen)動（如有(you)必要，安(an)裝支架(jia)）。
（3）選擇符(fu)合環境(jing)條件的(de)流量計(ji)。流量計(ji)周圍不(bu)能有強(qiang)烈磁場(chang)幹擾。
（4）輸(shu)送設備(bei)的振動(dong)頻率不(bu)得在流(liu)量計的(de)測量頻(pin)率💘範圍(wei)以内。可(ke)以使用(yong)适當的(de)阻尼裝(zhuang)置減弱(ruo)活塞泵(beng)或壓縮(suo)機🌈輸送(song)過程中(zhong)的交替(ti)（脈動）流(liu)量。
（5）閥門(men)通常布(bu)置在流(liu)量計的(de)下遊。如(ru)果通過(guo)活塞泵(beng)或壓縮(suo)機輸👈送(song)測量介(jie)質（液體(ti)）壓力10bar[145psi]，當(dang)閥門閉(bi)合時🏃🏻，可(ke)能會産(chan)生液🎯壓(ya)振動，這(zhe)時閥門(men)必須安(an)裝在流(liu)量計上(shang)遊，并且(qie)可能需(xu)要安裝(zhuang)合🔞适的(de)阻尼裝(zhuang)置（例如(ru)：空氣罐(guan)）。
（6）流量計(ji)在測量(liang)液體時(shi)要避免(mian)氣穴現(xian)象的産(chan)生。
（7）測量(liang)高溫介(jie)質時
流(liu)量計在(zai)測量>150℃的(de)高溫介(jie)質時，傳(chuan)感器的(de)安裝必(bi)須是變(bian)送器朝(chao)向🎯一側(ce)或朝❄️下(xia)，或者采(cai)用分體(ti)式安裝(zhuang)。
（8）流量計(ji)傳感器(qi)帶保溫(wen)層時，考(kao)慮保溫(wen)層厚度(du)，具體咨(zi)詢廠家(jia)。
2.3直管段(duan)要求
　　流(liu)量計安(an)裝直管(guan)段要求(qiu)滿足與(yu)否，直接(jie)影響流(liu)量測量(liang)的📐穩💃定(ding)性和精(jing)度。旋進(jin)流量計(ji)進出口(kou)直管段(duan)🐇要求見(jian)表1。從表(biao)1可知，其(qi)直管段(duan)要求并(bing)不高，這(zhe)一優🌍勢(shi)在舊裝(zhuang)置擴🌂容(rong)改造的(de)應用中(zhong)尤爲突(tu)出。

2.4多探(tan)頭的選(xuan)擇
　　基于(yu)旋進流(liu)量計的(de)漩渦特(te)點，并在(zai)其本體(ti)尺寸允(yun)許的☁️條(tiao)件下，旋(xuan)進流量(liang)計可以(yi)采用多(duo)探頭的(de)測量💰方(fang)式。這種(zhong)選擇爲(wei)用🌐戶實(shi)現三取(qu)二流量(liang)聯鎖提(ti)供了經(jing)濟可行(hang)的實施(shi)方案。
3應(ying)用分析(xi)
　　适用于(yu)氣體、蒸(zheng)汽和液(ye)體介質(zhi)測量的(de)流量計(ji)有多種(zhong)🌈可選，在(zai)此選擇(ze)精度較(jiao)好的4種(zhong)流量計(ji)與旋進(jin)流量計(ji)🈲做對比(bi)，主❗要針(zhen)對測量(liang)範圍、精(jing)度和壓(ya)損是否(fou)符合工(gong)藝條件(jian)進行對(dui)比分析(xi)。所選流(liu)量計如(ru)下，均爲(wei)在國内(nei)外石化(hua)裝👈置上(shang)有多年(nian)應用的(de)國外産(chan)品💯。
旋進(jin)流量計(ji)（精度爲(wei)液體±0.5%，氣(qi)體±5%）
（精度(du)爲液體(ti)±0.75%，氣體±0.9%）
渦(wo)街流量(liang)計 科裏(li)奧 利質(zhi)量流量(liang)計（精度(du)爲液體(ti)±0.075%~0.1%，氣體±0.5%）
熱(re)式質量(liang)流量計(ji) （精度爲(wei)±0.5%，主要測(ce)氣體介(jie)質）
電磁(ci)流量計(ji) （精度±0.5%，主(zhu)要測量(liang)導電類(lei)液體）
　　以(yi)上渦街(jie)流量計(ji)的精度(du)低于其(qi)他流量(liang)計，但是(shi)也✊屬于(yu)精度較(jiao)好且常(chang)用的流(liu)量計。并(bing)且由于(yu)渦街流(liu)量計和(he)旋🌈進流(liu)量計的(de)原理類(lei)似，在下(xia)列對比(bi)中渦🎯街(jie)流量計(ji)的精度(du)雖然不(bu)能達到(dao)本文所(suo)列的工(gong)藝條件(jian)，但可以(yi)對比渦(wo)街流量(liang)計和旋(xuan)進流量(liang)計的測(ce)量範圍(wei)和壓損(sun)。
3.1氣體測(ce)量
（1）當測(ce)量介質(zhi)爲氫氣(qi)，工藝要(yao)求精度(du)高時，不(bu)能低于(yu)🌍±0.5%。市場♈上(shang)測量氣(qi)體精度(du)較好的(de)流量計(ji)有熱式(shi)質量🧑🏽‍🤝‍🧑🏻流(liu)量計和(he)科裏奧(ao)利質量(liang)流量計(ji)（我們選(xuan)擇測量(liang)氣㊙️體精(jing)度🏃🏻‍♂️爲±0.5%的(de)産品），這(zhe)裏選擇(ze)這2種流(liu)量計與(yu)旋進流(liu)量計做(zuo)對比。表(biao)2爲工💛藝(yi)條件，表(biao)💚3~表5爲3種(zhong)流量計(ji)的選型(xing)後的量(liang)程範圍(wei)和壓力(li)損失，通(tong)過表6對(dui)比流量(liang)計㊙️是否(fou)滿足工(gong)💞藝條件(jian)。



　　通過以(yi)上對比(bi)，可知旋(xuan)進流量(liang)計在流(liu)速大于(yu)一定值(zhi)📱時，測量(liang)時🌂的精(jing)度和流(liu)量範圍(wei)可以與(yu)科裏奧(ao)利質量(liang)流量計(ji)和熱式(shi)質量流(liu)量計相(xiang)媲美。但(dan)是在流(liu)速很小(xiao)的情況(kuang)下，旋進(jin)流量計(ji)與這兩(liang)種流量(liang)計相🌂比(bi)則遜色(se)很多。
　　這(zhe)3種流量(liang)計在價(jia)格方面(mian)，科裏奧(ao)利質量(liang)流量計(ji)是旋⛷️進(jin)流量計(ji)💃🏻價格的(de)3~5倍。熱式(shi)質量流(liu)量計和(he)科裏奧(ao)利質🌈量(liang)流量計(ji)針對不(bu)同工況(kuang)下的應(ying)用選型(xing)，在價格(ge)方面各(ge)有優勢(shi)。
（2）測量介(jie)質爲氣(qi)體（除氫(qing)氣外）時(shi)，在此選(xuan)擇旋進(jin)流量計(ji)（精度爲(wei)✍️氣體±0.5%）、渦(wo)街流量(liang)計（精度(du)爲氣體(ti)±0.9%）和科裏(li)奧利質(zhi)量流量(liang)計（精度(du)爲氣✊體(ti)±0.5%）做對比(bi)分析，以(yi)下主要(yao)對比3種(zhong)流量計(ji)的測量(liang)範圍（3種(zhong)⭐流量計(ji)都爲同(tong)一品牌(pai)産品）。表(biao)✂️7爲工藝(yi)條件，表(biao)8~表10爲☀️3種(zhong)流量計(ji)⚽的選型(xing)後☔的量(liang)程範圍(wei)和壓力(li)損失，通(tong)過表11對(dui)比流量(liang)計是否(fou)🌍滿足工(gong)藝條👄件(jian)。

　　通過列(lie)表可以(yi)看出旋(xuan)進流量(liang)計在測(ce)量氣體(ti)時，保證(zheng)精度±0.5%的(de)情況下(xia)，量程比(bi)較大，可(ke)以滿足(zu)1∶30的量程(cheng)比。
3.2測量(liang)介質爲(wei)液體
　　測(ce)量液體(ti)時，選擇(ze)旋進流(liu)量計（精(jing)度爲液(ye)體±0.5%）、渦街(jie)流量計(ji)（精度爲(wei)液體±0.75%）、科(ke)裏奧利(li)質量流(liu)量計（精(jing)度爲液(ye)⭐體±0.1%）和電(dian)磁流量(liang)計（精度(du)爲液體(ti)±0.5%）進行對(dui)比分析(xi)。表12爲工(gong)藝條件(jian)，表13~表16爲(wei)3種流量(liang)計的選(xuan)型後🌐的(de)量程範(fan)圍和壓(ya)力損失(shi)，通過表(biao)17的對比(bi)，可知流(liu)量計是(shi)否滿足(zu)⛹🏻‍♀️工藝條(tiao)件要求(qiu)。



　　通過以(yi)上比較(jiao)，可知旋(xuan)進流量(liang)計在測(ce)量液體(ti)時也有(you)很大的(de)💋優勢，量(liang)程比大(da)，精度較(jiao)高，還可(ke)以測量(liang)非導電(dian)類類💜液(ye)體。
在産(chan)品的價(jia)格方面(mian)，以渦街(jie)流量計(ji)的價格(ge)作爲标(biao)準來衡(heng)量，科裏(li)奧利流(liu)量計（精(jing)度液體(ti)爲±0.1%.氣體(ti)±0.5%）是渦街(jie)的3~5倍左(zuo)右，旋進(jin)流🔞量計(ji)是渦街(jie)流量計(ji)的1.3~1.7倍左(zuo)右，電磁(ci)流量計(ji)是渦街(jie)流量計(ji)的♻️0.8~1倍左(zuo)右（以上(shang)4種流量(liang)計價格(ge)均以同(tong)一廠家(jia)産品的(de)價格作(zuo)爲基礎(chu)）。
4結束語(yu)
　　旋進流(liu)量計精(jing)度（±0.5%）較高(gao)，可以滿(man)足大多(duo)數應用(yong)場合的(de)測量🐇要(yao)求；可達(da)1：30的量程(cheng)比，滿足(zu)寬測量(liang)範圍的(de)應用；直(zhi)💋管段👅要(yao)求不高(gao)，在工藝(yi)裝置配(pei)管緊湊(cou)的場合(he)，應用優(you)勢明顯(xian)。尤其在(zai)可實現(xian)多探頭(tou)傳感器(qi)應用方(fang)面，爲安(an)全儀表(biao)系統流(liu)量測✨量(liang)子系統(tong)的可靠(kao)性💃/可用(yong)性冗餘(yu)架構設(she)計提供(gong)了一種(zhong)便🌈利的(de)實施方(fang)案，具有(you)較爲🔆突(tu)出的優(you)勢。

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