[摘要]渦(wo)街流量計 在(zài)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(si)無意其🛀實違(wei)法的手段,緻(zhi)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(sù)上限，渦街流(liú)量計不能正(zheng)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(lai)控制蒸汽☀️流(liú)速以保證🐇渦(wo)街流量計♍正(zheng)常計量。
目前(qian)，渦街流量計(jì)廣泛運用在(zài)蒸汽計量上(shang)。渦街流量🆚計(jì)是一種發展(zhǎn)比較成熟的(de)流量計，其主(zhu)要優點有:無(wu)❓可動部件，結(jié)構簡單牢固(gu)，安裝方便，維(wei)護費用較低(di)，量程比一般(bān)在10:1以上,精度(du)也相對較高(gāo)，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(ji)。
在多年的檢(jiǎn)定工作中，發(fa)現有人使用(yong)了一個蒸汽(qi)渦街流量計(jì)🔴的漏洞，在保(bao)持渦街流量(liang)計計量管段(duàn)📞原封不動的(de)情況下，隻在(zai)蒸汽出口處(chù)做文章，即可(kě)✏️緻使渦街流(liú)量計計量嚴(yán)重偏小。
圖1中(zhōng)看到在渦街(jie)流量計計量(liàng)段,沒有任何(he)修改，而在其(qi)後的大型儲(chǔ)氣罐卻大有(you)文章。整個系(xi)統根據儲氣(qi)♈罐内壓力變(biàn)化來對前後(hòu)閥[]分别進行(hang)自動控🈚制，從(cóng)而進行-套❗充(chong)氣、放氣、再充(chong)氣、放氣的循(xún)環操作♋。整個(ge)循環過程是(shi):開始時，儲氣(qi)罐是空的，閥(fa)門1、閥門✉️2都關(guan)閉。然後閥門(men)1快速打🥰開，上(shang)遊0.8MPa的過和熱(re)蒸汽劇烈充(chōng)人空罐。然後(hòu)儲氣罐充氣(qi)✊漸滿，壓力升(shēng)高至--定壓力(lì)後，關閉閥門(men)1，打開閥門2，讓(ràng)儲氣🚶‍♀️罐中蒸(zheng)汽排出以供(gong)使用。這樣操(cāo)作的目的主(zhu)要是使大部(bu)分流過渦街(jie)流量🔅計的蒸(zheng)汽以極高流(liú)速通過。

爲什(shí)麽這樣會使(shǐ)蒸汽流速達(dá)到非常高的(de)程度呢👉?而渦(wō)街😘流量計在(zài)高流速下計(jì)量會有什麽(me)問題呢?
1分析(xi)蒸汽的流速(sù)
臨界壓力比(bi)是分析管内(nei)流動的一個(ge)重要數值，蒸(zhēng)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(zhi)比小于或等(deng)于臨界🍉壓力(lì)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(wèi)過熱蒸汽時(shí):k=1.3,?cr=0.546pcr稱爲:臨界壓(yā)力。
所以得到(dào):通過降低背(bèi)壓比，能讓通(tong)過蒸汽的流(liú)速提升📞到相(xiang)對于渦街流(liú)量計來說非(fei)常高的程度(dù),甚至達到音(yīn)速，過♉熱蒸汽(qi)音速可以達(da)到500m/s以上。
從熱(rè)網過來的蒸(zhēng)汽壓力一般(bān)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(qi)的臨界流原(yuan)理。蒸汽管道(dào)和容器💜的前(qián)後壓力比隻(zhī)要低于臨界(jiè)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(qì)罐内壓力按(àn)充氣階段📧中(zhōng)後期才逐漸(jian)升高到⛷️的0.4MPa來(lai)計算，背壓比(bǐ)爲0.5。也就是說(shuo)，在大部分蒸(zheng)汽通過階段(duàn)，背壓比都小(xiao)于0.546,蒸汽的流(liú)速都保持在(zai)音速，音速是(shi)👉大大超過渦(wo)街流量計測(ce)量流速🐪上限(xian)的。通過這樣(yang)一個辦法，即(jí)能大幅度提(ti)高通過渦街(jiē)流量計的蒸(zhēng)汽流速，緻使(shi)渦街流量計(ji)計量嚴😍重偏(pian)少。不法用戶(hu)㊙️還狡辯✏️，所有(you)計量器具都(dou)通過了國家(jiā)法定計量檢(jian)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(wen)題的。可以判(pàn)斷，介質的高(gāo)流速㊙️對渦街(jie)流量計的計(ji)量💋性能産生(sheng)了很大的影(yǐng)響緻使其計(ji)量不準。爲什(shí)麽這麽說呢(ne)?再來分析氣(qì)體的高流速(sù)對渦街流量(liàng)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(liú)體在漩渦發(fa)生體兩側交(jiāo)🎯替地分列出(chū)兩列有規律(lü)的交錯排列(lie)的漩渦⛱️，在定(ding)雷諾💘數範圍(wei)内，改漩💛渦的(de)頻率與漩渦(wō)發生體的幾(ji)何尺寸有關(guan)，所産生的漩(xuán)渦頻率f正比(bi)于流量，此頻(pín)率可由各種(zhong)傳感器檢出(chū)。

渦街流量計(jì)就是利用卡(ka)門渦街原理(lǐ)，得到如下關(guān)系

式中:b-阻流(liu)件的寬度，m;ū一(yi)流經流量計(ji)的流體平均(jun)流速，m/s;f一漩渦(wō)的頻率，Hz;Sr斯特(te)羅哈爾數(無(wu)量綱)。
斯特羅(luo)哈爾數爲無(wu)量綱參數，它(tā)與漩渦發生(sheng)體的形狀及(ji)雷🔅諾數有關(guān)。圖3所示爲三(sān)角柱漩渦發(fā)生體的斯特(tè)勞哈爾數.與(yǔ)管道雷諾數(shu)的關系。

由圖(tu)3可見，在ReD=2×104~7×10'6範圍(wéi)内，斯特勞哈(ha)爾數可視爲(wèi)常數。使用🈲的(de)渦💛街流🙇‍♀️量計(jì)都是在斯特(tè)勞哈爾數視(shi)爲常數的這(zhè)個範圍内設(shè)計的。因此使(shi)用渦街流量(liàng)計時--定要避(bi)免測量介🌈質(zhi)的雷📐諾數在(zài)🔞2×104~7×106這個範圍外(wai)，超過這個範(fàn)圍，斯特勞哈(hā)爾🏃‍♂️數不再是(shì)常數，渦街流(liu)量計測☂️得的(de)頻率與流速(sù)也不再是簡(jiǎn)單的正✊比關(guan)系。也就是說(shuo)，超過雷諾數(shu)2×104~7×106這個範圍，便(bian)違反了渦街(jiē)流量計的設(shè)計原理，這時(shi)候渦街流量(liang)計是不能正(zhèng)常計量🛀🏻的。因(yin)爲雷諾數與(yu)介質流速有(you)關，所以具體(tǐ)到介質流速(sù)的話🛀，對于蒸(zhēng)汽來說，渦街(jiē)流量計的流(liú)速測量範圍(wei)控制在5m/s~60m/s之間(jiān)，好的渦街流(liú)量計量程👄上(shàng)限最多再往(wǎng)上延伸🌈20%。因此(ci)在選型渦⭐街(jiē)流量計的口(kou)徑和流🧡量測(cè)量範圍時，要(yào)保證滿足這(zhè)個流速限定(dìng)。絕大部分渦(wo)街流💘量計對(dui)于高流速介(jie)質是沒有辦(ban)法計量的。所(suo)以上訴案例(lì)中，用普通渦(wō)街流量計去(qu)計量音⭐速下(xia)的蒸汽，得到(dào)的結果是完(wán)全不可👈信，不(bu)能用的。
渦街(jie)流量計是一(yi)種數字儀表(biǎo)，是通過傳感(gan)器來檢測漩(xuan)🍉渦頻率的。流(liú)量計的電氣(qi)性能必須要(yao)工作在适宜(yí)它的條件下(xia)。來🍓看看在高(gāo)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(wō)街流量計的(de)實驗🙇‍♀️4。該實驗(yan)在采用在線(xiàn)實時頻譜分(fen)析時發現:在(zai)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(yǒu)近一半的出(chū)現超過100m/s的高(gao)流速，更有甚(shèn)者，流速高達(da)180m/s。一般的渦街(jie)流量計在通(tong)過介質㊙️流速(su)過高時，會發(fa)生劇烈的漏(lòu)波現象，因☎️而(er)産生難💋以估(gu)算的誤差。

從(cong)圖4上看漏波(bō)的結果就是(shì)檢測到的脈(mò)沖不再連續(xu)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼，發生了漏缺(que)。所以這種情(qíng)況下，測量結(jie)果的趨勢是(shì)一💘般都是偏(piān)小。在高流速(sù)下，漩渦發生(shēng)體後的流🈚體(tǐ)運動更加複(fu)雜。渦街🐕傳感(gǎn)器檢測信号(hao)需要--定的清(qing)晰度，如🐪果流(liú)速過高，流場(chǎng)變得更加複(fu)‼️雜。此時傳感(gǎn)器将受到🏒嚴(yan)重幹擾，目标(biāo)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(dao)。
可以看到，高(gāo)流速下的渦(wo)街流量計的(de)漏波十分明(míng)顯，正是利用(yòng)☀️了渦街的這(zhe)個漏洞，讓渦(wo)街流量計在(zai)㊙️超高流速下(xià)大量漏波，緻(zhi)使最後得到(dào)的流量遠小(xiǎo)于實際流量(liàng)。
除了是上述(shù)案例中的裝(zhuang)置，還有一種(zhǒng)把蒸汽直接(jiē)放人水池🤟中(zhong)♻️加熱水的熱(rè)水站，采用了(le)手段這些都(dōu)是爲了設法(fǎ)讓蒸汽出口(kǒu)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼的壓力驟降(jiang),得到突然變(biàn)小的背壓比(bǐ)，以😄大大提高(gao)蒸汽的流速(su)。即使達不到(dào)音速，也遠高(gao)于渦街流量(liàng)計的🌈測量上(shang)限，導緻渦街(jie)🔞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(jie)流量計的測(ce)量範圍，管内(nei)❤️流速必須♈限(xiàn)定在渦街流(liu)量計的測量(liàng)範圍以内。
對(dui)于那些在後(hou)端搞壓力驟(zhòu)降提高蒸汽(qì)流速的，可以(yǐ)想辦法把蒸(zheng)汽流速限定(ding)在合理範圍(wei)内。比如采用(yong)限🔞流裝置，在(zài)渦街流量計(ji)後方管線上(shàng)安裝臨界流(liú)文丘裏噴嘴(zuǐ)。
當蒸汽通過(guo)臨界流文丘(qiu)裏噴嘴時，在(zài)噴嘴上、下遊(you)壓力比如果(guǒ)小于或等于(yú)該噴嘴的臨(lin)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(liu)量達到最大(da)。這時蒸汽的(de)質量流量不(bu)受下遊狀态(tai)變化的影響(xiang)。根據這個原(yuán)理，把臨界流(liu)文丘裏噴嘴(zui)安裝在可能(néng)會發生壓力(lì)驟降的管段(duan)前，就能穩穩(wěn)的限死上遊(yóu)通過渦街流(liu)量計的最大(da)流量了🌂。而選(xuǎn)用文丘裏噴(pēn)嘴的🚩原因是(shì)🚶‍♀️能夠減少壓(ya)力損失。

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