摘要(yao)：介紹了渦(wo)街流量計(ji) 的工作原(yuan)理，并對渦(wo)街流量計(ji)的優缺點(dian)進行了分(fen)析；其次結(jie)合采油平(ping)台實際工(gong)況進行了(le)流量儀表(biao)選型；并且(qie)介紹了針(zhen)對渦街流(liu)量計的防(fang)振措施；最(zui)後通過計(ji)算對📱比分(fen)析，證明渦(wo)街流量計(ji)是一款相(xiang)🈲對節能的(de)流量計。
0引(yin)言?
　　在工業(ye)生産過程(cheng)中，爲了有(you)效地指導(dao)生産操作(zuo)、監視❤️和控(kong)制生😍産過(guo)程，經常需(xu)要檢測生(sheng)産過程中(zhong)各種流動(dong)介質（如🙇‍♀️液(ye)體⭕、氣體或(huo)蒸汽）的流(liu)量，以便爲(wei)管理和控(kong)制生産提(ti)供依據。同(tong)時，工業生(sheng)♌産的各環(huan)節之間經(jing)常有物料(liao)的輸送，需(xu)要對它們(men)進行精确(que)的計量，作(zuo)爲經濟核(he)算的重👅要(yao)依據。所以(yi)🥵，流量監測(ce)在現代化(hua)工業生産(chan)過程中顯(xian)得十分重(zhong)要。
1工作原(yuan)理
　　渦街流(liu)量計（又稱(cheng)漩渦流量(liang)計）是根據(ju)“卡門漩渦(wo)”原理研制(zhi)成的一種(zhong)流體振蕩(dang)式流量測(ce)量儀表。“卡(ka)門漩渦”現(xian)象是在流(liu)動的流體(ti)中插入一(yi)根（或多根(gen)）迎流面爲(wei)非流線型(xing)柱狀物時(shi)，流✉️體在柱(zhu)🐪狀物兩側(ce)交替地分(fen)離釋放出(chu)兩列規則(ze)的漩渦。在(zai)測量管道(dao)的㊙️流體中(zhong)設置非流(liu)線型的漩(xuan)渦發生體(ti)，當雷諾數(shu)達到一定(ding)值時，從漩(xuan)渦發生體(ti)下遊兩側(ce)交替地分(fen)離釋放出(chu)兩串規則(ze)地交錯排(pai)列的漩渦(wo)，這種漩渦(wo)稱爲卡門(men)渦街，在一(yi)定雷諾數(shu)範圍内漩(xuan)渦的分離(li)頻率與漩(xuan)渦🧡發生體(ti)的幾何尺(chi)寸、管道的(de)幾何尺寸(cun)有關，漩渦(wo)的頻域正(zheng)‼️比于流量(liang)，并可由各(ge)種形式的(de)傳👄感器檢(jian)出[1-3]。

流(liu)量計利用(yong)卡門渦街(jie)原理如圖(tu)1所示，有如(ru)下關系⭕式(shi)：

式中d——阻流(liu)件的寬度(du)，m；
`U——流經流量(liang)計的流體(ti)平均流速(su)，m/s；
f——漩渦的頻(pin)率Hz；
Sr——斯特勞(lao)哈數(Strouhalnumber)
m——漩渦(wo)發生體兩(liang)側弓形面(mian)積與管道(dao)橫截面面(mian)積之比，對(dui)♉于直徑💜爲(wei)的圓柱形(xing)漩渦發生(sheng)體：

式中K——流(liu)量計的儀(yi)表系數，1/m2。
　　K除(chu)與漩渦發(fa)生體、管道(dao)的幾何尺(chi)寸有關外(wai)，還與斯特(te)勞🌈哈數有(you)關。斯特勞(lao)哈數爲無(wu)量綱參數(shu)，它與漩渦(wo)發生體形(xing)狀及雷諾(nuo)數有關，圖(tu)2所示爲三(san)角柱狀漩(xuan)渦發🐉生體(ti)的斯特勞(lao)㊙️哈數與管(guan)道雷💯諾數(shu)的關系圖(tu)。由圖2可♊見(jian)，在46210~710DRe???範圍内(nei)，Sr可視爲常(chang)數，這是儀(yi)表正常工(gong)作範圍。

當(dang)測量氣體(ti)流量時，渦(wo)街流量計(ji)的标準體(ti)積流量計(ji)算式爲⭕

式(shi)中Vnq，Vq——标準參(can)比條件下(xia)(C?20，101.325kPa)工況下的(de)體積流量(liang)m3/s;
Pn，P——标準參比(bi)條件下和(he)工況下的(de)絕對壓力(li)，Pa；
Tn，T——标準參比(bi)條件下和(he)工況下的(de)熱力學溫(wen)度，K;
Zn，Z——标準參(can)比條件下(xia)和工況下(xia)的氣體壓(ya)縮系數；
　　由(you)式(5)可見，渦(wo)街流量計(ji)輸出的脈(mo)沖頻率信(xin)号不受流(liu)體物㊙️性和(he)💃🏻組分變化(hua)的影響，即(ji)儀表系數(shu)在一定雷(lei)諾數範🌍圍(wei)内僅與漩(xuan)渦發生體(ti)及管道的(de)形狀尺✨寸(cun)等有關。
2優(you)勢與局限(xian)性
2.1優點
1)渦(wo)街流量計(ji)結構簡單(dan)，安裝維護(hu)方便。
2)無可(ke)移動部件(jian)，可靠性高(gao)。
3)重量輕，價(jia)格便宜，在(zai)衆多的流(liu)量計中，渦(wo)街流量計(ji)的經⁉️濟性(xing)較好，是一(yi)種經濟實(shi)惠的流量(liang)計。
4)适應性(xing)強，結構形(xing)式多種多(duo)樣，可計量(liang)多種流體(ti)介質，如液(ye)體、氣體、高(gao)溫蒸汽、低(di)溫液體和(he)部分混相(xiang)流體[4]。
5)在一(yi)定的雷諾(nuo)數範圍，輸(shu)出頻率信(xin)号不受流(liu)體物性（密(mi)度、黏度🙇‍♀️）和(he)組分的影(ying)響。
6)壓力損(sun)失小。
7)在一(yi)種典型介(jie)質中校驗(yan)，而适用于(yu)各種介質(zhi)。
8)可以通過(guo)确定斯特(te)勞哈爾數(shu)與發生體(ti)幾何參數(shu)之間的關(guan)系，來實現(xian)幹标定。
2.2局(ju)限性
1)渦街(jie)流量計不(bu)适用于低(di)雷諾數測(ce)量（ReD≥2×104），因此不(bu)适用于低(di)流速，或者(zhe)小口徑，或(huo)者高黏度(du)的流體計(ji)量。
2)漩渦分(fen)離的穩定(ding)性受流速(su)分布畸變(bian)及旋轉流(liu)的影響。
3)除(chu)了熱敏和(he)超聲式，其(qi)他種類的(de)渦街流量(liang)計對管道(dao)機械振動(dong)均較敏感(gan)，不宜用于(yu)強震動場(chang)所。
4)儀表口(kou)徑不宜過(guo)大，一般口(kou)徑不超過(guo)300mm。
5)渦街流量(liang)計适用的(de)流體比較(jiao)廣泛，但不(bu)适用于髒(zang)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼污流體🈲。
6)渦(wo)街流量計(ji)在混相流(liu)體中的應(ying)用經驗還(hai)少。
3渦街流(liu)量計的初(chu)步選型
　　渦(wo)街流量計(ji)同樣具有(you)局限性，也(ye)有其适用(yong)範圍，因🌍此(ci)何種工況(kuang)選用渦街(jie)流量計，選(xuan)用哪一類(lei)的渦街流(liu)量計，根據(ju)已經投産(chan)的某油氣(qi)生産平台(tai)實際工況(kuang)（表1）進行了(le)流量儀表(biao)的初步選(xuan)型。

　　由表1中(zhong)的工藝參(can)數可知，管(guan)道介質爲(wei)生産水。它(ta)由❤️原油處(chu)理系統的(de)生産污水(shui)經過斜闆(pan)除油器除(chu)掉🙇‍♀️浮油後(hou)産生。除掉(diao)浮油後的(de)生産污水(shui)進入溶氣(qi)式氣浮進(jin)一步去除(chu)污水中的(de)小油滴。首(shou)♍先從管道(dao)尺寸考慮(lü)，由于管道(dao)尺🏃‍♀️寸爲8*25.4=203.2mm，超(chao)出靶式流(liu)量計（15~50mm）和科(ke)氏♍流量計(ji)（150~200mm）的常用測(ce)量管道尺(chi)寸範圍，排(pai)✍️除靶式、浮(fu)子流量計(ji)和科氏流(liu)量計；從壓(ya)損方面考(kao)慮，排除㊙️孔(kong)闆流量計(ji)（壓損：20~50kPaG）；從安(an)裝方式🐉方(fang)面考慮，排(pai)除浮子流(liu)量計（需要(yao)垂直安裝(zhuang)）；容積式、超(chao)聲式、電磁(ci)式、渦街流(liu)量計滿足(zu)上述要求(qiu)。最後☎️從購(gou)置考慮，由(you)于渦街流(liu)量計的購(gou)置、安裝、運(yun)行、維護費(fei)用較低的(de)特點，因此(ci)在⁉️此選擇(ze)渦街流量(liang)計作爲初(chu)步選型儀(yi)表。
4防振措(cuo)施探讨
　　海(hai)洋平台本(ben)身空間比(bi)較緊湊，在(zai)較小的空(kong)間内布置(zhi)了大量的(de)工藝和生(sheng)産設備。一(yi)些振動源(yuan)比如空氣(qi)壓縮機和(he)泵會對渦(wo)街流量計(ji)的使用産(chan)生影響。在(zai)此介紹幾(ji)種減振措(cuo)施[5,6]：
1）在儀表(biao)選型之初(chu)，就要确保(bao)渦街流量(liang)計安裝環(huan)境無🈲振✏️動(dong)🌍或振動較(jiao)小，不影響(xiang)渦街流量(liang)計的正常(chang)工作；
2）抗振(zhen)接頭耐壓(ya)、耐腐蝕、價(jia)格低、安裝(zhuang)簡單易行(hang)，可以擴大(da)渦街流量(liang)計的使用(yong)範圍，也适(shi)用于其他(ta)減振場所(suo)💯，此方法在(zai)♉海洋平台(tai)中的渦街(jie)流量計的(de)選型和使(shi)用過程中(zhong)🌏值得借🚩鑒(jian)；
3）當管道振(zhen)動速度大(da)于1g或者振(zhen)動頻率達(da)到500Hz以上時(shi)，在傳感器(qi)2倍口徑處(chu)安裝固定(ding)支撐點；
4）将(jiang)渦街流量(liang)計軸向旋(xuan)轉适當角(jiao)度，适當調(diao)整渦街流(liu)☎️量📐計觸發(fa)電平；
5）在小(xiao)管徑流量(liang)測量中可(ke)以采用彈(dan)性軟管連(lian)接渦街流(liu)量計。
5渦街(jie)流量計的(de)能耗分析(xi)
　　渦街流量(liang)計屬于阻(zu)力型流量(liang)計。它們阻(zu)礙流體的(de)流動，使流(liu)體流經流(liu)量計時産(chan)生壓力損(sun)失，從而引(yin)起輸🌏送單(dan)位流體所(suo)🏃用的推動(dong)功的增加(jia)，即需要多(duo)消耗能量(liang)，實際使用(yong)的流量計(ji)多爲阻力(li)型流量計(ji)。
　　不同的阻(zu)力型流量(liang)計對流體(ti)阻礙作用(yong)的大小不(bu)同，阻礙作(zuo)用🔞的大小(xiao)可由壓力(li)損失表示(shi)。阻礙作用(yong)大的引起(qi)的能耗就(jiu)📐大，如 孔闆(pan)流量計 、噴(pen)嘴流量計(ji)，渦街流量(liang)計次之。通(tong)常把能耗(hao)相對較小(xiao)的流量計(ji)叫節能型(xing)流量計，相(xiang)對于孔闆(pan)、噴嘴流量(liang)計，渦街流(liu)量計能耗(hao)較🔴小。從這(zhe)三種流量(liang)計看，孔闆(pan)流量計的(de)壓損最大(da)👅，通常爲20~50kPa；渦(wo)街流量計(ji)最小，通常(chang)爲2~15kPa。隻有通(tong)過對流量(liang)計的能耗(hao)計算，才能(neng)了解每🌈種(zhong)流量計的(de)能耗，也才(cai)能💰進一步(bu)比較👣節能(neng)型流量計(ji)節能量的(de)大小。
5.1測量(liang)液體時壓(ya)損及能耗(hao)計算[7]
由于(yu)液體介質(zhi)可看作是(shi)不可壓縮(suo)性流體，壓(ya)力變化但(dan)密度不變(bian)。
1）用孔闆時(shi)，壓損計算(suan)

5.2測量氣體(ti)時壓損及(ji)能耗分析(xi)計算
　　由于(yu)氣體具有(you)很強的可(ke)壓縮性，經(jing)過流量計(ji)後壓🌐力由(you)于損🧡失而(er)由P1變爲P2，這(zhe)時的比容(rong)。也發生了(le)變化，由n1變(bian)爲n2，相應地(di)體積流量(liang)🚶由qn1，變爲qn2，能(neng)耗的計算(suan)按下式計(ji)算:

　　式中W—功(gong)率W；P1—壓損前(qian)流體壓力(li)，Pa；P2—壓損後流(liu)體壓力；qn1—壓(ya)損👄前流體(ti)💚體積流量(liang)，m3/s；qn2—壓損後流(liu)體體積流(liu)量，m3/s；?h—電機和(he)風機效率(lü)。
　　若把氣體(ti)看作理想(xiang)氣體，通過(guo)流量計的(de)過程看作(zuo)絕熱過程(cheng)，則由工程(cheng)熱力學可(ke)知：
P2=P1-△W(10)
壓損仍(reng)由式（6），式（8）計(ji)算。


5.3舉例計(ji)算
　　由表3和(he)表4中的渦(wo)街流量計(ji)和孔闆流(liu)量計在不(bu)同工況下(xia)的壓損和(he)能耗對比(bi)可知，渦街(jie)流量計有(you)相對較小(xiao)的🈲壓損和(he)能耗，在孔(kong)闆流量計(ji)和渦街流(liu)量計同時(shi)适用的📞工(gong)況下優先(xian)選用渦街(jie)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻流量計。
6結(jie)束語
　　渦街(jie)流量計的(de)工作原理(li)和優點與(yu)局限性的(de)基礎上，結(jie)合海洋生(sheng)産平台實(shi)際工況進(jin)行了選型(xing)并提出了(le)🔆具體💔防振(zhen)措施。最後(hou)，介紹了一(yi)種壓損與(yu)能耗的計(ji)算方法，并(bing)通過與孔(kong)闆流量計(ji)的對比，證(zheng)明渦街流(liu)量計是一(yi)款相對節(jie)能的流量(liang)計。

以上内(nei)容源于網(wang)絡，如有侵(qin)權聯系即(ji)删除!