摘要:針對(duì)目前應力(lì)式渦街流(liú)量計 在國(guó)内石化行(hang)業使用中(zhōng)存在的一(yī)些問題，介(jie)紹了該流(liú)量計🌈的測(ce)量原理和(hé)組成結構(gou)，指出渦街(jie)發生體的(de)幾何結構(gou)、尺寸直接(jie)影響儀表(biǎo)K系數标定(dìng)結果。從實(shi)際使用的(de)角度分析(xī)了介質的(de)流動狀況(kuàng)及潔淨程(cheng)度、溫度等(deng)因素變化(huà)對儀表K系(xì)數的影響(xiang)，并提出相(xiàng)應對策。讨(tao)論了安裝(zhuang)環境、工藝(yi)條件以及(ji)管線🔴配置(zhì)等方面🐇應(yīng)注意的問(wen)題，介🌈紹了(le) 渦街流量(liàng)計 投入使(shi)用前在現(xian)場的測試(shi)與調試方(fāng)法。
　　渦街流(liu)量計是20世(shì)紀70年代發(fa)展起來的(de)一種新型(xíng)流量測🔞量(liàng)儀表🔴，首先(xiān)在城市供(gòng)水系統中(zhong)得到應用(yòng)和發展，後(hou)逐步進入(ru)煉油化工(gōng)系統。渦街(jie)流量計結(jié)構簡單牢(lao)固，安裝維(wéi)護方✍️便。與(yǔ)孔闆流量(liàng)計相比，量(liàng)程♉範圍大(dà)可達10:1至20:1),壓(yā)力損失小(xiǎo)的爲孔闆(pan)流量計的(de)1/4-1/2)，精🐅度較高(gāo)一般爲測(cè)量值的±1%至(zhi)±2%),适用于液(ye)體、氣體和(hé)蒸汽等多(duō)種介質的(de)測量。在一(yī)定的雷諾(nuò)數範圍内(nèi)，輸出信号(hao)不🏃‍♂️受流體(tǐ)👌物性溫度(dù)、壓力、組分(fèn)、粘度)的影(yǐng)響,已被各(ge)行各業所(suo)廣泛地采(cǎi)用。
　　某煉油(yóu)廠近年來(lai)先後在70多(duo)個水、蒸汽(qì)、可燃氣體(ti)等計量回(hui)路📐中,使用(yong)了不同型(xing)号的國産(chan)和進口應(ying)力式渦街(jiē)流⭕量計🍉。渦(wō)街流量計(jì)具有其他(tā)流量計所(suo)不🈲具備的(de)許多優💁點(diǎn)，從開發到(dào)大量生産(chǎn)投放市場(chǎng)僅20餘年，目(mù)前仍處于(yú)發展階段(duàn)，從理論和(hé)實踐上來(lai)看,基礎都(dōu)較差⚽，在日(rì)常使用中(zhong)還存在較(jiao)多的問題(ti)。通過分析(xī)應力☀️式🌏渦(wō)街流量計(ji)的測量原(yuan)理與結構(gòu)，進一步讨(tao)論在使用(yong)中存在㊙️的(de)問題與成(cheng)因以及相(xiàng)應的對策(ce)。
1.測量原理(li)與結構
　　渦(wo)街流量計(jì)是利用卡(kǎ)門渦街原(yuán)理進行測(cè)量的。實驗(yan)⛹🏻‍♀️證明卡門(men)渦街的釋(shì)放頻率與(yu)流體的流(liú)動速度和(he)柱狀體的(de)特🐪征寬度(dù)有關。卡門(mén)渦街釋放(fàng)頻率與流(liu)速成正比(bǐ)，因此通過(guò)測量卡門(mén)渦街頻率(lü)可以求得(de)瞬時流量(liang)值。
　　對于儀(yí)表内部形(xing)式固定的(de)渦街流量(liang)計，儀表管(guan)道内徑、旋(xuan)渦發生體(tǐ)特征尺寸(cùn)及斯特勞(láo)哈爾數已(yǐ)定，儀表系(xì)數是确定(dìng)的。因此,隻(zhi)要正确測(ce)得渦街頻(pín)率🥰，就可以(yi)正确地⚽測(cè)量管道中(zhong)介質的體(ti)積流量。
　　應(yīng)力式渦街(jie)流量計通(tong)常由旋渦(wo)發生體、檢(jian)測元件、儀(yi)表表體💰和(he)轉換器四(sì)個部分組(zu)成。金陵石(shi)化南京煉(liàn)油廠使用(yong)的應力式(shi)渦街流量(liang)計均采用(yòng)三角柱旋(xuán)渦發生體(ti)該形狀的(de)旋渦發生(sheng)體是目前(qian)應用最❄️爲(wèi)廣泛的一(yi)種),旋渦頻(pin)率是利用(yong)封裝在🔴旋(xuan)渦發生💋體(ti)内部的壓(yā)🥵電晶體作(zuò)爲💘檢測元(yuan)件，借以感(gan)受旋渦分(fèn)離時交替(ti)💃🏻作⭕用于旋(xuán)渦發生體(tǐ)上不斷變(biàn)化的橫向(xiàng)升力，升力(lì)的變化頻(pin)率就是旋(xuán)渦頻率。
根(gen)據壓電效(xiào)應原理，壓(yā)電晶體上(shang)産生的電(dian)荷強度與(yu)橫🚩向🌐升力(li)成正比，即(jí)在旋渦發(fa)生體的形(xing)狀、尺寸以(yǐ)及支承方(fang)式一定的(de)情況下，壓(ya)電電荷強(qiang)度與被🏃🏻測(ce)介質的密(mì)度和流速(sù)的平方成(chéng)正比。
　　應力(lì)式渦街流(liu)量計分爲(wèi)滿管式和(hé)插入式兩(liang)種:滿管式(shì)有法蘭💃🏻型(xíng)、夾持型兩(liǎng)種安裝類(lei)型;插入式(shi)可帶🧡球閥(fá)🐉或不帶球(qiu)閥安裝。
　　不(bú)同廠家的(de)轉換器電(dian)路也不同(tóng)，但其基本(běn)功能及思(sī)路☁️是一緻(zhì)的。交變電(diàn)荷信号被(bèi)檢出後，首(shou)先經高阻(zu)抗電荷放(fàng)大器進行(hang)放大,再經(jīng)噪聲濾波(bo),并由斯🈲密(mì)特觸發器(qì)檢波及整(zheng)形，其頻率(lǜ)信号即可(ke)直接作爲(wei).信号輸出(chu);也可根據(jù)用戶要求(qiu)進行f/V和V/f的(de)轉換，産生(shēng)與頻率成(cheng)正比的4-20mA模(mó)拟信号輸(shu)出。
2問題及(jí)對策
(1)僅表(biǎo)系數K的标(biāo)定及其影(yǐng)響因素與(yǔ)對策儀表(biao)系數K雖然(rán)受流體流(liu)速和粘度(du)等的影響(xiang)，但産生影(ying)響效果的(de)卻是㊙️這些(xiē)參數的組(zu)合一雷諾(nuò)數Re,它決定(ding)了儀👣表系(xi)數🍉K的線性(xing)範圍。
　　當Re≥2x104時(shi)，在理論上(shàng)儀表系數(shu)K是一個僅(jǐn)由儀表幾(jǐ)何結構、尺(chi)寸🐉所👨‍❤️‍👨決定(ding)的常數,不(bu)受流體溫(wēn)度、壓力、密(mi)度、粘度、成(cheng)分等性質(zhi)㊙️變化的影(yǐng)響，對于各(gè)種液體、氣(qi)體、蒸汽都(dōu)有相同的(de)數值。所以(yǐ)，理論上儀(yí)表的标定(dìng)系數在基(jī)本誤差範(fan)圍内保持(chí)一緻🌈，具有(you)通用性。
　　由(you)于目前國(guó)内許多生(sheng)産廠家生(sheng)産方式不(bú)規範，無💜标(biao)定條件，使(shǐ)得生産的(de)渦街流量(liàng)計的K值無(wu)法得到保(bǎo)證且與🥰實(shí)際值相差(chà)較🈚大。實際(jì)使用中，影(yǐng)響儀表系(xi)數的😄因素(su)及解決方(fang)法叙述如(rú)下:
①流速和(he)粘度的變(bian)化
　　工業管(guǎn)道中絕大(da)多數流體(tǐ)Re>2x104，滿足渦街(jiē)流量計的(de)正常測量(liàng)範圍。如因(yin)某種原因(yīn)👌使流體的(de)流😍速降低(di)和成)運動(dòng)粘度升高(gao)，都将導緻(zhi)Re下降。當Re<2x104時(shí)，K值會發生(shēng)較大的變(biàn)化，出現了(le)非線性誤(wu)差。這在儀(yí)表選型、安(ān)裝㊙️上可以(yi)通過縮管(guan)來提高流(liú)速以增大(da)Re值。當管徑(jìng)縮小爲原(yuan)🐇來的1/n,Re可提(ti)高n倍。其次(ci)✊,因液體運(yun)動粘度是(shi)溫度的函(hán)數，當溫度(dù)升高時粘(zhān)🙇🏻度下降，同(tóng)樣可🐪使Re增(zēng)大，從而确(què)保正常流(liu)量落🌈在儀(yí)表量程下(xià)限之上♻️。
②堆(dui)積
　　如果被(bèi)測介質中(zhong)存在粘性(xìng)顆粒物質(zhi)或夾雜較(jiào)多纖🈲維狀(zhuang)物質，則可(kě)能會逐漸(jian)堆積在三(sān)角柱發生(shēng)體迎流🔱面(miàn)上⭐,使其⛱️幾(jǐ)何形狀尺(chi)寸發生變(biàn)化,使儀表(biǎo)系數K也随(suí)之變化,産(chǎn)生附加測(ce)量誤差。爲(wei)了減小這(zhe)個誤差，在(zài)條件允許(xǔ)的情況下(xia),可定期清(qīng)除堆積物(wù)或對被測(ce)介質🌏進行(hang)預處理。
③磨(mó)損
　　如果三(sān)角柱發生(shēng)體兩棱邊(bian)因某種被(bèi)測介質作(zuò)用而受到(dao)⭕磨損🙇🏻，雖然(ran)儀表系數(shù)K對邊緣尖(jiān)銳度的變(biàn)化不像孔(kong)闆流量計(jì)那🧑🏽‍🤝‍🧑🏻樣敏感(gan)，但也會引(yǐn)起附加誤(wù)差。這就要(yào)求定期🤞校(xiào)驗或更換(huan)一次表。
④溫(wēn)度變化
　　儀(yi)表系數K通(tōng)常在常溫(wen)20℃左右)下标(biāo)定,如果被(bei)測介質的(de)溫度🧡較❓高(gao)❗或較低,與(yǔ)常溫相差(cha)較大，造成(cheng)流通面🐕積(jī)變化而❗引(yin)起附加誤(wu)差，因此對(dui)儀表系數(shù)K必須進行(háng)補償修正(zhèng)。根據固體(ti)熱膨脹✏️定(ding)律可得到(dao)修正系數(shù)K,的表達式(shi):
Kt,=1-ax10-5(t-20)
　　式中:t-被測(cè)流體的溫(wen)度;a-儀表發(fā)生體材質(zhì)對應的系(xì)數(不鏽鋼(gāng)、鑄鐵a=4.88,哈氏(shì)合金鋼C2a=3.40,钛(tai)a=2.62)。
修正後的(de)儀表系數(shù)爲
K'=KtK=K[1-ax10-5(t-20)]
計算表(biao)明，當t>100℃或t<100℃時(shí),有必要.進(jin)行此項修(xiū)正。
(2)安裝中(zhong)存在的問(wen)題及其對(duì)策
　　應力式(shi)渦街流量(liàng)計是依據(jù)流體力學(xue)振動現象(xiang)中☔振🥰動😍頻(pin)率與流速(sù)的對應關(guān)系工作。它(ta)對管道流(liu)速分布畸(jī)變、流動🆚脈(mo)動及旋轉(zhuan)流十分敏(mǐn)感，同時由(you)于其感.測(cè)元件爲壓(ya)電晶體，各(ge)種機械振(zhèn)動對輸出(chū)信号幹擾(rao)較大,僅表(biǎo)抗振性差(cha)。因此現場(chǎng)安☁️裝條件(jian)要求較高(gāo)。
　　爲了達到(dào)測量精度(du)，渦街流量(liang)計必須保(bao)證一定的(de)前後直管(guan)段,并盡量(liang)避免在靠(kào)近調節閥(fa)、半開閥和(hé).截止閥後(hòu)安裝流量(liàng)計;測壓點(diǎn)和測溫點(diǎn)應分别在(zài)下遊側⭐距(jù)流量☎️計中(zhong)心線3.5D~5.5D和6D-8D;。
　　渦(wo)街流量計(jì)的表體安(ān)裝不良，如(rú)接管偏大(da)、偏小、偏移(yi)有台階)或(huo)墊片突入(ru)管道都會(hui)引起測量(liàng)誤差。配管(guǎn)内徑一般(ban)應等于或(huò)略大于流(liu)量計的内(nèi)徑。如配🚶管(guǎn)的實際内(nei)徑🙇🏻略小于(yu)🈚流量計的(de)内徑5%以内(nei)),雖不會影(yǐng)響僅表😘的(de)固有K系數(shù)，但因流通(tong)面積突變(bian)引起表觀(guān)流速變化(hua)🚶‍♀️而産生附(fù)加測量誤(wù)差，這可以(yǐ)通過修正(zhèng)K系數來補(bǔ)🌈償🈲。修正後(hou)的儀表系(xi)數爲
K"=K（D2/D1）2
式中(zhong):Dt-儀表實際(ji)内徑;D2-配管(guǎn)實際内徑(jìng)。
　　當測量容(rong)易汽化的(de)液體或工(gong)作條件接(jie)近臨界狀(zhuàng)态的液體(tǐ)時,爲防止(zhǐ)氣穴現象(xiang)出現，設計(jì)安裝時必(bì)須确💃🏻認管(guan)道内的最(zuì)💋低壓㊙️力P'，這(zhe)樣才能保(bao)證渦街流(liú)量計正常(chang)工作。p由下(xia)式計算:
p≥2.7△p+1.3po
△p≈1.1x10-6ρv2
　　式(shi)中:p-管道内(nèi)流體絕對(dui)壓力，MPa;△p-流體(tǐ)在.發生體(ti)前後的👣壓(ya)差，MPa;po-在工☎️作(zuo)💃溫度下流(liú)體的飽和(he)蒸汽壓，MPa;ρ--工(gōng)作條件下(xià)流體的密(mi)度，kg/m³，V-流動🈲流(liú)體的流速(su),m/s.
儀表使用(yong)中還要注(zhu)意以下問(wen)題:
①安裝渦(wō)街流量計(jì)的位置要(yao)遠離動力(li)設備和變(bian)化頻🏃🏻繁⚽的(de)閥門，如管(guǎn)線振動較(jiao)大，應在流(liu)量計前、後(hòu)2D處🛀🏻加裝固(gu)定支架以(yǐ)鹹🧡振;
②如管(guǎn)道流體的(de)流速不穩(wěn)，可考慮在(zai)管線上增(zēng)加穩壓裝(zhuang)置或整流(liu)器來消除(chú)流速分布(bù)的不均勻(yun)現象♉;
③由于(yu)壓電晶體(tǐ)的靈敏度(du)随溫度升(shēng)高而大幅(fu)度下降，應(ying)避免在測(cè)量高溫介(jie)質（≤250℃),特别是(shì)高低溫頻(pin)繁變化的(de)介質中使(shi)用;
④流量計(ji)的安裝位(wèi)置應避開(kāi)較強的熱(rè)源、電場及(jí)磁⚽場✌️,盡量(liang)選擇較好(hao)的工作環(huán)境。
(3)現場調(diào)試中存在(zài)的問題及(jí)對策
　　由于(yu)應力式渦(wō)街流量計(ji)使用時受(shou)現場安裝(zhuang)條件、環境(jing)條件、所測(cè)介質的實(shí)際流動狀(zhuàng)況和流量(liang)計的自身(shēn)因素等各(ge)方面🐅影響(xiang)很大,必須(xū)進行現場(chǎng)調試,把各(ge)種因素的(de)影響降到(dào)最低。方法(fa)如下:
①應力(li)式渦街流(liu)量計發生(shēng)體中封裝(zhuang)的壓電晶(jing)體有單片(piàn)和雙🔴片裝(zhuang)兩種，它們(men)通過專用(yòng)引線接入(rù)到轉換器(qi)✂️輸入端。斷(duan)開接點，用(yong)萬用表檢(jiǎn)測每兩根(gen)引線🌏之間(jiān)、每根引線(xian)與表殼之(zhi)間的電阻(zǔ)值應≥20MQ.若有(yǒu)電阻㊙️值則(ze)說明探頭(tóu)性能下降(jiang);若爲電阻(zǔ)值爲⭕幾十(shi)千歐💚以下(xia)，則說明探(tan)頭可能損(sǔn)壞或專用(yòng)引線受潮(cháo)、被腐蝕。
②上(shang)述檢測均(jun1)正常,再用(yong)物體輕敲(qiāo)探頭或表(biǎo)體，用示♉波(bō)器💃🏻可觀察(cha)🔞到不規則(zé)正弦波，或(huò)用萬用表(biǎo)交流電壓(yā)擋可測量(liàng)到幅值100~200mV的(de)交變信号(hào)，則說明探(tàn)頭完好。
③NB調(diào)整時使用(yòng)示波器一(yī)邊觀察電(dian)荷放大器(qi)輸出端的(de)信号波形(xing)，一邊進行(háng)調整。在流(liú)量爲零時(shi)最易調整(zheng),在小流量(liàng)時皎體流(liu)速<0.5m/s,氣體或(huo)蒸汽流速(sù)<8m/s)調整也可(kě)行。如用萬(wàn)用表調整(zheng)，在流量👌爲(wèi)零時使脈(mo)沖輸出爲(wèi)零或電流(liu)輸出爲4mA。
④TLA調(diao)整起抑制(zhi)振動等幹(gàn)擾的作用(yong)。在NB調整效(xiào)果不明顯(xian)時，需🈲進行(háng)TLA調整。TLA調整(zhěng)原則上使(shǐ)用示波器(qì)一邊觀察(chá)有源濾波(bō)電路的輸(shū)出🐉端及脈(mò)沖放大電(dian)路的輸出(chū)端的信号(hào)波形，一邊(biān)進行調整(zheng);在流⭐量爲(wèi)零時調整(zhěng)至脈沖輸(shu)出爲零;在(zài)小流量時(shi)液體流速(su)<0.5m/s,氣體或蒸(zheng)汽流速<8m/s)調(diao)整至脈沖(chong)輸出爲規(guī)則的方波(bo)。
　　現場調整(zheng)非常重要(yào)，同時也應(yīng)該注意檢(jian)查儀表的(de)接地是否(fǒu)完好，電源(yuan)的電壓是(shi)否在規定(dìng)的範圍内(nei)，負載☎️電阻(zu)👨‍❤️‍👨大小，電纜(lǎn)線連接和(he)絕緣性是(shì)否符合要(yao)求等。

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