摘　要：旋進流量(liàng)計 是速度流量(liàng)計的一種，基于(yu)漩渦進動原理(lǐ)。結合工程設計(ji)，針對幾種氣體(tǐ)和液體的流量(liàng)計選型進行分(fèn)析，分别研究了(le)同一流量工況(kuàng)下不同流量計(jì)的⛷️适用性和優(you)缺點，并得💃🏻出下(xià)列結論：旋進流(liú)量計能夠滿足(zú)大部分所列出(chū)的流量工況，而(ér)且精度較高、量(liang)程範圍較大、安(ān)裝維護方便，但(dan)不适合低流速(su)工況。
　　在石化裝(zhuang)置的工藝生産(chǎn)過程中，流量是(shi)一個非常重要(yào)的過程🐉參數和(he)監控對象，流量(liàng)的測量顯得尤(yóu)爲重要。随着流(liu)量檢測技術的(de)不斷發展，可供(gong)選擇的流量計(jì)很多😘。如何針對(duì)不同工況要求(qiu)，選擇合适的流(liu)量計來滿足用(yong)戶對精度、維護(hu)量、可靠性、經濟(jì)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼性等要求。
　　早期(qī)的旋進流量計(jì)在1967年由德國FISCHERPORTER公(gong)司發明。經過幾(ji)☂️十年的技術🛀發(fa)展，此種類流量(liang)計已經從簡單(dan)的、僅能測🧑🏾‍🤝‍🧑🏼量氣(qì)體流量的單一(yi)功能，發展到可(kě)以應用于氣體(ti)、蒸汽和液體介(jiè)質的流量測量(liang)，并💜且可以帶溫(wēn)度、壓力自動補(bǔ)償，還可以進行(hang)流量累計計量(liàng)[1]的多🍓種功能。所(suǒ)輸出的信号可(ke)以爲支持HART協議(yì)的通訊信号、支(zhī)持RS485通訊協議信(xìn)号等。旋進流量(liàng)計具有精度高(gāo)、可靠性好、壓力(lì)損失較小、對直(zhí)管段要求短、安(an)裝維護方便等(děng)優點，可以🔞适用(yong)于較爲廣泛的(de)💋流量檢測場合(hé)。
1結構及工作原(yuan)理
1.1流量計的結(jie)構
　　旋進流量計(ji)本體由漩渦發(fā)生體（起旋器）、殼(ke)體、壓電傳感器(qì)和💋整流器組成(chéng)，如圖1所示。
旋進(jìn)流量計剖面結(jie)構如圖2所示。

漩渦發(fa)生體（起旋器）：螺(luo)旋狀葉片安裝(zhuāng)在入口，用于産(chan)生漩渦流。
殼體(ti)：形狀類似于文(wén)丘裏管，用于産(chǎn)生二次漩渦。壓(ya)📧電傳感器：用于(yú)檢測漩渦的振(zhèn)動頻率。振動頻(pín)率與流速成正(zhèng)比。
整流器：安裝(zhuang)在流量計出口(kou)，用于消除漩渦(wo)流，減少對下👣遊(yóu)的影響。

1.2工作原(yuan)理[1-3]
　　旋進流量計(ji)是速度流量計(jì)的一種，基于漩(xuan)渦進動現象進(jin)行計量。流體進(jin)入漩渦發生體(ti)後産生劇烈的(de)旋轉運動形成(cheng)漩渦流。漩渦流(liú)加速，沿流動方(fāng)向🌈經縮徑❄️段，流(liú)動💜強度增強。當(dang)漩渦流進入擴(kuò)散段後，在導流(liu)體回流的作用(yòng)下，該漩渦産生(sheng)二次旋轉運動(dòng)，即漩渦進動。二(er)次漩渦進動的(de)頻率與流體的(de)流速成正比。因(yīn)此漩渦的頻率(lü)可以反映此流(liu)體的流速和流(liu)量大小。如📱果測(cè)量設備内部采(cǎi)用最佳的設計(jì)🏃🏻‍♂️，漩渦的頻率将(jiāng)在較寬的流量(liàng)範圍内呈線性(xing)。壓電傳感器測(ce)到此頻率後，将(jiang)信号傳輸到流(liú)量計傳感器進(jin)行下遊處理。
漩(xuán)渦進動頻率與(yǔ)介質流速成正(zhèng)比，與截流體幾(jǐ)何尺寸成反比(bi)。

式中
f——漩渦進動(dong)頻率；
St——斯特羅哈(ha)爾常數（通過實(shi)驗得到的無因(yīn)次數）；
v——流速；
d——截流(liu)體因數（由截流(liu)體幾何尺寸決(jué)定）。
以上公式可(kě)得出，測量出漩(xuan)渦進動頻率可(ke)測得流體🔞流速(su)和瞬時流量。
圖(tu)3表示出斯特羅(luó)哈爾常數與雷(léi)諾Re的關系。曲線(xian)的線性區域🏃‍♂️對(dui)應的爲旋進流(liú)量計的測量範(fàn)圍。

雷諾數（Re）的計(jì)算：
Re=?ρ?/(2827×V×D)
式中
ρ——工作密(mì)度，kg/m3；
V——運動黏度，m2/s；
D——管(guan)徑，m。
2工程設計中(zhong)的選型考慮
　　工(gong)程設計中主要(yao)根據流量工況(kuàng)，按工藝要求（精(jing)度、測量範圍、壓(yā)力損失等），從适(shi)用性、可靠性、安(an)裝方便、經濟🆚性(xing)等方面考慮進(jìn)行☂️流量計的選(xuǎn)型。本文列舉的(de)旋進流量計爲(wèi)某進口品牌産(chan)品，并有多種場(chang)合的應用。
2.1适用(yòng)性方面的考慮(lǜ)
（1）流體介質旋進(jin)流量計适用于(yú)氣體、蒸汽和液(ye)體介質。
（2）精度旋(xuán)進流量計在最(zui)小雷諾數Remin和最(zuì)大流量Qmax之間的(de)線性範圍🧡測量(liàng)精度爲≤±0.5%。
（3）流速旋(xuán)進流量計在測(cè)量介質時，要考(kao)慮流速不能過(guo)低（具體以廠家(jia)計算爲準）。
（4）流量(liàng)計口徑市場上(shàng)常見旋進流量(liang)計最大尺寸爲(wèi)DN400，最小爲DN15。流⛷️量計(ji)口徑的選擇基(jī)于最大工作流(liu)量Qmax。建議最大工(gōng)作流量應⭐大于(yu)🚶該口徑允許量(liang)程一半時的流(liú)量。可以選擇縮(suō)徑，但最大工作(zuo)流量不要低于(yu)該口徑允許最(zuì)大量程時流量(liang)的15%。
（5）材料的選擇(zé)
a.測量管材料通(tōng)常爲不鏽鋼316/316L，HastelloyC。
b.内(nei)襯材料根據介(jie)質的腐蝕性、溫(wēn)度等要求來選(xuan)擇🏒具🔞體材料。
PTFE（-55~260℃）
石(shí)墨（-55~280℃）
Kalrez（-20~275℃）
2.2安裝和應用(yòng)
（1）被測介質的流(liu)動方向需要與(yǔ)流量計上的指(zhi)示方向一緻。
（2）避(bi)免管路的機械(xie)振動（如有必要(yao)，安裝支架）。
（3）選擇(zé)符合環境條件(jiàn)的流量計。流量(liàng)計周圍不能有(yǒu)強😍烈磁場幹擾(rao)。
（4）輸送設備的振(zhen)動頻率不得在(zai)流量計的測量(liang)頻率✏️範圍☂️以🌍内(nèi)。可以使用适當(dang)的阻尼裝置減(jian)弱活塞泵或壓(yā)㊙️縮機輸送過程(chéng)👣中的交替（脈動(dong)）流量。
（5）閥門通常(cháng)布置在流量計(ji)的下遊。如果通(tong)過活塞泵或壓(ya)縮👄機✔️輸📱送測量(liàng)介質（液體）壓力(li)10bar[145psi]，當閥門閉合時(shi)，可能會産生液(yè)壓振🈲動，這📐時閥(fá)門必須安裝在(zai)流量計上遊，并(bing)且可⛱️能需要安(an)裝合适的阻🥰尼(ní)裝置（例如：空氣(qì)罐）。
（6）流量計在測(ce)量液體時要避(bi)免氣穴現象的(de)産生。
（7）測量高溫(wen)介質時
流量計(ji)在測量>150℃的高溫(wēn)介質時，傳感器(qì)的安裝必須是(shì)變送器朝向一(yi)🐉側或朝👅下，或者(zhě)采用分體式安(ān)裝。
（8）流量計傳感(gan)器帶保溫層時(shí)，考慮保溫層厚(hou)度，具體咨詢廠(chang)家。
2.3直管段要求(qiu)
　　流量計安裝直(zhí)管段要求滿足(zu)與否，直接影響(xiang)流量測✏️量的穩(wen)定性和精度。旋(xuan)進流量計進出(chū)口直管段要求(qiu)見表1。從表🆚1可知(zhi)，其直管段要求(qiu)并不高，這一優(you)勢在舊裝置擴(kuò)容改造的應用(yòng)中尤爲突出。

2.4多(duo)探頭的選擇
　　基(jī)于旋進流量計(ji)的漩渦特點，并(bing)在其本體尺寸(cun)允許的條件下(xià)，旋進流量計可(ke)以采用多探頭(tou)的測量方式。這(zhe)種選擇爲用戶(hu)實📞現三取二流(liu)量聯鎖提供了(le)經濟可行的實(shí)施方🆚案。
3應用分(fèn)析
　　适用于氣體(tǐ)、蒸汽和液體介(jie)質測量的流量(liàng)計有多⭕種可選(xuǎn)，在此選擇精度(du)較好的4種流量(liàng)計與旋進流量(liang)計✏️做對比，主要(yào)針對測量範圍(wéi)、精度和壓損是(shi)否🐇符合工藝條(tiao)件🏃‍♂️進行對比分(fen)析。所選流🎯量計(ji)如下，均爲在國(guo)内外石化裝置(zhi)上有多年應用(yong)的國外産品🌐。
旋(xuán)進流量計（精度(du)爲液體±0.5%，氣體±5%）
（精(jīng)度爲液體±0.75%，氣體(ti)±0.9%）
渦街流量計 科(kē)裏奧 利質量流(liú)量計（精度爲液(yè)體±0.075%~0.1%，氣體±0.5%）
熱式質(zhi)量流量計 （精度(du)爲±0.5%，主要測氣體(ti)介質）
電磁流量(liang)計 （精度±0.5%，主要測(cè)量導電類液體(ti)）
　　以上渦街流量(liang)計的精度低于(yu)其他流量計，但(dan)是也🥰屬于精度(du)較好且常用的(de)流量計。并且由(yóu)于渦街流量計(jì)♋和旋進流量計(ji)的原🐪理類似，在(zài)下列對比中渦(wō)街流量計的精(jing)🔅度雖然不能達(da)到本文所列的(de)工藝條件，但可(ke)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼以對比渦街流(liú)量計㊙️和旋進流(liu)量計的測量範(fàn)圍和壓損。
3.1氣體(tǐ)測量
（1）當測量介(jiè)質爲氫氣，工藝(yi)要求精度高時(shí)，不能低于±0.5%。市場(chǎng)✏️上測量氣體精(jing)度較好的流量(liàng)計有熱式質量(liang)😍流量🐇計和科裏(lǐ)奧利質量流量(liàng)計（我們選擇測(ce)量氣體精度爲(wei)±0.5%的産品），這裏選(xuan)擇這🔞2種流量👈計(jì)與旋進流量計(jì)做對比。表2爲工(gōng)藝條件，表3~表5爲(wèi)3種流量計的選(xuan)型後的量程範(fàn)圍和壓力損失(shī)，通過表6對比流(liu)量計㊙️是否滿足(zu)工藝條件。



　　通過(guo)以上對比，可知(zhī)旋進流量計在(zai)流速大于一定(dìng)值時，測量時的(de)精度和流量範(fàn)圍可以與科裏(lǐ)奧利質量♍流量(liang)計和熱式質量(liàng)流量計相媲美(měi)。但是在流速很(hen)小的情況下，旋(xuán)進流量計與這(zhe)兩種流量計相(xiang)♈比則遜色很多(duo)。
　　這3種流量計在(zai)價格方面，科裏(li)奧利質量流量(liàng)計是旋進流量(liàng)計價格的3~5倍。熱(re)式質量流量計(jì)和科裏奧利質(zhì)量流量計💚針對(dui)不同工況下的(de)應用選型，在價(jià)格方面各有優(yōu)勢。
（2）測量介質爲(wei)氣體（除氫氣外(wài)）時，在此選擇旋(xuán)進流量計（精❌度(du)爲氣體±0.5%）、渦街流(liu)量計（精度爲氣(qi)體±0.9%）和科裏奧利(li)質量流量計（精(jing)度🌈爲氣體±0.5%）做對(dui)比分析，以下主(zhǔ)要對比3種流量(liang)計的測量🌈範圍(wei)（3種流量計都爲(wèi)同一品牌産品(pin)）。表7爲工藝條件(jian)，表8~表10爲3種流量(liang)計的選型後☀️的(de)量程範圍和壓(ya)力損失，通過表(biǎo)11對比流量計是(shi)否✏️滿足工藝條(tiao)件。

　　通過列表可(ke)以看出旋進流(liú)量計在測量氣(qì)體時，保🔴證精度(du)±0.5%的💯情況下，量程(chéng)比較大，可以滿(man)足1∶30的量程比。
3.2測(ce)量介質爲液體(tǐ)
　　測量液體時，選(xuan)擇旋進流量計(jì)（精度爲液體±0.5%）、渦(wō)街流量計（精🈲度(dù)爲液體±0.75%）、科裏奧(ào)利質量流量計(jì)（精度爲液體±0.1%）和(he)🏒電磁流量計（精(jīng)度爲液體±0.5%）進行(hang)對比分析。表12爲(wèi)工藝條件，表13~表(biǎo)16爲3種流🆚量計的(de)選型後的量程(cheng)範圍和壓力損(sǔn)㊙️失，通過表🔅17的對(dui)比，可知流量計(ji)是否滿足工藝(yì)條件要求。



　　通過(guo)以上比較，可知(zhī)旋進流量計在(zai)測量液體時也(ye)有很🈲大的優勢(shi)，量程比大，精度(du)較高，還可以測(cè)量非導電類類(lèi)液體。
在産品的(de)價格方面，以渦(wo)街流量計的價(jia)格作爲标準來(lai)衡量，科🔆裏奧利(li)流量計（精度液(yè)體爲±0.1%.氣體±0.5%）是渦(wo)街的☔3~5倍左右，旋(xuán)進流量計是渦(wo)街流量計的1.3~1.7倍(bèi)左右，電磁流量(liang)計是渦街流量(liang)計的0.8~1倍左右✏️（以(yi)上4種流量計價(jià)格均以同一廠(chang)家産品的價格(ge)作爲基礎）。
4結束(shu)語
　　旋進流量計(ji)精度（±0.5%）較高，可以(yǐ)滿足大多數應(ying)用場合🛀的🌈測量(liang)要♉求；可達1：30的量(liang)程比，滿足寬測(ce)量範圍的應👅用(yòng)；直管段要求不(bu)高，在工藝裝置(zhi)配管緊湊的場(chǎng)合，應用優勢明(ming)顯。尤其在可實(shi)現多探頭傳感(gan)器應用方面，爲(wei)安全儀表系統(tong)流量測量子系(xì)統的可靠性/可(ke)用性冗餘架構(gou)設計提供了一(yi)種便利的實施(shī)方案，具有較爲(wèi)突🧡出的優勢。

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