摘要:渦街流量計(jì)是用于對(duì)液體或者氣體體積流量進(jìn)行測(cè)量的一種測(cè)量設(shè)備，其在工業(yè)裝置管道環(huán)境下測(cè)量介質(zhì)流體流量的工作中得到了廣泛的應(yīng)用。渦街流量計(jì)具有較高的測(cè)量精度，同時(shí)由于其量程范圍比較大，對(duì)各種工況條:件的適應(yīng)性也相對(duì)較好。但是,在使應(yīng)用渦街流量計(jì)的實(shí)際操作中,必須注意到渦街流量計(jì)在測(cè)量限值等方面的固有特性,才能獲得更加準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。將對(duì)渦街流量計(jì)選型及使應(yīng)用中的特殊性進(jìn)行研究。
在測(cè)量工業(yè)管道介質(zhì)流體體積流量時(shí)，渦街流量計(jì)是重要的測(cè)量?jī)x表之一。渦街流量計(jì)具有很高的測(cè)量精度以及較大的量程范圍，且儀表參數(shù)的穩(wěn)定性比較高，儀器內(nèi)部的零部件均不可動(dòng)，對(duì)維護(hù)保養(yǎng)的要求相對(duì)較低，能夠很好地適應(yīng)多種工況條件下的測(cè)量需要，因此渦街流量計(jì)的應(yīng)用范圍十分廣泛。在實(shí)際應(yīng)用渦街流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量時(shí),要全面掌握渦街流量計(jì)在使應(yīng)用中的特殊性，并根據(jù)渦街流量計(jì)的固有特性來合理選型，這樣才能有效提高測(cè)量的精度和效果，確保測(cè)量結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求，充分發(fā)揮街流量計(jì)應(yīng)有的作用。
1概述渦街流量計(jì)基 本原理分析
渦街發(fā)生體是設(shè)置在流通管內(nèi)的非流線型柱體結(jié)構(gòu),當(dāng)渦街發(fā)生體周圍后流體經(jīng)過時(shí)，發(fā)生體的兩側(cè)就會(huì)有交替漩渦產(chǎn)生。而在漩渦脫落后會(huì)向下游進(jìn)行傳播，從而形成交叉排列的兩列漩渦，即卡i門漩渦現(xiàn)象"。渦街頻率則主要是指在漩渦在單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)生數(shù)量,其與流速之間的關(guān)系為線性正比例。而根據(jù)卡廣]渦街特性來對(duì)管道內(nèi)的渦街頻率進(jìn)行測(cè)量，以實(shí)現(xiàn)測(cè)量管道內(nèi)介質(zhì)流量目的的測(cè)量?jī)x器就是渦街流量計(jì)。
式中:f-渦旋頻率( Hz ); Sr-斯特勞哈數(shù);d-阻流件寬度值( m );`u--流體流速的平均值( m/s ); m-發(fā)生體弓形面和工業(yè)管道橫截面面積之間的比值。
此外，渦街流量?jī)x表的系數(shù)可以用K來表示，其計(jì)算公式為:
式中:: 9v~一管道內(nèi) 部的體積流量( m/s)。
2選擇渦街流 量計(jì)類型特殊性分析
在對(duì)渦街流量計(jì)進(jìn)行選擇時(shí)，首要問題和選擇其他類型流量計(jì)相同，都是要合理選擇流量計(jì)的口徑規(guī)格。在對(duì)流量計(jì)口徑規(guī)格進(jìn)行選擇時(shí)，應(yīng)充分考慮實(shí)際測(cè)量范圍的要求等因素，對(duì)不同流量計(jì)儀器的測(cè)量上下限范圍進(jìn)行對(duì)比分析，從而合理選擇相應(yīng)的口徑規(guī)格(在選型時(shí)要注意渦街的上下限)。在渦街流量計(jì)的使用過程中，往往會(huì)由于忽視了測(cè)量限值因素，或者是對(duì)測(cè)量限值的理解不準(zhǔn)確，影響了渦街的正常運(yùn)行，并造成測(cè)量結(jié)果的不準(zhǔn)確。由于渦街流量計(jì)這種儀器對(duì)于旋轉(zhuǎn)流以及流暢畸變具有較高的敏感度，因此，應(yīng)選擇具有流動(dòng)調(diào)整期以及直段管長(zhǎng)度能夠達(dá)到測(cè)量要求的設(shè)備，才能有效提高測(cè)量的準(zhǔn)確性。
2.1選型時(shí) 要對(duì)測(cè)量下限特殊性進(jìn)行充分的考慮
對(duì)于渦街流量計(jì)來說，其測(cè)量下限是一個(gè)可變數(shù)值。當(dāng)工況條件發(fā)生改變時(shí)，同一設(shè)備在對(duì)相同狀態(tài)流體進(jìn)行測(cè)量時(shí)，其測(cè)量下限也會(huì)存在變化的可能'1。當(dāng)流量未達(dá)到測(cè)量下限條件時(shí)，渦街流量計(jì)的示值通常會(huì)出現(xiàn)0的顯示，無法準(zhǔn)確反映流量趨勢(shì)。影響渦街流量計(jì)實(shí)際測(cè)量下限的因素有很多，例如施測(cè)環(huán)境的干擾強(qiáng)度、設(shè)備的抗干擾性、雷諾數(shù)、信號(hào)和傳感器增益處理的低端頻響因素以及流體工況密度等，所以難以通過查詢產(chǎn)品樣本等方法來直接掌握測(cè)量下限的變化范圍，這就要求測(cè)量人員必須對(duì)各種因素進(jìn)行全面的分析，并對(duì)各種因素影響下的測(cè)量下限進(jìn)行計(jì)算查詢，最后應(yīng)將計(jì)算結(jié)果的最高值確定為測(cè)量下限的實(shí)際數(shù)值。
2.2選型時(shí)要對(duì)測(cè)量上限特殊性進(jìn)行充分的考慮
當(dāng)渦街流量計(jì)的被測(cè)流量體積超過其測(cè)量上限時(shí)，不僅會(huì)產(chǎn)生超差問題，甚至?xí)斐砂l(fā)生體或者傳感器出現(xiàn)斷裂等嚴(yán)重的事故，對(duì)下游設(shè)備造成嚴(yán)重的安全威脅。
影響流量計(jì)實(shí)際測(cè)量上限數(shù)值的因素主要包括渦街發(fā)生體以及傳感器的實(shí)際抗載性能、信號(hào)增益處理系統(tǒng)的實(shí)際高端頻響等。通常在產(chǎn)品樣本中會(huì)標(biāo)示儀器在測(cè)量液體、氣體以及蒸汽時(shí)的可測(cè)流體流速的上限數(shù)值,將其與流通管的截面面積相乘就能夠?qū)r體積流量的測(cè)量上限進(jìn)行計(jì)算;同時(shí)，也可以以此為基礎(chǔ)來對(duì)質(zhì)量流量等進(jìn)行上限值進(jìn)行核算分析3]。當(dāng)流量加大時(shí)，會(huì)造成渦街穩(wěn)定性下降;而當(dāng)流量超出，上限時(shí)，受高端頻響因素的影響，其不穩(wěn)定性將進(jìn)一步加劇，因此隨著流量的快速上升，漏記漩渦的數(shù)量也將不斷增加，造成顯示數(shù)值出現(xiàn)倒走的特殊情況，此時(shí)的測(cè)量超差十分嚴(yán)重。雖然一些產(chǎn)品在其樣本說明中指出，可以通過特殊算法來對(duì)倒走現(xiàn)象加以抵消，從而使渦街流量計(jì)的示值能夠在超限后仍維持在上限，以控制誤差范圍，然而這種處理方式不僅會(huì)進(jìn)一步增 加現(xiàn)場(chǎng)超限的判定難度，甚至還會(huì)產(chǎn)生傳感器斷裂等嚴(yán)重的安全事故。另外，部分渦街流量計(jì)儀器采用的是合并漩渦傳感器以及渦街發(fā)生體的結(jié)構(gòu)形式,也就是在發(fā)生體內(nèi)封裝壓電晶體。由于該結(jié)構(gòu)類型的渦街發(fā)生體還需要配備絞支良以及懸臂梁等輔助性結(jié)構(gòu)，一旦在流量超限條件下受到異物撞擊或者水錘作用的影響，比較容易造成發(fā)生體的斷裂，因此在選型時(shí)應(yīng)充分考慮相關(guān)因素。
3渦街流量計(jì)使應(yīng)用中的特殊性分析
3.1使應(yīng)用渦街流 量計(jì)的計(jì)算特性
在應(yīng)用渦街流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，其主要是對(duì)工況體積流量進(jìn)行測(cè)量，而渦街流量計(jì)的儀器銘牌上的K系數(shù)則是指1m3內(nèi)的漩渦數(shù)量。該測(cè)量?jī)x器在使用時(shí)的原始信號(hào)和其輸出信號(hào)的關(guān)系呈線性正比，因此，在使應(yīng)用渦街流量計(jì)時(shí)，不需要按照差壓流量計(jì)的開方運(yùn)算方法去進(jìn)行計(jì)算分析。
3.2使應(yīng)用渦街流 量計(jì)的測(cè)量特性
在應(yīng)用渦街流量計(jì)對(duì)累積流量進(jìn)行測(cè)量時(shí)，其主要是根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)累積計(jì)數(shù)的漩渦數(shù)量來對(duì)瞬時(shí)流量值進(jìn)行測(cè)量。使用渦街流量計(jì)測(cè)量操作時(shí)的主要難點(diǎn)在于，如果在復(fù)雜工況條件下對(duì)漩渦進(jìn)行準(zhǔn)確的判定。
3.3渦街流量計(jì)的選型實(shí)踐應(yīng)用
在應(yīng)用渦街流量計(jì)時(shí)，由于不同類型的渦街流量計(jì)所適應(yīng)的工況范圍有所差異，因此應(yīng)根據(jù)不用工況來選擇相應(yīng)的儀表設(shè)備。同時(shí)，要注意渦街流量計(jì)只能對(duì)潔凈、低黏度以及具有一定流速的流體進(jìn)行測(cè)量。以某油氣平臺(tái)的生產(chǎn)工況為例，其管道介質(zhì)主要是經(jīng)過除油處理后的生產(chǎn)水，水中所含的小油珠等成分均已經(jīng)被過濾去除，水質(zhì)比較潔凈且黏度較低，其流速在65~220m3/h之間，該管道的實(shí)際尺寸為203mm左右。在進(jìn)行流量計(jì)的選型時(shí)，由于科式流量計(jì)的測(cè)量成本比較高，而靶式流量計(jì)主要用于黏稠度高的介質(zhì)的測(cè)量，同時(shí)結(jié)合設(shè)備的安裝條件、運(yùn)行環(huán)境以及后期的管理維護(hù)成本等因素，最后確定使用渦街流量計(jì)來進(jìn)行測(cè)量。
4結(jié)語
隨著流量測(cè)量技術(shù)設(shè)備的不斷發(fā)展，渦街流量計(jì)將在測(cè)量低黏度液體或者氣體流量等工作中得到越來越廣泛的應(yīng)用。渦街流量計(jì)不僅具有較高的測(cè)量精度以及大范圍的量程，能夠適應(yīng)多種工況條件下的流量體積測(cè)量要求，而且其對(duì)維護(hù)保養(yǎng)的要求相對(duì)較低，是一種實(shí)用性比較好的體積流量測(cè)量?jī)x器。因此,需要進(jìn)一步了解渦街流量計(jì)的固有特性以及其在選型和使應(yīng)用中的特殊性，才能根據(jù)工況需要合理選擇渦街流量計(jì)的具體型號(hào)類型，提高應(yīng)用的規(guī)范性和準(zhǔn)確性，從而保證測(cè)量的精度，充分發(fā)揮渦街流量計(jì)應(yīng)有的功能和作用。
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