摘要：天然氣是一(yī)種多組分複雜的(de)混合氣體,其流🏃‍♂️量(liàng)的計量☁️過去采用(yong)同心直角 孔闆差(chà)壓式流量計 測量(liang)方式,由于多種因(yīn)素易引起測量誤(wù)差。從智能型渦街(jiē)流量計 簡單的工(gōng)作原理,使用實例(li)介紹應用渦街流(liu)量計測量✍️天然氣(qi)流量,提高天然氣(qi)計量的精度。
1前言(yan)
　　合成氨裝置進入(rù)生産界區的燃料(liao)氣和原料氣的流(liú)量測量,采用的流(liu)量計是節流元件(jiàn)爲标準孔闆👄和均(jun1)速流⛷️量管🔴的差壓(ya)式流量計。由于天(tiān)然氣是一♍種複雜(za)的多組分的氣體(ti)混合物,天然氣輸(shū)送中夾👌帶的雜質(zhì)和水份,常常會造(zào)成孔闆結碳髒物(wù),均速❌流量管靜動(dong)壓孔堵塞,加之裝(zhuang)置本身的精度低(dī),很難使天然氣的(de)流量測量準确可(kě)靠。
　　智能型渦街流(liu)量計(又稱漩渦流(liu)量計),是一種新型(xing)的.流量儀💚表,從70年(nián)代末出現至今,相(xiang)維出現了熱敏式(shi)壓敏式應力式超(chao)聲式電容式等各(ge)種形式的儀🈲表,随(suí)着科學技術的日(ri)新月異,渦街流🙇🏻量(liàng)計的發展速度也(yě)是非常驚人的。
2渦(wo)街流量計測量原(yuán)理及應用
　　智能型(xing)渦街流量計是利(li)用流體力學中卡(kǎ)門渦街的原理制(zhi)作的一種儀表,其(qi)原理如圖1,圖2所示(shì),當在流體流動的(de)管道中放入👄一個(ge)柱體障礙物(漩渦(wo)發🐇生體)時,在發生(shēng)體下遊的兩側就(jiù)會交👈替地産生漩(xuan)渦,這些漩渦就是(shì)卡門漩渦，也稱卡(kǎ)門渦街。對于 渦街(jie)流量計 ,在一定雷(lei)諾數範圍内(2×104~7×106)内,下(xià)列方程成立:
f=St×v/d
式中(zhōng)
f:發生體一側産生(sheng)的卡門渦街頻率(lü)
St:斯特勞哈爾數(無(wú)量綱數)
v:流體的流(liú)速
d:漩渦發生體的(de)寬度

　　St的值與漩渦(wo)發生體寬度d和雷(lei)諾數Re有關。當雷諾(nuò)數Re<2×106情況下,St爲變✊數(shù);當Re在2×104~7×106的範圍内,St值(zhí)基本保持不變,這(zhè)段範圍爲流量計(ji)的🌈正常測量範圍(wei)。在漩渦發生體❗寬(kuān)度d和斯特勞哈爾(er)數St爲定值時,漩渦(wō)産生的頻率f與流(liu)體的平均流速V成(cheng)正比,因此,可以從(cong)🔞漩渦産生🐇的頻率(lü)f求出流體的平均(jun1)流速V。
　　由于漩渦流(liu)量計的管道内插(cha)有漩渦發生體,因(yīn)此在漩🏃‍♂️渦💯發生體(tǐ)處的流速與管道(dào)内其他部位的平(píng)🈲均流速不同,根據(ju)流體連續方程:Q=V1A1=V2A2
式(shì)中Q:通過流量計的(de)流體流量
A1:流量計(ji)管道的載面積.
V1:流(liú)量計管道内流體(ti)的平均流速
A2:漩渦(wo)發生體處管道的(de)截面積
V2:漩渦發生(shēng)體處管道内流體(tǐ)的平均流速
設:A2/A1=m
當(dang)d/D<0.35時，可近似認爲:
m=1-1.25d/D
式(shì)中d:漩渦發生體寬(kuan)度
D:流量計管道内(nei)徑
整理f=StV/d;Q=V;A2=V2A2；
m=1-1.25d/D;
得到:Q=πD2/4×1/St×d(1-1.25d/D)×f
令:K=1/[πrD2/4.1/St×d(1-1.25d/D)]
則(ze):Q=f/k
式中:K爲流量計的(de)流量系數,其物理(lǐ)意義是每升流體(tǐ)🔅的脈沖數。
　　當流量(liàng)計的管道内徑D和(hé)漩渦發生體寬度(dù)d爲确定值時,K值随(suí)之而确定。從Q=f/K可知(zhī):在一定的雷諾數(shù)Re範圍内,流量Q與漩(xuan)渦的頻率f成線性(xìng)關系,隻要測量出(chu)漩渦的頻率f就能(néng)求得流㊙️過流量✌️計(ji)管道流體的體積(ji)✔️流量Q。漩渦流量計(ji)用一個有壓電元(yuán)件的傳感器組⭕件(jiàn)來測量交✊替作用(yòng)于發生體的應力(li)而産生的漩‼️渦頻(pín)率f。
　　對渦街流量計(ji)的安裝要求,與一(yī)般 孔闆流量計 的(de)安裝要求有許多(duo)相同,流體流向要(yào)與流量計标示🏃‍♂️一(yi)緻🌏。夾💘持型渦街流(liu)量計,要把儀器的(de)口徑對準鄰近管(guan)道的内孔,這一點(dian)很重要,否則将影(yǐng)響測量準确。安🌈裝(zhuāng)正确無誤後,将流(liú)量計的有關參數(shù)設置好,即可投入(ru)使用。YF100型(E型)YEQFLO(渦街流(liu)量計)是一種新穎(yǐng)的🏃‍♀️智能型流量計(ji),由于功能齊全,該(gāi)儀表可用标準的(de)🏒遙控通信和♈現場(chang)本機通信,先進的(de)通信功能使你可(kě)通過控制室“CTM-XL”或“μXL”操(cao)作面闆,或用現場(chang)顯示器本機手持(chi)電腦終端(BT200)來監🍉控(kòng)運行情況和設🏃🏻定(dìng)參數。一旦💛選定要(yào)測量的流體後,儀(yi)表所要求的僅僅(jin)是⛹🏻‍♀️實際需要的那(nà)些參數,并且簡單(dan)方便易操作。其主(zhu)要參數的設置如(rú)圖3所示。
　　從圖3中可(kě)以看出,該流量計(ji)的測量流體可是(shi)液體、氣體和蒸汽(qi),并且可作質量型(xing)流量測量,或工作(zuò)狀🐇況下的體積流(liu)量測量與标準狀(zhuang)況下的體積流量(liang)測量。

　　工藝生産上(shang)已習慣于用标準(zhǔn)狀況下的體積流(liú)量來操作㊙️和🔞進🌈行(háng)物料平衡計算，加(jiā)之天然氣這種多(duō)組分🔞的氣體混合(hé)物,質量測量中要(yao)求的介質密度☁️和(hé)粘度非常确切的(de)數值難于實現,在(zai)實際使用上采用(yong)了标🔴準狀況氣體(tǐ)體積流🧑🏽‍🤝‍🧑🏻量測量的(de)方式。
　　流量計的測(ce)量是基于Q=f/k公式,這(zhe)裏Q是天然氣在實(shí)際工作壓力和⛷️溫(wen)度下的體積流量(liang),換算.到标準狀态(tài)下的體積流量應(yīng)爲🏃‍♀️:
Q棟=P/Pn×(Tn+273.15)/(Tr+273.15)×QvK
　　這是普遍應(yīng)用的測量方法,從(cong)上式看,測量的累(lèi)積是在㊙️一定工作(zuò)時間内的平均溫(wen)度和平均壓力折(she)算到🌈标準♌狀态下(xia)的體積,爲保證流(liú)量累積量的準确(que),必須進行在線實(shi)時溫度壓力測量(liàng),是通過DCS内部運算(suàn)功能來實現其溫(wen)度壓力補償的,補(bu)償方式爲🤩:

3渦街流(liu)量計與差壓式流(liú)量計的比較，
　　天然(ran)氣流量測量,過去(qù)全部采用的是孔(kǒng)闆取壓,近年選用(yòng)🌈了⛱️渦街流量計測(ce)量天然氣流量，表(biao)2是渦街🍓流量計與(yu)差壓❄️式流👉量計的(de)主要性能比較,同(tóng)時表明了爲🔞什麽(me)要選用渦街流量(liàng)計來測‼️量天然氣(qi)，

　　智能型渦街流量(liang)計結構簡單,檢測(cè)元件不接觸介質(zhì),可測腐蝕性、較髒(zang)介質,無運動件,可(ke)靠性高,耐用🥵性強(qiang),使用命壽命長，基(ji)本上無需維護,在(zai)天然氣流量測量(liàng)上得到了很好的(de)應用,大有全部取(qǔ)代孔闆式差壓計(jì)測量天然氣的趨(qu)勢。但天然氣是一(yi)種較爲複雜的多(duō)組份的氣體,引起(qi)測量誤差的因素(su)比較多。加之使用(yòng)渦街流量計的時(shi)間不長,需要收集(ji)有關數據,用大量(liang)🐪的實際工作去驗(yàn)證确定,積累經驗(yan),使渦街流量計在(zai)計量天然氣上更(gèng)加準确,更加完善(shàn),發揮其全部功能(néng)。

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