渦街流量(liang)計 的工作原理(li)、選型注意事項(xiàng)及安裝要求，分(fèn)析渦街流量😄計(jì)在氧化鋁生産(chan)蒸汽計量使用(yong)過程中的常🐕見(jiàn)問😘題及相應對(duì)策🤟。
　　拜耳法生産(chan)氧化鋁過程中(zhong)，蒸汽是氧化鋁(lǚ)企業運🐕行中的(de)重要能源，用于(yu)加熱苛性鈉溶(rong)液與鋁土礦石(shí)，同時也🈲用于加(jiā)熱濃縮分解後(hou)的母液。據統計(ji)蒸汽消耗占氧(yǎng)化鋁能源❓成本(ben)的40%~60%。對于氧🈲化鋁(lü)企業，蒸汽消耗(hào)成🚶爲企業成本(běn)的重要組成部(bu)分，在氧化鋁企(qi)業的發展和生(shēng)存中起着決定(dìng)性因素。
1氧化鋁(lü)生産中蒸汽消(xiao)耗分布及目前(qian)的現狀
　　在拜耳(ěr)法氧化鋁生産(chan)中，工藝綜合能(neng)耗主要由蒸🚶汽(qì)、電力、水、壓🌈縮空(kōng)氣和燃料組成(chéng)，其中蒸汽是氧(yang)化鋁生産的主(zhǔ)要能源消耗☎️指(zhǐ)标之一，汽耗的(de)高低直接反映(yìng)這個企🎯業的生(shēng)産管理🈲和駕馭(yù)生産的能力。
　　以(yǐ)某一氧化鋁爲(wèi)例，工藝綜合能(neng)耗約15.72GJ/t-Al2O3，蒸汽約占(zhàn)42%，其中蒸汽由高(gao)壓蒸汽和低壓(yā)蒸汽兩部分組(zu)成。表1爲某氧💛化(hua)鋁企業🌂高低壓(yā)蒸汽消耗點。
　　以(yi)表1爲例，氧化鋁(lǚ)企業蒸汽需要(yào)計量點一般在(zài)8~10個，用🌏汽量從🙇🏻3.5~206t/h不(bu)等，溫度和壓力(li)也不盡相同。
　　目(mù)前，在氧化鋁企(qǐ)業蒸汽計量儀(yi)表通常采用兩(liǎng)大類，一類是基(jī)于伯努力方程(chéng)原理的，如 差壓(yā)孔闆流量計 ﹑音(yin)速噴嘴、 阿牛巴(bā)流量計 、德爾塔(ta)巴、平衡式等，在(zai)這類儀表中，又(you)以差壓孔闆、阿(a)牛巴、德🔞爾塔巴(bā)占比較多；另一(yi)類是基于線性(xìng)連續方🔞程原理(lǐ)的，如渦流量計(ji)、質量流量計，由(yóu)于質量流量計(ji)價格昂貴，且高(gāo)溫狀态下精度(du)🔞喪失，故而又😍多(duō)以渦流量計計(jì)量🚩爲主。

基于伯(bo)努力方程原理(li)的蒸汽計量儀(yi)表，其流量計量(liang)方程式爲（1）：

其中(zhōng)：
Qf爲工況體積流(liu)量；
P爲差壓；
ρf爲工(gōng)況下介質密度(dù)；
σ爲流量系數；
k與(yu)介質黏度加工(gōng)精度有關系數(shù)；
τ爲介質膨脹系(xi)數。
　　公式（1）說明，一(yī)方面由于方程(chéng)式中存在着介(jiè)質蒸汽的🛀密度(dù)🈲ρf，因此🥵，計量儀表(biǎo)的标定在氧化(huà)鋁企業中是🈲個(gè)很麻煩👄而且往(wang)往🔅不準☎️确的，一(yī)般生産廠大都(dou)采用水标定，這(zhè)種方法标定出(chū)來的精度🐕，不代(dai)表測量㊙️蒸汽的(de)精度。另一方面(mian)由于方✔️程式（1）中(zhong)還有一個氣體(ti)的膨脹系數τ，對(dui)于不同♍的蒸汽(qì)，不同的壓力，不(bu)同㊙️的溫度條件(jian)下的膨脹系數(shù)都不盡相同，因(yīn)此，即使用壓縮(suo)空氣進行标定(ding)出來的精度也(yě)不代表測量蒸(zheng)汽的精度。
2渦街(jie)流量計工作原(yuán)理
渦街流量計(ji)是基于線性連(lián)續方程原理:

其(qí)中：
St斯特勞哈爾(ěr)數，無量綱；
v介質(zhi)流速；
f頻率Hz/S；
d迎流(liú)面寬度。
　　在這個(ge)公式（2）中有2個函(han)數，一個是流體(ti)流速v，另一個是(shi)斯特勞哈🥵爾數(shù)St，而斯特勞哈爾(er)數St是雷諾數Re的(de)函數，當🧑🏽‍🤝‍🧑🏻雷諾數(shù)Re到達20000後🌐，斯特勞(láo)哈爾數St就是一(yī)個常數。當渦街(jiē)流量計測量發(fa)生體形狀固定(dìng)，迎流面寬度就(jiu)一定，這樣一來(lai)，頻率僅僅取決(jué)于流體流速，是(shi)線性連續方程(chéng)，通過圖1示渦街(jiē)流量計測量模(mo)型推導🙇🏻，得到流(liú)量計量方程式(shi)（3）：

　　其中：St斯特勞哈(ha)爾數，無量綱；f頻(pín)率Hz/S；D流量計通徑(jìng)；d迎流面寬度。
　　渦(wo)街流量計是基(jī)于線性連續方(fang)程原理，隻要雷(léi)諾數大于20000，測♌量(liang)與流體的性質(zhì)無關，與密度、黏(nián)度等均無關。用(yong)水标定出來的(de)流量系數同樣(yang)适用于蒸汽計(jì)量，在常溫下标(biao)定出的流量系(xi)數同樣适用于(yú)低溫和高溫蒸(zheng)汽。這樣，渦街流(liú)量計更能适應(yīng)氧化鋁企業内(nèi)高低🎯壓、不同溫(wēn)度蒸汽計量的(de)需求。

　　K爲流量系(xi)數，含義是每升(shēng)流量由幾個脈(mò)沖表示，即是P/L，經(jing)過公式變換，實(shí)際運用中的渦(wo)街流量計計算(suàn)✌️公式（4）：

　　一般，渦街(jie)流量計的流量(liàng)系數，其實在設(she)計時就已經定(dìng)下🈲來了，但是每(měi)個生産廠都要(yao)對每一台流量(liàng)✍️計進行标😍定，就(jiu)是爲了檢驗制(zhì)造誤差。但不管(guǎn)這個數是什麽(me)數，标定合格了(le)的流量系數就(jiù)是正确計量的(de)常數，适用于不(bu)🔴同工況狀态的(de)蒸汽。
　　另外要注(zhù)意，從公式（4）可以(yi)看出，渦街流量(liang)計隻能測流體(ti)🌈的工況體積方(fang)，質量方和标準(zhǔn)體積方是根據(ju)密度或壓力溫(wen)度換算出來的(de)。
3氧化鋁生産中(zhōng)蒸汽計量設計(jì)選型
　　以表1爲例(li)，氧化鋁企業蒸(zhēng)汽需要計量點(diǎn)在8~10個左右，且✉️一(yi)般🌈均爲過熱蒸(zhēng)汽，數學模式爲(wei)二元函數，因此(ci)💘,設計時需要考(kao)慮壓力、溫度雙(shuāng)補償。
3.1工藝參數(shù)的選擇
　　設計選(xuǎn)型時要考慮的(de)因素包括：流量(liang)參數範圍、壓力(li)參㊙️數範😘圍、溫度(du)參數範圍，以流(liu)量選通徑。同時(shí)遵循如下原則(zé)：
（1）最高壓力情況(kuàng)下考慮最小流(liu)量是否在該通(tong)徑的工作範⚽圍(wei)之内；
（2）最低壓力(lì)情況下考慮最(zuì)大流量是否超(chao)出該通徑的☀️工(gong)作範圍之内；
另(lìng)外，最高溫度對(duì)應脈沖輸出時(shi)應考慮發生體(ti)寬度🔞的膨脹系(xì)🈲數，工況溫度條(tiáo)件下的流量系(xi)數Kt：

其中：
T爲工況(kuàng)溫度；K爲标準流(liú)量系數（一般在(zai)儀表銘牌上）。
3.2通(tong)徑的選擇
　　設計(jì)選型時，考慮到(dao)減少壓力損失(shi)，在進行蒸汽計(jì)量時，對流量下(xia)限有一定要求(qiu)，要根據蒸汽流(liú)量的大小來選(xuan)✌️取流量計的通(tōng)徑，而不能根據(ju)原管道内徑來(lai)選取流量計通(tōng)徑.
　　蒸汽流量計(ji)通徑選擇可以(yǐ)采用查表法及(jí)計算驗證。
　　查表(biǎo)法即是在産品(pin)樣本上，根據工(gōng)況壓力下蒸汽(qì)可測流✍️量範圍(wei)表查取流量通(tong)徑；然後計算驗(yan)證流速、雷諾數(shu)是否在一定範(fan)圍内。
（1）流速計算(suàn)：蒸汽流速範圍(wéi)一般2m/s~60m/s，最高應＜80m/s。

其(qí)中：V爲流速；Q爲體(ti)積流量：D爲流量(liàng)計通徑。
（2）雷諾數(shu)計算法：①最低流(liu)量時的雷諾數(shù)不得小于5000；②保證(zheng)💛精👨‍❤️‍👨度最低流量(liang)時的雷諾數不(bú)得小于20000。

　　其中：V爲(wèi)流速；ρ爲密度；μ介(jie)質黏度；D爲流量(liang)計通徑。
　　當然有(yǒu)的産品能提供(gong)計算機選型軟(ruan)件，直接把相關(guān)工🌈藝參數🔞輸入(ru)，就能得到理想(xiǎng)的結果。
3.3注意事(shi)項
（1）選擇信号輸(shu)出時建議使用(yong)脈沖（頻率）輸出(chu)方式，如果要求(qiú)輸出電流信号(hao)，轉換過程将喪(sàng)失±0.2%~0.4%精度。
（2）在氧化(huà)鋁企業中，蒸汽(qi)的溫度一般都(dōu)大于150℃，建議采用(yòng)分體♻️型渦街流(liu)量計，另外一定(ding)要考慮溫度和(hé)壓力補償問題(ti)。
4安裝要求
　　在氧(yǎng)化鋁企業蒸汽(qi)測量過程中，被(bèi)測蒸汽具有穩(wěn)定流态是保證(zhèng)渦街流量計精(jing)确測量的前提(tí)條件，要使渦街(jie)流量計的測量(liang)值更穩定、準确(que)，安裝時需注意(yì)以下幾點。
（1）安裝(zhuang)确保傳感器銘(ming)牌上的箭頭指(zhǐ)向與流體流向(xiang)✌️一👉緻。
（2）安裝建議(yì)遵循直管段的(de)要求，見表2，當現(xian)場無法滿足直(zhí)管段要求時，建(jiàn)議采用與渦街(jiē)流量計配套的(de)流量鎮流器。
表(biao)2氧化鋁企業蒸(zhēng)汽計量上下遊(you)特殊情況前後(hou)直

（3）安裝傳感器(qì)避開振動源或(huò)者在振動較小(xiao)的地方，遠🌏離🚶大(da)功率用電設備(bei)。
（4）安裝帶焊接時(shi)要注意搭鐵的(de)位置，防止壓電(dian)晶片♋的損✊壞😘，一(yi)般要件焊左搭(dā)左，焊右搭右。
5常(cháng)見問題及注意(yì)事項
5.1無流量有(yǒu)信号
　　首先檢測(ce)判斷是否有振(zhèn)動，如有輕微振(zhèn)動，處理方法👉是(shi)外部機械消振(zhen)措施，如用橡膠(jiao)軟接頭，橡膠軟(ruan)🔴墊等消振，用支(zhi)架固定管☂️道；或(huo)者是根據産品(pǐn)說明書調整參(can)數設置，消除振(zhen)動。如嚴重振動(dòng)，則是更改流量(liang)計安裝位置、加(jia)固管線、流量計(ji)前後加軟連接(jiē)❗。
　　其次檢測判斷(duàn)是否有50Hz工頻幹(gàn)擾通常采用頻(pín)率計測量或電(dian)🈲流值計算方法(fǎ)。這裏介紹電流(liu)值計算方法，計(ji)算公式（8）：

其中：
Qf體(ti)積方m3/h；Qm質量方Kg/h；ρ工(gong)況密度Kg/m3；Kt儀表流(liu)量系統.
如果計(ji)算出的結果是(shì)或者接近50Hz，可采(cai)取保證轉換㊙️器(qì)的外殼接地螺(luó)釘可靠接地或(huo)者把整個轉換(huan)器浮地。
5.2有流量(liàng)無信号
　　首先檢(jiǎn)測接線是否正(zhèng)确，供電電源的(de)電壓等級是否(fǒu)符合⚽要求，電源(yuan)極性是否接正(zhèng)确，分體式的還(hái)要檢測專用㊙️電(diàn)纜是否連接正(zhèng)确，再有就是檢(jiǎn)查發生體、轉換(huan)器是否損壞。
　　其(qi)次判斷實際工(gōng)藝蒸汽流量是(shi)否太小，判斷方(fāng)法是在靠近❄️流(liú)量計的管道旁(páng)有規律地連續(xù)敲擊,無論何種(zhǒng)型号的流量計(ji)均會出現流量(liàng)顯示。處理辦法(fǎ)就是更換通徑(jing)小一😄些的流量(liàng)計或在工藝條(tiáo)件允許的情況(kuang)下加大流量。
5.3流(liú)量不穩定
　　現場(chang)觀察流量計安(an)裝時墊片是否(fou)同心或伸人管(guan)道，工藝管道是(shì)否符合表2氧化(huà)鋁企業安裝要(yao)求或者産品說(shuō)明書的最大要(yào)求。處理辦法就(jiu)是正确選用配(pei)套墊片并正确(què)裝🤞配，更改流量(liàng)計安裝位置或(huo)加流量鎮流器(qì)。
6小結
　　渦街流量(liàng)計是基于線性(xing)連續方程原理(li)進行測量的新(xīn)型流量㊙️計，因具(jù)有良好的介質(zhi)适應能力，是節(jiē)流式流量計的(de)☁️理想替代産品(pin)。它可以測量氧(yang)化鋁企業高低(dī)壓蒸汽，在氧化(hua)鋁行業中廣🐆泛(fàn)應用。但隻😘有在(zai)正确設計、正确(què)選型以及正确(què)安裝的條件下(xia)才能保證其測(ce)量準确穩定，爲(wèi)降低氧化鋁能(néng)源消耗發揮其(qi)應有的作用。

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