摘(zhāi)要:針對(duì)目前應(ying)力式渦(wō)街流量(liang)計 在國(guo)内石化(huà)行業使(shǐ)用中存(cun)在的一(yi)些問題(ti)，介紹了(le)該流量(liang)計的測(ce)量原理(li)和組成(chéng)結構，指(zhǐ)出渦街(jiē)發生體(ti)的幾何(hé)結構、尺(chǐ)寸直接(jiē)影響儀(yi)表K系數(shù)标定結(jié)果。從實(shí)際使用(yòng)的角度(dù)分🍓析了(le)介質的(de)流動狀(zhuàng)況及潔(jie)淨程度(du)、溫度等(deng)因素變(bian)化對儀(yi)表K系數(shu)的影響(xiǎng)，并提🏃🏻出(chū)相應對(duì)策💞。讨論(lùn)了安裝(zhuang)環境、工(gong)藝條件(jiàn)以及管(guǎn)線🙇‍♀️配置(zhì)等方面(mian)應注意(yi)的問題(tí)，介紹了(le) 渦街流(liú)量計 投(tou)入使用(yong)前在現(xiàn)場的測(ce)試與調(diao)試方法(fa)。
　　渦街流(liu)量計是(shì)20世紀70年(nián)代發展(zhǎn)起來的(de)一種新(xīn)型流量(liàng)❗測量儀(yí)表，首先(xiān)在城市(shi)供水系(xì)統中得(dé)到應用(yong)和發展(zhǎn)，後逐🙇🏻步(bù)進入煉(liàn)油化工(gong)系統。渦(wo)街流量(liàng)計結構(gòu)簡單牢(láo)固，安裝(zhuāng)維護方(fāng)便。與孔(kong)闆流量(liàng)🏃計相比(bǐ)，量程範(fan)圍大可(kě)達10:1至20:1),壓(yā)力損失(shi)小的爲(wèi)孔闆流(liú)量計的(de)1/4-1/2)，精度較(jiào)高一般(bān)爲測量(liang)值的±1%至(zhi)±2%),适用于(yu)液體、氣(qi)體和蒸(zheng)汽等多(duō)種介♉質(zhi)的測量(liang)。在一定(ding)的雷諾(nuò)數範圍(wei)内，輸出(chu)信号不(bu)受流體(tǐ)🌍物性溫(wen)🔅度、壓力(li)、組🐕分、粘(zhan)度)的影(ying)響,已被(bei)各行各(ge)業所廣(guǎng)🔞泛地采(cǎi)用。
　　某煉(liàn)油廠近(jìn)年來先(xian)後在70多(duō)個水、蒸(zhēng)汽、可燃(rán)氣體等(děng)計💃🏻量回(hui)路中,使(shǐ)用了不(bú)同型号(hào)的國産(chǎn)和進口(kou)應力式(shi)渦街流(liu)量計。渦(wō)街流量(liang)計具有(you)其他流(liú)量計所(suǒ)不具備(bei)的許多(duō)優點，從(cong)開發到(dào)大量生(shēng)産投放(fàng)市場僅(jin)20餘年，目(mù)前仍處(chu)于發⭕展(zhǎn)階段，從(cóng)理論和(hé)實踐上(shàng)來看,基(jī)礎都較(jiao)差，在日(rì)常使用(yòng)⭐中還存(cun)在較🏃‍♂️多(duo)的問題(tí)。通🌈過分(fen)析應力(li)式渦街(jie)流量計(jì)的測量(liàng)原理與(yǔ)結構，進(jin)一步讨(tao)論☀️在使(shǐ)用中存(cun)在的問(wèn)題與成(cheng)因以及(jí)相應的(de)☔對策。
1.測(cè)量原理(li)與結構(gou)
　　渦街流(liu)量計是(shì)利用卡(ka)門渦街(jie)原理進(jin)行測量(liàng)的。實驗(yan)證🈲明🌈卡(kǎ)門渦街(jie)的釋放(fàng)頻率與(yǔ)流體的(de)流動速(su)度和柱(zhù)狀體的(de)特征寬(kuan)度有關(guān)。卡門渦(wō)街釋放(fang)頻率與(yu)流速成(chéng)正比，因(yin)👣此通過(guò)測量卡(kǎ)門渦街(jie)頻率可(kě)以求得(de)瞬時流(liu)量值。
　　對(dui)于儀表(biao)内部形(xíng)式固定(dìng)的渦街(jiē)流量計(jì)，儀表管(guan)道🐪内徑(jing)🤞、旋🌈渦發(fa)生體特(te)征尺寸(cun)及斯特(te)勞哈爾(ěr)數已定(dìng)🔱，儀表🥵系(xi)數是确(que)定的。因(yin)此,隻要(yao)正确測(ce)得渦街(jiē)頻率🤞，就(jiu)可以正(zheng)确地測(cè)量管道(dào)中介質(zhì)的體♉積(ji)流量。
　　應(yīng)力式渦(wō)街流量(liang)計通常(chang)由旋渦(wō)發生體(tǐ)、檢測元(yuán)件、儀表(biao)表體和(hé)♌轉換器(qi)四個部(bu)分組成(chéng)。金陵石(shí)化南京(jing)煉油廠(chang)使用的(de)應力式(shi)渦街流(liu)量計均(jun)采用三(sān)角柱✨旋(xuán)渦發生(sheng)體該形(xing)狀的旋(xuán)渦發🚶‍♀️生(sheng)體是目(mu)前應用(yòng)最🤟爲廣(guǎng)泛的☂️一(yi)種),旋渦(wō)頻率是(shì)利用封(feng)裝在旋(xuán)渦發生(shēng)體内部(bù)的壓📐電(diàn)晶體作(zuò)爲檢測(ce)元件，借(jie)以感受(shou)旋渦分(fen)離時交(jiao)替作用(yong)于旋渦(wō)發生體(ti)上不斷(duan)變化的(de)橫向升(sheng)力，升力(lì)的變化(huà)頻率就(jiu)是旋渦(wo)🆚頻率。
根(gen)據壓電(dian)效應原(yuán)理，壓電(dian)晶體上(shàng)産生的(de)電荷強(qiáng)度與橫(héng)向升力(li)成正比(bi)，即在旋(xuan)渦發生(sheng)體的形(xing)狀、尺寸(cun)以及支(zhi)承方式(shi)一定的(de)情況下(xià)，壓電電(dian)荷強度(dù)與被🤟測(ce)介質的(de)密度⛹🏻‍♀️和(hé)流速的(de)平方成(chéng)正比。
　　應(yīng)力式渦(wo)街流量(liang)計分爲(wèi)滿管式(shi)和插入(rù)式兩種(zhǒng):滿🎯管式(shi)有法🌂蘭(lán)型、夾持(chi)型兩種(zhong)安裝類(lei)型;插入(rù)式可帶(dài)球閥或(huò)不帶球(qiú)閥安裝(zhuāng)。
　　不同廠(chang)家的轉(zhuǎn)換器電(diàn)路也不(bu)同，但其(qi)基本功(gōng)能及思(si)路是❄️一(yi)緻的。交(jiāo)變電荷(he)信号被(bei)檢出後(hòu)，首先經(jīng)高阻抗(kàng)🔞電荷放(fàng)大器進(jìn)行放大(dà),再經噪(zào)聲濾波(bo),并由斯(si)🔞密特觸(chu)發器檢(jiǎn)☎️波及整(zheng)形，其頻(pín)率信号(hào)即可直(zhi)接作爲(wei).信号輸(shu)出;也可(kě)根⭕據用(yòng)戶要求(qiú)進行f/V和(hé)✍️V/f的轉換(huan)，産生與(yǔ)頻率成(chéng)正比的(de)4-20mA模拟信(xin)号輸出(chu)。
2問題及(ji)對策
(1)僅(jǐn)表系數(shu)K的标定(ding)及其影(yǐng)響因素(su)與對策(ce)儀表系(xì)數K雖♍然(rán)受流體(ti)流速和(hé)粘度等(deng)的影響(xiang)，但産生(shēng)影響效(xiào)果的卻(què)是這些(xiē)參數的(de)組合一(yī)雷諾數(shu)Re,它決定(dìng)了儀表(biǎo)系數K的(de)線性範(fàn)圍。
　　當Re≥2x104時(shi)，在理論(lùn)上儀表(biao)系數K是(shì)一個僅(jin)由儀表(biao)幾何結(jie)構、尺寸(cùn)所決定(ding)的常數(shù),不受流(liu)體溫度(dù)、壓力、密(mì)度、粘㊙️度(du)、成分等(deng)性質變(bian)化的影(yǐng)響，對于(yú)各種液(yè)體、氣體(ti)、蒸汽都(dou)有相同(tóng)的數值(zhi)。所以，理(lǐ)論♍上儀(yi)表🌈的标(biāo)定系數(shù)在基本(ben)誤差範(fan)圍内保(bǎo)持一緻(zhi)，具有通(tong)用性。
　　由(you)于目前(qian)國内許(xǔ)多生産(chan)廠家生(shēng)産方式(shì)不規範(fàn)，無👅标定(dìng)條件，使(shi)得生産(chǎn)的渦街(jiē)流量計(jì)的K值無(wú)法得到(dao)保證且(qiě)與實際(ji)值相差(chà)較大。實(shí)際使用(yòng)中，影響(xiang)儀表🌈系(xi)數的因(yin)素及❤️解(jiě)決方💃法(fǎ)叙述如(ru)下:
①流速(su)和粘度(du)的變化(huà)
　　工業管(guǎn)道中絕(jue)大多數(shu)流體Re>2x104，滿(man)足渦街(jiē)流量計(ji)的正常(chang)測量範(fàn)圍。如因(yin)某種原(yuan)因使流(liu)體的流(liú)速降低(dī)和成)運(yùn)動粘度(du)升高，都(dou)将導緻(zhì)Re下降。當(dāng)Re<2x104時，K值會(hui)發生較(jiào)大♻️的變(biàn)化，出現(xiàn)了非線(xiàn)性誤差(chà)。這在儀(yí)表選🏃型(xíng)、安裝上(shang)可以通(tōng)過縮管(guǎn)來提高(gao)流🍓速以(yǐ)增大Re值(zhi)。當管徑(jing)縮小爲(wèi)原來的(de)1/n,Re可提高(gao)n倍。其次(ci)🐉,因液體(tǐ)運動粘(zhan)度是溫(wēn)度的函(hán)數，當溫(wen)度升高(gāo)時粘度(dù)下降，同(tóng)樣可使(shǐ)Re增大，從(cong)而确保(bǎo)正常流(liu)量落❗在(zài)儀表量(liàng)程下限(xiàn)之上🔴。
②堆(dui)積
　　如果(guo)被測介(jiè)質中存(cun)在粘性(xìng)顆粒物(wu)質或夾(jiá)雜較多(duo)纖✂️維狀(zhuang)物質♌，則(zé)可能會(hui)逐漸堆(dui)積在三(san)角柱發(fā)生體迎(yíng)流😄面上(shang),使其幾(ji)何形狀(zhuang)尺寸發(fa)生變化(huà),使儀表(biǎo)系數K也(ye)随♌之變(bian)化,産生(shēng)附加測(cè)量誤差(cha)。爲了減(jian)小這個(gè)誤差，在(zài)條件允(yǔn)許的情(qíng)況下,可(ke)定期清(qing)除堆積(jī)物或⭐對(dui)被測介(jie)質進行(hang)預處理(li)。
③磨損
　　如(rú)果三角(jiǎo)柱發生(sheng)體兩棱(léng)邊因某(mǒu)種被測(cè)介質作(zuo)用而受(shou)🙇🏻到😍磨損(sǔn)🏃，雖然儀(yi)表系數(shu)K對邊緣(yuan)尖銳度(dù)的變化(hua)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻不像孔(kǒng)闆流量(liang)計那樣(yàng)敏🚩感，但(dàn)也會引(yin)起附加(jia)誤差。這(zhè)就要求(qiú)定期🔆校(xiào)驗或更(gèng)換一次(ci)表。
④溫度(dù)變化
　　儀(yí)表系數(shu)K通常在(zài)常溫20℃左(zuǒ)右)下标(biao)定,如果(guǒ)被測介(jiè)質的溫(wen)度🔴較高(gao)或較低(dī),與常溫(wen)相差較(jiào)大，造成(chéng)流通面(mian)積變化(hua)而引起(qǐ)附加誤(wu)差🧑🏽‍🤝‍🧑🏻，因此(ci)對儀表(biao)系數K必(bi)須進行(hang)補償修(xiū)正。根據(jù)固體熱(re)膨脹🆚定(dìng)律可得(de)到修正(zheng)系數K,的(de)表達式(shi):
Kt,=1-ax10-5(t-20)
　　式中:t-被(bei)測流體(ti)的溫度(dù);a-儀表發(fa)生體材(cai)質對應(ying)的系數(shu)(不鏽鋼(gāng)、鑄鐵a=4.88,哈(ha)氏合金(jin)鋼C2a=3.40,钛a=2.62)。
修(xiū)正後的(de)儀表系(xi)數爲
K'=KtK=K[1-ax10-5(t-20)]
計(jì)算表明(ming)，當t>100℃或t<100℃時(shí),有必要(yào).進行此(ci)項修正(zheng)。
(2)安裝中(zhōng)存在的(de)問題及(jí)其對策(ce)
　　應力式(shì)渦街流(liú)量計是(shì)依據流(liú)體力學(xué)振動現(xiàn)象中㊙️振(zhèn)動頻率(lü)與流速(sù)的對應(yīng)關系工(gōng)作。它對(dui)管道流(liú)速分布(bu)畸變、流(liu)動脈動(dong)及旋轉(zhuan)流十分(fèn)敏感，同(tóng)時由于(yu)其感.測(ce)元件爲(wei)🏃🏻‍♂️壓電晶(jing)🔅體，各種(zhong)機械振(zhen)動對輸(shū)出信号(hao)幹擾較(jiào)大,僅表(biao)抗振性(xing)差。因此(ci)現場安(an)裝條件(jiàn)要💁求較(jiao)高。
　　爲了(le)達到測(ce)量精度(du)，渦街流(liu)量計必(bi)須保證(zheng)一定的(de)前後💃🏻直(zhi)管段,并(bìng)盡量避(bì)免在靠(kao)近調節(jie)閥、半開(kai)閥和.截(jié)止閥後(hou)安裝流(liú)量計;測(ce)壓點和(he)測溫點(dian)應分别(bie)在下遊(yóu)側距流(liú)量計中(zhong)心線3.5D~5.5D和(hé)6D-8D;。
　　渦街流(liu)量計的(de)表體安(an)裝不良(liang)，如接管(guan)偏大、偏(pian)小、偏移(yí)有台階(jiē))或墊片(piàn)突入管(guan)道都會(hui)引起測(cè)量誤差(chà)。配🚶‍♀️管内(nei)徑一般(ban)應🐪等于(yú)或略大(da)于流量(liàng)計的内(nèi)徑。如配(pèi)管的實(shí)際内徑(jìng)略小于(yú)流量計(ji)的内徑(jing)5%以内),雖(suī)不會🙇‍♀️影(yǐng)響僅表(biǎo)的固有(you)K系數，但(dàn)因流通(tōng)面積突(tū)變引起(qi)表♉觀流(liú)速變化(huà)而産生(sheng)附加測(ce)量誤差(cha)，這可以(yi)通過修(xiū)正K系數(shu)來補償(cháng)。修正後(hòu)的儀表(biao)系數爲(wèi)
K"=K（D2/D1）2
式中:Dt-儀(yi)表實際(ji)内徑;D2-配(pèi)管實際(ji)内徑。
　　當(dang)測量容(rong)易汽化(huà)的液體(ti)或工作(zuo)條件接(jie)近臨界(jie)狀😘态的(de)液📧體時(shi)💚,爲防止(zhǐ)氣穴現(xian)象出現(xiàn)，設計安(an)裝時必(bi)須确認(rèn)管道内(nèi)的最低(di)壓力P'，這(zhe)樣才能(neng)保證渦(wo)街流🤩量(liang)計正常(chang)工作。p由(you)下式計(jì)算:
p≥2.7△p+1.3po
△p≈1.1x10-6ρv2
　　式中(zhong):p-管道内(nei)流體絕(jue)對壓力(li)，MPa;△p-流體在(zai).發生體(tǐ)前後的(de)壓差👉，MPa;po-在(zai)工作溫(wen)度下流(liú)體的飽(bao)和蒸汽(qi)壓，MPa;ρ--工作(zuo)條件❄️下(xia)流體的(de)💔密度，kg/m³，V-流(liú)動流體(ti)的流速(sù),m/s.
儀表使(shi)用中還(hai)要注意(yi)以下問(wen)題:
①安裝(zhuang)渦街流(liú)量計的(de)位置要(yào)遠離動(dong)力設備(bèi)和變化(huà)頻繁的(de)閥📞門🐆，如(rú)管線振(zhen)動較大(dà)，應在流(liu)量計前(qian)、後2D處加(jiā)裝固定(dìng)支架以(yi)鹹振;
②如(rú)管道流(liu)體的流(liú)速不穩(wen)，可考慮(lü)在管線(xiàn)上增加(jiā)穩壓☎️裝(zhuāng)置或整(zheng)流器來(lái)消除流(liú)速分布(bu)的不均(jun)勻現象(xiàng);
③由于壓(ya)電晶體(ti)的靈敏(mǐn)度随溫(wen)度升高(gāo)而大幅(fu)度下降(jiang)，應避🔴免(mian)在測量(liàng)高溫介(jie)質（≤250℃),特别(bie)是高低(dī)溫頻繁(fán)變化的(de)介質中(zhong)使用;
④流(liú)量計的(de)安裝位(wèi)置應避(bi)開較強(qiáng)的熱源(yuán)、電場及(jí)磁場🧡,盡(jin)量選㊙️擇(zé)較好的(de)工作環(huán)境。
(3)現場(chang)調試中(zhong)存在的(de)問題及(jí)對策
　　由(you)于應力(lì)式渦街(jie)流量計(jì)使用時(shi)受現場(chǎng)安裝條(tiao)件、環境(jìng)條件💋、所(suo)測介質(zhi)的實際(jì)流動狀(zhuang)況和流(liu)量計的(de)🐪自身因(yīn)素等各(ge)方面影(yǐng)響很大(dà),必須進(jin)行現場(chǎng)調試,把(ba)各種因(yin)素的影(yǐng)響降到(dao)最低。方(fang)法如下(xià):
①應力式(shi)渦街流(liu)量計發(fa)生體中(zhong)封裝的(de)壓電晶(jīng)體有單(dan)片和雙(shuang)片裝兩(liang)種，它們(men)通過專(zhuan)用引線(xian)接入到(dào)轉換器(qì)輸入🚩端(duān)。斷⛷️開接(jie)點，用萬(wan)用表檢(jian)測每兩(liǎng)根引線(xiàn)之間、每(mei)根引線(xiàn)與表殼(ké)之間的(de)電阻值(zhí)應≥20MQ.若有(you)電阻值(zhi)則說明(ming)☔探頭性(xìng)能下降(jiang);若爲電(dian)阻值爲(wei)幾十千(qiān)歐以下(xia)，則說明(ming)探頭可(kě)能損⁉️壞(huai)或專用(yong)引線受(shou)潮、被腐(fu)蝕。
②上述(shù)檢測均(jun1)正常,再(zai)用物體(tǐ)輕敲探(tàn)頭或表(biǎo)體，用示(shi)波器可(kě)💁觀察到(dào)不規則(ze)正弦波(bō)，或用萬(wan)用表交(jiāo)流電❗壓(yā)擋可測(cè)量到幅(fu)值100~200mV的交(jiāo)💞變信号(hao)，則說明(ming)探頭完(wán)好。
③NB調整(zheng)時使用(yòng)示波器(qì)一邊觀(guān)察電荷(he)放大器(qi)輸出端(duān)的🐪信号(hào)波形，一(yi)邊進行(hang)調整。在(zai)流量爲(wei)零時最(zuì)易調整(zhěng),在小流(liu)量時皎(jiǎo)體🔞流速(sù)<0.5m/s,氣體或(huò)蒸汽流(liú)速<8m/s)調整(zhěng)也可行(hang)。如用萬(wan)用表調(diào)整♋，在流(liú)量爲零(ling)時使脈(mò)沖輸出(chu)爲零或(huo)電流輸(shū)出爲4mA。
④TLA調(diao)整起抑(yi)制振動(dòng)等幹擾(rǎo)的作用(yòng)。在NB調整(zheng)效果不(bú)明💛顯時(shi)，需🈲進行(háng)TLA調整。TLA調(diao)整原則(zé)上使用(yong)示波器(qì)一邊觀(guān)察有源(yuán)濾波電(dian)路的輸(shū)出✂️端及(ji)脈沖放(fàng)大電路(lù)的輸出(chu)端的信(xìn)号波形(xing)，一邊進(jin)行調整(zheng);在流量(liàng)爲零時(shi)調整至(zhì)脈沖輸(shū)出爲零(líng);在小流(liu)量時液(ye)體流速(su)<0.5m/s,氣體或(huò)🔅蒸汽流(liú)速<8m/s)調整(zheng)至脈沖(chong)輸出爲(wèi)規則的(de)方波。
　　現(xian)場調整(zheng)非常重(zhong)要，同時(shi)也應該(gāi)注意檢(jian)查儀表(biao)的☀️接地(dì)是否完(wan)好，電源(yuan)的電壓(ya)是否在(zai)規定的(de)範圍内(nèi)，負載電(diàn)阻大小(xiao)💃，電纜🙇‍♀️線(xiàn)連接和(hé)絕緣性(xing)是否符(fu)合要求(qiú)等。

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