摘　要：旋(xuan)進流量(liàng)計 是速(su)度流量(liang)計的一(yi)種，基于(yu)漩渦進(jìn)動原理(li)。結合工(gong)程設計(ji)，針對幾(jǐ)種氣體(ti)和液體(ti)的流量(liang)計選型(xing)進行分(fen)析，分别(bié)研究了(le)同一流(liu)量工況(kuang)下不同(tóng)流量計(ji)的适用(yòng)性⛱️和優(you)缺點，并(bìng)得出下(xia)列結論(lùn)：旋進流(liu)量計能(neng)夠滿足(zu)大部分(fen)所列🌏出(chū)的流量(liàng)工況，而(ér)且精度(dù)較高、量(liàng)程範圍(wéi)較大、安(an)裝維護(hù)方便，但(dàn)不适合(hé)低流速(su)工況。
　　在(zài)石化裝(zhuang)置的工(gong)藝生産(chan)過程中(zhōng)，流量是(shi)一個非(fēi)常重⛱️要(yào)的過程(chéng)參數和(he)監控對(duì)象，流量(liàng)的測量(liang)顯得尤(yóu)爲重要(yào)。随着流(liu)量檢測(cè)技🔞術的(de)不斷發(fā)展，可供(gòng)選擇👌的(de)流量計(ji)很多。如(ru)何針對(duì)不同🐇工(gōng)況要求(qiu)，選擇合(he)适的流(liú)量計來(lái)滿足用(yòng)戶對精(jīng)度、維護(hù)量、可靠(kào)性、經濟(ji)性等要(yao)求。
　　早期(qi)的旋進(jìn)流量計(ji)在1967年由(you)德國FISCHERPORTER公(gōng)司發明(míng)。經過幾(jǐ)十年的(de)技術發(fa)展，此種(zhong)類流量(liàng)計已經(jing)從簡單(dān)的、僅能(neng)測量氣(qì)體流量(liàng)的單一(yī)功能，發(fā)展到可(kě)以應用(yong)于💋氣體(tǐ)、蒸汽和(hé)液體介(jie)質的流(liu)量測量(liàng)，并且可(kě)以帶溫(wēn)度、壓力(li)自🔞動補(bu)償，還可(kě)以進行(háng)🔅流量累(lei)計計量(liang)[1]的多種(zhong)功能。所(suǒ)輸出的(de)信号可(ke)以爲支(zhi)持HART協議(yì)的通訊(xun)信号、支(zhi)持RS485通訊(xùn)協議信(xin)号等。旋(xuan)進流量(liàng)計具有(you)精度高(gāo)、可靠性(xìng)好、壓力(li)損失較(jiào)小、對直(zhi)管段要(yao)求短、安(ān)裝維護(hu)❌方便等(deng)優點，可(kě)以适用(yong)于較爲(wei)廣泛的(de)流量檢(jiǎn)測場合(hé)。
1結構及(jí)工作原(yuán)理
1.1流量(liang)計的結(jié)構
　　旋進(jìn)流量計(jì)本體由(you)漩渦發(fā)生體（起(qǐ)旋器）、殼(ke)體、壓電(dian)傳感器(qi)和🧑🏽‍🤝‍🧑🏻整流(liu)器組成(cheng)，如圖1所(suǒ)示。
旋進(jìn)流量計(ji)剖面結(jie)構如圖(tú)2所示。

漩渦發(fa)生體（起(qǐ)旋器）：螺(luo)旋狀葉(yè)片安裝(zhuāng)在入口(kou)，用于産(chǎn)生漩渦(wo)流。
殼體(ti)：形狀類(lei)似于文(wen)丘裏管(guǎn)，用于産(chǎn)生二次(ci)漩渦。壓(ya)電傳感(gan)器🏃‍♂️：用于(yu)檢測漩(xuán)渦的振(zhèn)動頻率(lǜ)。振動頻(pín)率與流(liu)速成正(zheng)比。
整流(liú)器：安裝(zhuāng)在流量(liang)計出口(kǒu)，用于消(xiāo)除漩渦(wō)流，減少(shǎo)對下遊(you)🌈的影響(xiang)。

1.2工作原(yuán)理[1-3]
　　旋進(jin)流量計(jì)是速度(du)流量計(ji)的一種(zhong)，基于漩(xuán)渦進動(dong)現👄象進(jin)行計量(liàng)。流體進(jin)入漩渦(wō)發生體(ti)後産生(sheng)劇烈的(de)旋轉運(yùn)動形成(chéng)漩渦流(liu)。漩渦流(liu)加速，沿(yán)流動方(fāng)向經縮(suō)徑段，流(liú)動強度(du)增強。當(dāng)漩渦流(liu)進😘入擴(kuò)散段後(hou)，在導流(liu)體📐回流(liu)的作用(yong)下，該漩(xuan)渦産生(shēng)二🈲次旋(xuan)轉運動(dong)，即漩渦(wo)進🔞動。二(èr)次漩渦(wō)進動的(de)頻率與(yu)流體的(de)流速成(chéng)正比。因(yin)此漩渦(wō)的頻率(lü)可🐕以反(fan)映此流(liú)體的流(liú)速和流(liú)量大小(xiǎo)。如果測(cè)量設備(bei)内部采(cai)用最佳(jia)的設計(ji)，漩渦的(de)頻率将(jiang)在🌏較寬(kuan)的流量(liang)範圍内(nei)呈線性(xìng)。壓電傳(chuán)感器測(ce)到此頻(pin)率❄️後，将(jiāng)信号傳(chuán)輸到流(liu)量計傳(chuan)🌐感器進(jìn)行下遊(you)處理。
漩(xuan)渦進動(dong)頻率與(yu)介質流(liu)速成正(zhèng)比，與截(jie)流體幾(jǐ)何🌈尺寸(cùn)成反比(bǐ)。

式中
f——漩(xuán)渦進動(dong)頻率；
St——斯(si)特羅哈(hā)爾常數(shù)（通過實(shi)驗得到(dào)的無因(yīn)次數）；
v——流(liú)速；
d——截流(liú)體因數(shu)（由截流(liu)體幾何(hé)尺寸決(jue)定）。
以上(shàng)公式可(ke)得出，測(cè)量出漩(xuán)渦進動(dòng)頻率可(ke)測得流(liú)✉️體流速(sù)⛹🏻‍♀️和瞬㊙️時(shi)流量。
圖(tu)3表示出(chu)斯特羅(luó)哈爾常(cháng)數與雷(léi)諾Re的關(guan)系。曲線(xiàn)的線性(xing)區域對(duì)應的爲(wèi)旋進流(liú)量計的(de)測量範(fan)圍。

雷諾(nuò)數（Re）的計(ji)算：
Re=?ρ?/(2827×V×D)
式中(zhōng)
ρ——工作密(mi)度，kg/m3；
V——運動(dòng)黏度，m2/s；
D——管(guan)徑，m。
2工程(chéng)設計中(zhong)的選型(xíng)考慮
　　工(gōng)程設計(ji)中主要(yào)根據流(liú)量工況(kuàng)，按工藝(yi)要求（精(jīng)度‼️、測☎️量(liang)範圍、壓(ya)力損失(shi)等），從适(shi)用性、可(ke)靠性、安(an)裝方便(biàn)、經濟性(xìng)等💯方面(mian)考慮進(jìn)行流量(liàng)計的選(xuǎn)型。本文(wén)列舉的(de)旋進流(liu)量計爲(wei)某進口(kou)品牌🎯産(chan)品，并有(you)多種場(chang)合的應(ying)用。
2.1适用(yòng)性方面(mian)的考慮(lü)
（1）流體介(jiè)質旋進(jin)流量計(ji)适用于(yu)氣體、蒸(zheng)汽和液(ye)體介🔞質(zhì)。
（2）精度旋(xuan)進流量(liàng)計在最(zui)小雷諾(nuò)數Remin和最(zui)大流量(liàng)Qmax之間的(de)線性🧡範(fàn)圍測量(liàng)精度爲(wèi)≤±0.5%。
（3）流速旋(xuán)進流量(liang)計在測(ce)量介質(zhi)時，要考(kao)慮流速(su)不能過(guò)低🤞（具體(ti)以🏒廠家(jiā)計算爲(wei)準）。
（4）流量(liang)計口徑(jing)市場上(shàng)常見旋(xuan)進流量(liàng)計最大(dà)尺寸爲(wei)DN400，最小爲(wèi)DN15。流量計(jì)口徑的(de)選擇基(jī)于最大(dà)工作流(liú)量Qmax。建🔞議(yi)最大工(gong)作流量(liang)應大于(yu)該口徑(jing)允許量(liàng)程一半(ban)時的流(liu)量。可以(yǐ)選♈擇縮(suo)徑，但最(zui)大工作(zuo)流量不(bú)要低于(yu)該口徑(jìng)允許最(zuì)大量☀️程(cheng)時流量(liàng)的15%。
（5）材料(liào)的選擇(ze)
a.測量管(guan)材料通(tōng)常爲不(bú)鏽鋼316/316L，HastelloyC。
b.内(nèi)襯材料(liao)根據介(jie)質的腐(fu)蝕性、溫(wen)度等要(yào)求來選(xuan)擇具體(tǐ)材料。
PTFE（-55~260℃）
石(shi)墨（-55~280℃）
Kalrez（-20~275℃）
2.2安裝(zhuāng)和應用(yòng)
（1）被測介(jiè)質的流(liu)動方向(xiang)需要與(yǔ)流量計(jì)上的指(zhi)示方向(xiang)一緻📧。
（2）避(bì)免管路(lu)的機械(xie)振動（如(ru)有必要(yao)，安裝支(zhi)架）。
（3）選擇(zé)符合環(huan)境條件(jiàn)的流量(liàng)計。流量(liang)計周圍(wéi)不能有(yǒu)💁強❌烈磁(ci)場💰幹擾(rǎo)。
（4）輸送設(she)備的振(zhèn)動頻率(lü)不得在(zài)流量計(ji)的測量(liàng)頻率範(fan)圍以内(nei)🈲。可以使(shǐ)用适當(dāng)的阻尼(ni)裝置減(jiǎn)弱活塞(sai)泵或壓(yā)縮機輸(shu)送過程(cheng)中的交(jiao)替（脈動(dong)）流量。
（5）閥(fá)門通常(chang)布置在(zai)流量計(ji)的下遊(yóu)。如果通(tōng)過活塞(sāi)泵或壓(yā)縮機輸(shū)送測量(liang)介質（液(yè)體）壓力(lì)10bar[145psi]，當閥門(men)閉合時(shi)，可能會(huì)産生液(ye)壓振動(dòng)，這💃時閥(fá)門必須(xu)安裝在(zài)流量計(jì)上遊🔆，并(bing)且可能(neng)需要安(ān)裝合适(shi)的阻❓尼(ni)裝置（例(lì)如：空氣(qi)罐）。
（6）流量(liàng)計在測(ce)量液體(tǐ)時要避(bì)免氣穴(xué)現象的(de)産生。
（7）測(ce)量高溫(wēn)介質時(shi)
流量計(ji)在測量(liàng)>150℃的高溫(wen)介質時(shi)，傳感器(qi)的安裝(zhuang)必須是(shi)變送器(qi)朝向一(yi)側或📱朝(cháo)下，或者(zhě)采用分(fèn)體式安(an)裝。
（8）流量(liang)計傳感(gǎn)器帶保(bǎo)溫層時(shi)，考慮保(bao)溫層厚(hou)度，具體(ti)咨詢廠(chang)家。
2.3直管(guan)段要求(qiu)
　　流量計(ji)安裝直(zhí)管段要(yao)求滿足(zú)與否，直(zhi)接影響(xiǎng)流量🈲測(cè)量的穩(wen)定性和(hé)精度。旋(xuan)進流量(liang)計進出(chu)口直管(guǎn)段要求(qiú)見表1。從(cong)表1可知(zhi)💚，其直管(guan)段要求(qiu)并不高(gāo)，這一優(you)勢在舊(jiù)裝置擴(kuò)容改造(zào)的應用(yong)中尤爲(wèi)突出。

2.4多(duo)探頭的(de)選擇
　　基(ji)于旋進(jìn)流量計(jì)的漩渦(wo)特點，并(bing)在其本(běn)體尺寸(cùn)允許的(de)條件下(xià)，旋進流(liu)量計可(ke)以采用(yòng)多探頭(tóu)的測量(liàng)方式。這(zhè)種選擇(ze)爲用戶(hù)實現三(sān)取二流(liú)量聯鎖(suǒ)提供了(le)經濟可(ke)行的💚實(shí)施方⭐案(an)。
3應用分(fèn)析
　　适用(yòng)于氣體(tǐ)、蒸汽和(he)液體介(jiè)質測量(liang)的流量(liàng)計有多(duō)種可選(xuǎn)♌，在此選(xuan)擇精度(dù)較好的(de)4種流量(liàng)計與旋(xuan)進流量(liang)計做對(duì)比，主要(yao)針對測(cè)量範圍(wei)、精度和(he)壓損是(shì)否符合(hé)工藝條(tiáo)件❌進行(hang)對比分(fèn)析👈。所選(xuǎn)流❄️量計(ji)如下，均(jun)爲在國(guo)内外石(shi)化裝🚶‍♀️置(zhì)上有多(duō)年應用(yòng)的⛹🏻‍♀️國外(wai)産品。
旋(xuan)進流量(liàng)計（精度(dù)爲液體(ti)±0.5%，氣體±5%）
（精(jīng)度爲液(ye)體±0.75%，氣體(ti)±0.9%）
渦街流(liu)量計 科(ke)裏奧 利(li)質量流(liú)量計（精(jing)度爲液(yè)體±0.075%~0.1%，氣體(ti)±0.5%）
熱式質(zhì)量流量(liàng)計 （精度(du)爲±0.5%，主要(yào)測氣體(tǐ)介質）
電(dian)磁流量(liàng)計 （精度(du)±0.5%，主要測(cè)量導電(dian)類液體(ti)）
　　以上渦(wo)街流量(liang)計的精(jīng)度低于(yú)其他流(liu)量計，但(dàn)是也屬(shu)🏒于精度(dù)較好且(qiě)常用的(de)流量計(jì)。并且由(you)于渦街(jiē)流量計(ji)和旋進(jìn)流量計(jì)的原😄理(lǐ)類似，在(zài)下列對(duì)比中渦(wō)街流量(liang)計的精(jīng)度雖然(ran)不能達(da)到本文(wén)所列的(de)工藝條(tiao)件，但可(ke)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻以對比(bi)渦街流(liu)量計和(hé)旋進流(liu)量計的(de)測💘量範(fan)圍和壓(yā)🏃‍♀️損。
3.1氣體(tǐ)測量
（1）當(dang)測量介(jie)質爲氫(qīng)氣，工藝(yi)要求精(jīng)度高時(shí)，不能低(dī)于±0.5%。市場(chǎng)上測㊙️量(liàng)氣體精(jīng)度較好(hao)的流量(liang)計有熱(re)式質量(liang)流量計(jì)和科裏(li)奧利質(zhì)量🚶流量(liàng)計（我們(men)選擇測(cè)量氣體(tǐ)精度爲(wei)±0.5%的産品(pin)），這裏選(xuan)擇這💔2種(zhong)流量計(jì)與旋進(jìn)流量計(jì)做對比(bi)。表2爲工(gōng)藝條件(jiàn)，表3~表5爲(wei)3種流量(liàng)計的選(xuan)㊙️型後的(de)量程💋範(fan)圍和壓(ya)力損失(shi)，通過表(biao)6對比流(liú)量計是(shì)否滿足(zú)工藝條(tiao)件。



　　通過(guò)以上對(dui)比，可知(zhi)旋進流(liu)量計在(zai)流速大(dà)于一定(ding)值♍時，測(ce)量時的(de)精度和(hé)流量範(fan)圍可以(yi)與科裏(li)奧利質(zhi)量流量(liàng)🔞計和🔱熱(rè)式質量(liàng)流量計(jì)相媲美(mei)。但是在(zài)流速很(hen)小的情(qing)況✨下，旋(xuán)進🙇🏻流量(liàng)計🧑🏽‍🤝‍🧑🏻與這(zhè)兩種流(liu)量計相(xiàng)比則遜(xun)色很多(duo)。
　　這3種流(liu)量計在(zai)價格方(fang)面，科裏(lǐ)奧利質(zhì)量流量(liang)計是旋(xuán)進⛱️流🔅量(liàng)計價格(gé)的3~5倍。熱(rè)式質量(liàng)流量計(ji)和科裏(li)奧🐇利質(zhì)量流量(liàng)計針對(duì)🈲不同🔞工(gōng)況下的(de)應用選(xuan)型，在價(jià)🌂格方面(miàn)🔱各有優(yōu)勢。
（2）測量(liàng)介質爲(wèi)氣體（除(chu)氫氣外(wài)）時，在此(cǐ)選擇旋(xuan)進流量(liàng)🈲計🌈（精度(du)爲氣體(tǐ)±0.5%）、渦街流(liú)量計（精(jing)度爲氣(qi)體±0.9%）和科(ke)裏奧利(lì)質量流(liu)量計（精(jing)度爲氣(qi)🔅體±0.5%）做對(dui)比分析(xī)，以下主(zhǔ)要對比(bǐ)3種🈲流量(liàng)計的測(cè)量🈲範圍(wéi)（3種🧑🏾‍🤝‍🧑🏼流量(liang)計都爲(wèi)同一品(pǐn)牌産品(pin)）。表7爲工(gōng)藝條☂️件(jiàn)，表8~表10爲(wei)3種流量(liang)計的選(xuan)型後的(de)量程範(fan)圍和壓(yā)力損失(shi)，通過表(biǎo)11對比流(liu)量計是(shi)否滿足(zú)工藝條(tiao)❌件。

　　通過(guò)列表可(ke)以看出(chu)旋進流(liú)量計在(zai)測量氣(qì)體時，保(bao)證精✔️度(du)±0.5%的♻️情🤞況(kuàng)下，量程(chéng)比較大(da)，可以滿(man)足1∶30的量(liàng)程比。
3.2測(ce)量介質(zhi)爲液體(tǐ)
　　測量液(yè)體時，選(xuan)擇旋進(jin)流量計(jì)（精度爲(wei)液體±0.5%）、渦(wō)街流量(liang)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻計（精度(du)💃爲液體(tǐ)±0.75%）、科裏奧(ào)利質量(liang)流量計(ji)（精度爲(wei)液體±0.1%）和(he)電磁🚶‍♀️流(liu)量計（精(jīng)度爲液(yè)體±0.5%）進行(hang)對比分(fen)析。表12爲(wèi)工藝條(tiao)件，表13~表(biao)16爲3種流(liu)量計的(de)選型後(hòu)🎯的量程(chéng)範圍和(hé)壓力損(sun)失，通過(guo)表17的對(duì)比，可知(zhī)流量計(jì)是否滿(man)足工藝(yì)條件要(yao)求。



　　通過(guò)以上比(bǐ)較，可知(zhī)旋進流(liu)量計在(zài)測量液(ye)體時也(ye)有很大(dà)的優勢(shi)，量程比(bi)大，精度(du)較高，還(hái)可以測(ce)量非🙇🏻導(dǎo)電類類(lèi)液體。
在(zài)産品的(de)價格方(fang)面，以渦(wō)街流量(liang)計的價(jia)格作爲(wei)标準來(lai)衡量，科(ke)裏奧利(li)流量計(jì)（精度液(ye)體爲±0.1%.氣(qì)體±0.5%）是渦(wo)街的3~5倍(bèi)左右，旋(xuán)進流量(liang)計❤️是渦(wō)街流量(liang)計的1.3~1.7倍(bèi)左右，電(diàn)磁流量(liang)計是🈲渦(wō)街流🐪量(liang)計的0.8~1倍(bei)左右（以(yǐ)上4種流(liu)量計價(jià)格均以(yǐ)同一廠(chǎng)家産品(pǐn)的價格(ge)作爲基(ji)礎）。
4結束(shù)語
　　旋進(jìn)流量計(ji)精度（±0.5%）較(jiào)高，可以(yi)滿足大(dà)多數應(ying)用場合(hé)🌈的測量(liang)要求；可(kě)達1：30的量(liàng)程比，滿(mǎn)足寬測(ce)量範圍(wei)的應❗用(yòng)；直管段(duan)要求不(bu)高，在工(gōng)藝裝置(zhì)配管緊(jǐn)湊的場(chǎng)合🙇🏻，應用(yòng)優🏃‍♂️勢明(ming)顯♉。尤其(qí)在可實(shí)現多探(tan)頭傳感(gǎn)器應用(yòng)方面，爲(wèi)安全儀(yí)表系❤️統(tǒng)流量測(ce)量子系(xi)統的可(ke)靠性/可(kě)用性冗(rong)餘架構(gòu)設計提(ti)🥵供了一(yī)種便利(li)的實施(shi)方案，具(ju)有較爲(wei)突出的(de)優勢。

以(yi)上内容(rong)源于網(wǎng)絡，如有(you)侵權聯(lian)系即删(shan)除!