[摘要]渦(wō)街流量計 在(zai)計量蒸汽時(shi)，管内蒸汽流(liú)速必須限定(dìng)在一個範圍(wéi)💛内,渦街🔆流量(liàng)計才能正常(cháng)工作。有人使(shǐ)用一些看💛似(sì)無意其實違(wéi)法的手段,緻(zhì)使下遊的壓(ya)力驟降,導緻(zhi)蒸汽流速超(chao)過渦街流量(liàng)計測量流速(su)上限，渦街🈲流(liu)量計不能正(zhèng)常工作,計量(liang)嚴重偏小。最(zuì)後提出采用(yong)加裝限流裝(zhuāng)置的方法來(lái)控制蒸汽流(liú)速以保證渦(wō)街流量計正(zhèng)常計量。
目前(qián)，渦街流量計(ji)廣泛運用在(zai)蒸汽計量上(shàng)。渦街流量計(ji)是✉️一🌍種發展(zhan)比較成熟的(de)流量計，其主(zhǔ)要優點有:無(wu)可動部件，結(jié)構簡單牢固(gu)，安裝方便，維(wéi)護費用較低(dī)，量程比一般(ban)在10:1以上,精度(du)也相對較高(gao)，測量氣體一(yī)般在🚩1.0級到1.5級(ji)之間，測量液(ye)體一般在1.0級(jí)。
在多年的檢(jiǎn)定工作中，發(fā)現有人使用(yòng)了一個蒸汽(qì)渦街🐉流🌈量計(ji)的漏洞，在保(bǎo)持渦街流量(liàng)計計量管段(duàn)原封不動的(de)情況下，隻在(zài)蒸汽出口處(chu)做文章，即可(ke)緻使渦街流(liú)量計計量嚴(yan)重偏小。
圖1中(zhōng)看到在渦街(jiē)流量計計量(liàng)段,沒有任何(he)修改，而在👈其(qi)後的大型儲(chu)氣罐卻大有(yǒu)文章。整個系(xì)統根據♻️儲氣(qì)罐内壓力👌變(bian)化來對前後(hòu)閥[]分别進行(háng)自動控制，從(cóng)而進行-套充(chōng)氣、放氣、再充(chōng)氣、放氣的循(xun)環操作。整個(ge)循環過程是(shì):開始時，儲氣(qì)罐是空的，閥(fá)門1、閥門2都關(guan)閉。然後🈲閥門(men)1快速打開，上(shàng)遊0.8MPa的過和熱(rè)蒸汽劇😘烈充(chong)人空罐。然後(hòu)儲氣罐充氣(qì)漸滿，壓力升(sheng)高至--定壓力(lì)後，關閉閥門(mén)1，打開閥門2，讓(rang)儲氣罐中蒸(zheng)汽排出以供(gòng)使用。這樣操(cao)作的目的主(zhǔ)要是使大部(bu)分流過渦街(jie)流量計的蒸(zhēng)汽以極高流(liu)速通過。

爲什(shí)麽這樣會使(shǐ)蒸汽流速達(da)到非常高的(de)程度呢?而渦(wō)街流量計在(zai)高流速下計(jì)量會有什麽(me)問題呢?
1分析(xī)蒸汽的流速(sù)
臨界壓力比(bi)是分析管内(nèi)流動的一個(gè)重要數值，蒸(zheng)汽在出🐉口🍓外(wài)的背壓p。與臨(lin)界界面前的(de)進口壓力P之(zhī)比小于或💋等(deng)于臨界壓力(li)比時，在臨界(jiè)截面上，蒸汽(qi)流.速達到臨(lin)界值音速c。

當(dang)過流氣體爲(wei)過熱蒸汽時(shi):k=1.3,?cr=0.546pcr稱爲:臨界壓(ya)力。
所以得到(dao):通過降低背(bèi)壓比，能讓通(tōng)過蒸汽的流(liu)速♻️提升到❄️相(xiang)✏️對📧于渦街流(liu)量計來說非(fei)常高的程度(du),甚至達到音(yīn)速，過熱蒸汽(qì)音速可以達(da)到500m/s以上。
從熱(re)網過來的蒸(zhēng)汽壓力一般(ban)高于0.8MPa，而在儲(chǔ)氣罐開始💛充(chōng)氣時🈲，罐内壓(yā)力幾乎爲常(chang)壓。根據蒸汽(qì)的臨界流原(yuan)理。蒸汽管🥵道(dào)和容器的前(qian)後壓力比隻(zhi)要低于臨界(jie)壓力比?cr=0.546,那麽(me)管内蒸汽的(de)㊙️流速将達到(dao)音速。在這個(ge)案例🈲裏，儲氣(qi)罐内壓力按(an)充氣階段🐅中(zhōng)後期才🈲逐漸(jiàn)升高到的0.4MPa來(lai)計算，背壓比(bi)爲0.5。也就是說(shuō)，在大部🐆分蒸(zhēng)汽通過階段(duàn)，背壓比都小(xiao)🍉于0.546,蒸汽的流(liu)速都保持在(zài)音速，音速是(shi)大大超🥵過渦(wō)街流⭐量計測(cè)量流速🛀🏻上💃🏻限(xiàn)的。通過這樣(yang)一個辦法，即(jí)能大幅度提(tí)高通過渦街(jie)流量計的蒸(zhēng)汽流速，緻使(shǐ)渦街流量計(jì)計量嚴💜重偏(pian)少。不法用戶(hù)🎯還狡辯，所有(you)計量器具都(dou)通過了國家(jia)法定計量檢(jiǎn)定機構的檢(jian)定。确實，這種(zhong)情況，單☎️是檢(jian)定流量計是(shi)無法發現問(wèn)題的。可以判(pan)斷，介質的高(gao)流速🈲對渦街(jiē)流量計的計(ji)量性能産🧑🏾‍🤝‍🧑🏼生(shēng)了很大的影(ying)響緻使其計(jì)量不準。爲什(shi)麽這麽說呢(ne)?再來分❌析氣(qì)體的高流速(sù)對渦街流量(liang)計的影響。
2渦(wo)街流量計工(gōng)作原理
在流(liú)體中安放漩(xuan)渦發生體，流(liu)體在漩渦發(fā)生體兩側交(jiāo)替🐆地💁分列出(chū)兩列有規律(lǜ)的交錯排列(liè)的漩渦🔞，在定(dìng)雷諾數範💯圍(wéi)内⛱️，改漩渦的(de)頻率與漩渦(wo)發生體的幾(jǐ)何尺寸有關(guān)，所産生的漩(xuan)💁渦頻率f正比(bi)于流量，此頻(pín)率可由各種(zhǒng)傳感器檢出(chū)。

渦街流量計(ji)就是利用卡(kǎ)門渦街原理(li)，得到如下關(guān)系

式中:b-阻流(liu)件的寬度，m;ū一(yī)流經流量計(ji)的流體平均(jun1)流速🌈，m/s;f一🏃🏻漩渦(wo)的✂️頻率，Hz;Sr斯特(te)羅哈爾數(無(wu)量綱)。
斯特羅(luó)哈爾數爲無(wú)量綱參數，它(ta)與漩渦發生(shēng)體的🚶形💰狀及(ji)雷諾數有關(guan)。圖3所示爲三(san)角柱漩渦發(fa)生體的斯特(te)勞哈爾數.與(yǔ)🛀🏻管道雷諾數(shu)的關系。

由圖(tú)3可見，在ReD=2×104~7×10'6範圍(wéi)内，斯特勞哈(ha)爾數可視爲(wei)常數。使用的(de)渦街流量計(ji)都是在斯特(tè)勞哈爾數視(shì)爲常數的這(zhe)個範圍内設(she)計💰的。因此使(shǐ)用渦街流量(liang)計時--定🧡要避(bi)免測量介✍️質(zhi)的雷諾數在(zai)2×104~7×106這個範圍外(wai)，超過這🐅個範(fàn)圍，斯特勞哈(ha)爾數不再是(shì)常數，渦街流(liu)量計測得的(de)頻率與流速(su)也不再是簡(jian)單的正比關(guan)系。也就🔴是說(shuo)，超過雷諾數(shù)2×104~7×106這個範圍，便(bian)違反了渦街(jie)流🎯量計的設(shè)計原理，這時(shí)❗候渦街流量(liàng)計是不能正(zhèng)常計量的。因(yīn)爲雷諾數與(yu)介質流速有(yǒu)關，所以具體(ti)到介質流速(sù)的話，對于蒸(zhēng)汽來說，渦街(jiē)流量計的流(liu)速測量✍️範圍(wéi)控制在5m/s~60m/s之間(jian)，好的渦街流(liú)量計量程上(shàng)限最多再往(wang)上延伸🈚20%。因此(cǐ)在選型渦街(jiē)流量計的口(kǒu)徑和流量測(ce)量範圍時，要(yao)保證滿足這(zhè)個流速限定(ding)。絕大部分渦(wo)街流量計對(duì)于高流速介(jiè)質是沒有辦(bàn)法計量🏃‍♂️的。所(suo)以上訴案例(li)中，用普通渦(wo)街流量計去(qù)計量音🛀速下(xia)的蒸汽，得到(dao)的結果是完(wan)全不可信，不(bu)能用的。
渦街(jiē)流量計是一(yī)種數字儀表(biǎo)，是通過傳感(gǎn)器來檢🚩測漩(xuan)渦🙇‍♀️頻率的。流(liú)量計的電氣(qì)性能必須要(yào)工作在适宜(yi)它的條件下(xia)。來看看在高(gao)流速下，渦街(jiē)流量計☔檢測(ce)漩渦頻率的(de)情況。引用-個(gè)高流速下渦(wo)街流量計的(de)實驗4。該實驗(yàn)在✊采用在線(xian)實時頻譜分(fen)析時發🈲現:在(zài)口徑爲DN80及其(qí)以下的管線(xian)上，經常會出(chu)現高于💜80m/s的高(gao)流速，其中有(you)近一半的出(chu)現超過100m/s的高(gao)流速，更有甚(shèn)者，流🔞速高達(dá)✉️180m/s。一般的渦街(jie)流量💔計在通(tōng)過介質✏️流🎯速(sù)過高時，會發(fa)生劇烈的漏(lou)波現象，因🏃而(ér)産生難以估(gū)算的誤差。

從(cong)圖4上看漏波(bō)的結果就是(shi)檢測到的脈(mo)沖不再連♊續(xù)，發生了🥰漏缺(que)。所以這種情(qing)況下，測量結(jie)果的趨勢是(shi)一🧑🏾‍🤝‍🧑🏼般都是偏(pian)小。在高流速(su)下，漩渦發生(sheng)體後的流🛀體(tǐ)運動更加複(fú)雜。渦街傳感(gǎn)器檢測信号(hào)需要--定的🔴清(qīng)晰度，如果流(liu)速過高，流場(chǎng)變得更加複(fú)雜。此時傳感(gǎn)器将受到嚴(yan)重幹擾，目标(biao)信号清晰度(du)急劇下降，使(shi)渦街流量傳(chuán)感器測不準(zhun)或者測不到(dào)。
可以看到，高(gāo)流速下的渦(wō)街流量計的(de)漏波十分明(ming)🏃🏻‍♂️顯，正是利✏️用(yòng)了渦街的這(zhè)個漏洞，讓渦(wō)街流量計在(zài)超高流速🙇‍♀️下(xià)大量漏波，緻(zhì)使最後得到(dao)的流量遠小(xiao)于實際流量(liang)。
除了是上述(shù)案例中的裝(zhuang)置，還有一種(zhong)把蒸汽直接(jie)❄️放人水池中(zhōng)‼️加熱水的熱(re)水站，采用了(le)手段這些都(dou)是爲了設法(fa)讓蒸汽出口(kou)的壓力驟降(jiang),得到突然變(bian)小的背壓比(bi)，以大大提高(gāo)蒸汽的流速(su)。即使達不到(dao)音速，也遠高(gao)于渦街流量(liàng)計的測量上(shàng)限，導緻渦街(jiē)流量計的不(bu)正常工作。因(yīn)此爲了保證(zheng)渦街流量計(ji)✔️正常計量，必(bi)須💃重視渦街(jiē)流量計的測(ce)量範圍，管内(nei)⭕流速必須限(xian)定在❤️渦街流(liu)量計的測量(liàng)範圍以内。
對(duì)于那些在後(hòu)端搞壓力驟(zhou)降提高蒸汽(qi)流速的，可以(yǐ)想辦㊙️法🧑🏽‍🤝‍🧑🏻把蒸(zhēng)汽流速限定(ding)在合理範圍(wéi)内。比如采用(yòng)限流裝置，在(zài)渦街流量計(ji)後方管線上(shàng)安裝臨界流(liu)文丘裏噴嘴(zui)。
當蒸汽通過(guo)臨界流文丘(qiu)裏噴嘴時，在(zài)噴嘴上、下遊(yóu)壓🌈力比✉️如果(guǒ)小于或等于(yú)該噴嘴的臨(lín)界壓力比時(shí)，噴嘴喉部形(xíng)成臨界狀态(tài)🈲，流過噴嘴的(de)蒸汽質量流(liú)量達到最大(da)。這㊙️時蒸汽的(de)質量流量不(bu)受下遊狀态(tài)變化的影響(xiǎng)。根據這個原(yuán)理，把臨界流(liu)文丘裏噴嘴(zui)🤩安裝在可能(neng)會發生壓力(lì)驟降的管段(duan)前，就能穩穩(wěn)的限死上遊(you)⭐通過渦街流(liu)量計🔞的最大(da)流量了。而選(xuǎn)用文丘裏噴(pen)嘴的原因是(shi)👄能夠減少壓(ya)力損失。

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