渦街流量計(jì)主要用于工業(yè)管道介質(zhì)流體的流量測(cè)量，其特點(diǎn)是壓力損失小，量程范圍大，精度高，在測(cè)量流體工況體積流量時(shí)幾乎不受流體密度、壓力、溫度、黏度等參數(shù)的影響，可用來(lái)測(cè)量液體、氣體、蒸汽等多種介質(zhì)，且維護(hù)量小、成本低廉，因此被廣泛應(yīng)用于氯堿行業(yè)。
1渦街流量計(jì)的工作原理
　　渦街流量計(jì)是基于卡門(mén)渦街原理(karmanvor-texstreet)進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)流體通過(guò)漩渦發(fā)生體時(shí)，發(fā)生體兩側(cè)會(huì)交替出現(xiàn)有規(guī)則的漩渦，這種旋渦稱為卡門(mén)渦街。而且兩側(cè)漩渦的旋轉(zhuǎn)方向相反(見(jiàn)圖1)，每個(gè)漩渦將產(chǎn)生一個(gè)低壓區(qū)，傳感器監(jiān)測(cè)壓力變化并轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)。在流量計(jì)的允許量程范圍內(nèi)，渦街的形成具有一定的規(guī)律。因此，渦街頻率與體積流量成比例關(guān)系。標(biāo)定系數(shù)(K系數(shù))為比例常數(shù)，也就是通常所說(shuō)的儀表系數(shù)。K系數(shù)為流量計(jì)流量系數(shù)，其物理意義是每立方米流體的脈沖數(shù)。

　　在流量計(jì)的允許量程范圍內(nèi)，K系數(shù)僅僅取決于流量計(jì)的幾何尺寸，與流體流速和物理特性(如黏度和密度)無(wú)關(guān)。因此，K系數(shù)與被測(cè)介質(zhì)類型無(wú)關(guān)。
　　初始的測(cè)量信號(hào)(渦街頻率)已進(jìn)行數(shù)字化處理，與流量成線性比例關(guān)系。流量計(jì)在出廠前通過(guò)標(biāo)定確定K系數(shù)。
　　流量計(jì)的允許量程范圍主要取決于雷諾數(shù)(Ｒe)，Ｒe是流體的慣性力和黏性力的比值，用于表征流體的流動(dòng)特性。在采用渦街流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，當(dāng)Ｒe＞4000后，儀表才會(huì)有顯示值;當(dāng)Ｒe＞20000后，儀表的測(cè)量值才是線性的。Ｒe的計(jì)算公式見(jiàn)式(1)。

　　式中:Qe為流體流量，m3/s;di為內(nèi)徑，m;μ為流體動(dòng)力黏度，Pa·s;ρ為流體密度，kg/m3。

2渦街流量計(jì)的特點(diǎn)
2．1優(yōu)點(diǎn)
(1)安裝簡(jiǎn)便，免維護(hù)(與差壓式流量計(jì)比較)。
(2)應(yīng)用范圍廣，可以測(cè)量液體、氣體以及蒸汽(與電磁流量計(jì)比較)。
(3)測(cè)量液體、氣體或蒸汽時(shí)，儀表內(nèi)置的溫度壓力傳感器直接補(bǔ)償，可得出質(zhì)量流量、標(biāo)況流量、熱量、比焓等值。
(4)成本低、壓損小(與科氏力質(zhì)量流量計(jì)比較)。
(5)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢固，無(wú)可動(dòng)部件，使用壽命長(zhǎng)。
(6)采用抗機(jī)械振動(dòng)、抗沖擊和抗臟污的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
(7)更換傳感器后不需要重新標(biāo)定。
2．2缺點(diǎn)
(1)量程比小于10∶1(質(zhì)量流量計(jì)一般在25∶1，電磁流量計(jì)為100∶1)。
(2)管道振動(dòng)對(duì)流量計(jì)影響較大。
(3)最小流量受Ｒe影響。
(4)安裝要求高，對(duì)直管段以及墊圈同心度有較高的要求(質(zhì)量流量計(jì)無(wú)直管段要求，電磁流量計(jì)要求其前面直管段長(zhǎng)度為10DN，其后面直管段長(zhǎng)度為5DN)。
3渦街流量計(jì)選型注意事項(xiàng)
　　渦街流量計(jì)按傳感器形式分為法蘭式、夾持式、插入式。選型時(shí)優(yōu)先考慮法蘭式，其次是夾持式和插入式。原因是夾持式和插入式渦街流量計(jì)的精度受安裝影響較大，不規(guī)范的安裝將產(chǎn)生很大的測(cè)量誤差。
　　受Ｒe的影響，測(cè)量液體時(shí)，一般情況下流量計(jì)口徑小于管道口徑一檔，測(cè)量氣體時(shí)縮徑在一檔到兩檔。要根據(jù)式(1)計(jì)算Ｒe，具體要求是:最小流量時(shí)的Ｒe＞20000。如果擔(dān)心計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確率，可以委托渦街流量計(jì)生產(chǎn)廠家進(jìn)行計(jì)算，廠家都有專業(yè)的計(jì)算軟件(如E+H公司的Applicator流量計(jì)算軟件)，可根據(jù)用戶提出的要求(被測(cè)介質(zhì)、流量范圍、溫度、壓力)計(jì)算出介質(zhì)密度、黏度、聲速、流量范圍(精度范圍內(nèi))、壓損、流速、體積流量誤差、質(zhì)量流量誤差、Ｒe、渦街頻率、推薦的儀表口徑等參數(shù)。
　　變送器的選用方式有兩種:一體式和分體式，需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用條件和環(huán)境進(jìn)行選型。在測(cè)量高溫介質(zhì)或安裝在水井中的場(chǎng)合下，建議選用分體式儀表，以方便檢修、調(diào)試或改善變送器的工作環(huán)境。
　　在測(cè)量氣體或蒸汽時(shí)，渦街流量計(jì)的選型一定要考慮溫度和壓力補(bǔ)償問(wèn)題［1］。因?yàn)闅怏w是可壓縮流體，當(dāng)溫度和壓力變化時(shí)，其體積將隨之改變。所以測(cè)量氣體流量時(shí)均要求流量計(jì)輸出質(zhì)量流量或標(biāo)準(zhǔn)體積流量，而渦街流量計(jì)是速度式流量計(jì)，只能測(cè)量工況下的體積流量，這樣就要求進(jìn)行溫度和壓力補(bǔ)償，將工況體積流量轉(zhuǎn)換為質(zhì)量流量或標(biāo)況體積流量。測(cè)量一般氣體時(shí)，補(bǔ)償原理符合標(biāo)準(zhǔn)氣體狀態(tài)方程，方程式見(jiàn)式(2)。

　　一般氣體的溫度和壓力補(bǔ)償由上位機(jī)(DCS控制系統(tǒng))通過(guò)其專用補(bǔ)償功能塊實(shí)現(xiàn)。
　　測(cè)量蒸汽時(shí)，不能使用標(biāo)準(zhǔn)氣體狀態(tài)方程，其一般有以下兩種補(bǔ)償方式可選用。
(1)有些廠家的渦街流量計(jì)傳感器內(nèi)置溫度和壓力探頭，儀表根據(jù)所測(cè)溫度和壓力判斷蒸汽是飽和蒸汽還是過(guò)熱蒸汽，由儀表內(nèi)部集成的蒸汽數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)計(jì)算質(zhì)量流量。當(dāng)渦街流量計(jì)傳感器無(wú)內(nèi)置溫度和壓力檢測(cè)元件時(shí)，只能在儀表內(nèi)部做靜態(tài)補(bǔ)償(即輸入固定的溫度和壓力值用于補(bǔ)償)。此方法只適用于溫度和壓力變化不大的場(chǎng)所。
(2)采用蒸汽流量積算儀，將渦街流量計(jì)所測(cè)工況體積流量以及溫度和壓力變送器所測(cè)信號(hào)傳到蒸汽流量積算儀，通過(guò)蒸汽流量積算儀來(lái)完成溫壓補(bǔ)償。蒸汽流量積算儀內(nèi)置過(guò)熱蒸汽以及飽和蒸汽所有數(shù)據(jù)，根據(jù)設(shè)計(jì)的流量測(cè)量單位可以輸出質(zhì)量流量、標(biāo)準(zhǔn)體積流量甚至熱量和比焓等。
4渦街流量計(jì)的安裝要求
　　被測(cè)介質(zhì)具有穩(wěn)定流態(tài)是保證渦街流量計(jì)正確測(cè)量的前提條件，要使渦街流量計(jì)的測(cè)量值更穩(wěn)定、正確安裝時(shí)需注意以下3點(diǎn)。
(1)務(wù)必確保傳感器銘牌上的箭頭指向與流體流向一致。
(2)渦街流量計(jì)對(duì)最小直管段的要求見(jiàn)圖2。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)存在2個(gè)或過(guò)多干擾源時(shí)，建議遵循最長(zhǎng)的直管段要求。圖2中的A表示前直管段，B表示后直管段，h表示管道擴(kuò)徑時(shí)產(chǎn)生的高度差;DN為管道直徑。



　　當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法滿足直管段要求時(shí)，建議采用與渦街流量計(jì)配套的流量鎮(zhèn)流器。流量鎮(zhèn)流器可以在確保測(cè)量精度的前提下，減少10DN的前直管段長(zhǎng)度。
(3)渦街流量計(jì)的安裝方式及注意事項(xiàng)。
①渦街流量計(jì)的安裝方式是安裝在豎直管道上，流體自下而上流動(dòng)為佳。
②渦街流量計(jì)安裝在水平管道時(shí)，當(dāng)被測(cè)介質(zhì)溫度大于200℃時(shí)，變送器表頭一定要向下安裝，以免因介質(zhì)溫度過(guò)高燒壞變送器電路板［3］。
③測(cè)量蒸汽時(shí)，管道保溫不要超過(guò)最大保溫標(biāo)志。
④渦街流量計(jì)盡量避免安裝在泵或壓縮機(jī)出口較近或振動(dòng)大的場(chǎng)所。
⑤安裝渦街流量計(jì)時(shí)，必須規(guī)范使用密封墊，密封墊口徑絕不可小于流量計(jì)口徑，而且密封圈不可進(jìn)入管道。
5渦街流量計(jì)使用中常見(jiàn)問(wèn)題及對(duì)策
(1)計(jì)量不準(zhǔn)。
①流速太低，Ｒe低于20000;對(duì)策:提高流速或流量計(jì)縮徑。
②管線振動(dòng)大;對(duì)策:更改流量計(jì)安裝位置、加固管線、流量計(jì)前后加軟連接。
③測(cè)量氣體或蒸汽時(shí)補(bǔ)償方式或參數(shù)不正確;對(duì)策:使用流量積算儀補(bǔ)償或上位機(jī)(DCS)補(bǔ)償。
④流量計(jì)前后直管段不足;對(duì)策:更改流量計(jì)安裝位置或加流量鎮(zhèn)流器。
⑤流量計(jì)安裝時(shí)墊片不同心或伸入管道;對(duì)策:正確選用配套墊片并正確裝配。
⑥氣液兩相或液體中固含量多;對(duì)策:改善工藝過(guò)程條件。
⑦儀表K系數(shù)或口徑等關(guān)鍵參數(shù)被修改;對(duì)策:根據(jù)流量計(jì)銘牌信息輸入正確參數(shù)。
⑧儀表傳感器損壞，導(dǎo)致傳感器靈敏度變差;對(duì)策:更換傳感器。
(2)傳感器損壞。
①流速過(guò)快。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)流速超過(guò)儀表最大量程的95%以后，極易造成傳感器的損壞;對(duì)策:減慢介質(zhì)流速或更換大口徑儀表。
②水錘。在蒸汽測(cè)量中，99%的渦街流量計(jì)傳感器損壞原因是因?yàn)樗�錘;對(duì)策:工藝管線增加疏水器，緩慢開(kāi)啟閥門(mén)以避免水錘產(chǎn)生。
③管線吹掃時(shí)未拆下流量計(jì)，管道內(nèi)殘留焊渣、焊條、小鐵塊等會(huì)打壞傳感器;對(duì)策:需拆下渦街流量計(jì)后再進(jìn)行管道吹掃。
④腐蝕。傳感器材質(zhì)選擇不正確;對(duì)策:根據(jù)所測(cè)介質(zhì)的特性選用正確材質(zhì)的傳感器。
⑤高溫。傳感器工作溫度大于其額定值;對(duì)策:改善工藝條件或選用分體式傳感器測(cè)量。
6結(jié)論
　　渦街流量計(jì)是依據(jù)卡門(mén)旋渦原理對(duì)封閉管道流體流量進(jìn)行測(cè)量的流量計(jì)，因具有良好的介質(zhì)適應(yīng)能力，無(wú)需溫度和壓力補(bǔ)償即可直接測(cè)量蒸汽、空氣及其他氣體、水及其他液體的工況體積流量，配備溫度、壓力傳感器可測(cè)量標(biāo)況體積流量和質(zhì)量流量，是節(jié)流式流量計(jì)的理想替代產(chǎn)品。溫度補(bǔ)償一體型渦街流量計(jì)還帶有溫度傳感器，可以直接測(cè)量出飽和蒸汽的溫度并計(jì)算出壓力，從而顯示飽和蒸汽的質(zhì)量流量。溫壓補(bǔ)償一體型渦街流量計(jì)帶有溫度、壓力傳感器，用于氣體流量測(cè)量，可直接測(cè)量出氣體介質(zhì)的溫度和壓力，從而顯示氣體的標(biāo)況體積流量。
　　渦街流量計(jì)可以測(cè)量液體、氣體以及蒸汽等介質(zhì)，在氯堿行業(yè)中廣泛應(yīng)用。但只有在正確設(shè)計(jì)、正確選型以及正確安裝的條件下才能保證其測(cè)量正確穩(wěn)定，發(fā)揮其應(yīng)有的作用。

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