摘要(yao):由于能源(yuán)價格的不(bu)斷上漲,用(yong)能成本已(yǐ)經成爲🍓衆(zhōng)💚多🌏工業企(qi)業的主要(yào)運營成本(ben)之一,對于(yú)能源的計(ji)量也越來(lai)越成爲社(she)會的關注(zhù)焦點,能源(yuan)計量器具(ju)的🧡配備合(hé)理與否.計(ji)量準确與(yu)否與企業(ye)的切身利(lì)益息🛀息相(xiang)關。渦街流(liú)量計 由于(yu)原始信号(hao)爲數字信(xìn)号，具有測(ce)量精度高(gao)、補償計算(suan)簡🌍單,異常(cháng)狀況時易(yi)于分析的(de)優勢,在能(neng)源的貿易(yi)計量上占(zhan)有一席之(zhī)地。該文介(jie)紹了渦街(jie)流量計的(de)測量原理(li),分析了🏒渦(wō)街流量計(ji)在貿易計(ji)量上的優(yōu)勢,以🏃‍♀️及渦(wō)街流量計(jì)應用于貿(mao)易計量時(shí)的注意事(shì)項。
　　渦街流(liú)量計是一(yī)種應用卡(kǎ)門渦街原(yuán)理的流量(liàng)計,用于液(yè)體、氣體和(hé)蒸汽的測(cè)量,也可測(ce)量含有微(wēi)小顆粒❤️、雜(za)質⁉️的渾濁(zhuo)液體，廣泛(fàn)應用于石(shí)油、化工、制(zhì)藥、造紙、冶(yě)金、電力、環(huán)保、食🔅品等(děng)行業。
1渦街(jiē)流量計的(de)工作原理(lǐ)
　　渦街流量(liàng)計是以卡(ka)門渦街理(li)論爲基礎(chu):當流體流(liu)經非線性(xing)的三角柱(zhù)擋體時,在(zai)擋體的兩(liǎng)側就會交(jiao)替産生有(you)💞規則👣的旋(xuán)渦信号,該(gai)旋渦的分(fèn)離頻率與(yu)流體的流(liu)速成🐇正比(bi)”。渦街流量(liàng)計結構📱原(yuán)理如圖1所(suo)示。
　　根據卡(ka)門渦街原(yuán)理,有如下(xià)關系式:
 
式中(zhong):
m一旋渦發(fa)生體兩側(cè)弓形面積(jī)與管道橫(heng)截面面積(ji)之比(無量(liàng)綱);
D一表體(tǐ)通徑(單位(wèi):m);
d一旋渦發(fa)生體迎面(miàn)寬度(單位(wei):m);
f一旋渦的(de)發生頻率(lǜ)(單位:Hz);
U1一旋(xuan)渦發生體(ti)兩側平均(jun1)流速(單位(wei):m/s);
Sr一斯特勞(láo)哈爾數(無(wú)量綱);
U一被(bei)測介質來(lai)流的平均(jun1)速度(單位(wei):m/s);
qr一瞬時體(tǐ)積流量(單(dan)位:m2/s);
K一流量(liang)計的儀表(biao)系數(單位(wèi):m3)
　　由公式可(kě)見,平均儀(yí)表系數的(de)大小隻與(yu)渦街流量(liàng)傳感器幾(ji)⭕何尺寸即(jí)渦街口徑(jing)、阻擋體寬(kuan)度與斯特(te)勞哈爾數(shu)🌈sr有關♍。斯特(te)勞哈爾數(shu)與雷諾數(shu)的關系如(rú)圖2所示,可(ke)見，當雷諾(nuò)數Re在2x104~7x106之間(jiān)時,Sr可視爲(wèi)常數。也就(jiu)是說,對于(yú)一台口徑(jing)、阻擋體幾(jǐ)何尺寸已(yi)經确定的(de)渦街流量(liang)計,它的儀(yí)表系數在(zai)一定的流(liu)速範圍内(nèi)㊙️是定值的(de)。
 
2渦街流量(liang)計的特點(diǎn)
1)可測量液(ye)體、氣體、蒸(zhēng)汽的流量(liang);
2)輸出爲脈(mo)沖頻率,其(qí)頻率與被(bèi)測流體的(de)實際體積(ji)流量成正(zheng)✍️比,且不受(shou)流體組分(fèn)、密度、壓力(li)、溫度的影(ying)響;
3)結構簡(jiǎn)單,無機械(xiè)運動部件(jiàn),長期運行(háng)穩定可靠(kao);
4)量程比适(shi)中,普通傳(chuan)感器量程(chéng)比可達10:1以(yi)上,智能渦(wō)街流量計(jì)量程比可(ke)達40:1;
5)壓力損(sǔn)失小，約爲(wei)孔闆流量(liang)計的1/4~1/2。
3渦街(jiē)流量計在(zài)貿易計量(liang).上的優勢(shì)
1)渦街流量(liang)信号爲數(shù)字頻率方(fang)式,測量精(jīng)度高
　　渦街(jiē)流量計的(de)旋渦分離(li)頻率是與(yu)體積流量(liang)的大小👌成(chéng)🔆正比的,且(qie)分離頻率(lǜ)不受流體(tǐ)組分、密度(dù)、壓力溫度(du)的影⛷️響。隻(zhī)🤩要測量出(chu)旋渦個數(shu),就可以準(zhǔn)确計算出(chū)體積流量(liang)，而旋渦個(ge)數的測量(liang)是純數字(zi)概念,不存(cún)在測🙇🏻量數(shu)值上的誤(wu)差，讓渦街(jiē)流量計具(ju)有了全量(liang)程範圍内(nei)流量信号(hao)精确的特(te)點㊙️,是其它(tā)模拟類流(liú)量計不🈲可(ke)比拟的優(yōu)點。傳感器(qi)線性均爲(wèi)18的脈沖型(xing)渦街和模(mo)拟類流量(liang)計精度對(dui)比如表1所(suo)示。
 
2)補償運(yun)算簡單,計(ji)算精度高(gāo),未知參數(shu)少
　　渦街流(liú)量計的體(ti)積流量可(kě)以通過測(cè)量旋渦分(fen)離頻率🈲得(dé)知,蒸汽密(mi)度、氣體密(mì)度、壓縮系(xì)數都可以(yi)通過測量(liàng)溫⛷️度壓力(lì)進行補償(chang)計算,且計(ji)算公式均(jun)爲國标或(huo)國際公式(shi),計算精度(du)高。與差壓(ya)式流量計(ji)對比,差壓(ya)式流量計(ji)計算結果(guǒ)受密度、粘(zhān)度、等熵指(zhi)數、壓縮系(xì)數、氣體可(ke)膨脹系㊙️數(shù)以及結構(gòu)㊙️尺寸熱脹(zhàng)冷縮變化(hua)的影響⭐2,補(bu)償計算較(jiào)複雜,且很(hen)多差壓式(shì)流量計并(bìng)沒有氣體(ti)可膨脹系(xì)數的補償(chang)計算公式(shi),因此🛀🏻,計量(liang)結果會存(cún)在一定偏(pian)差。
　　渦街流(liu)量計算法(fǎ)流程如圖(tú)3所示,圖中(zhong)虛線框爲(wei)外部㊙️采💋集(jí)信号,實線(xiàn)框爲計算(suan)參數;差壓(yā)式流量計(ji)算法流❌程(cheng)如有圖4所(suǒ)示,圖中虛(xū)線框爲外(wài)部信号及(jí)已知參數(shù),實線框爲(wèi)計算參數(shù)。
 
3)儀表測量(liàng)異常時,能(neng)快速分析(xi)判斷
　　由于(yú)卡門渦街(jie)流量信号(hao)是由旋渦(wo)頻率數值(zhí)來.體現的(de),在正常情(qing)況下,旋渦(wo)分離頻率(lǜ)是穩定的(de),隻有當傳(chuan)感器發生(shēng)異常或工(gōng)況發生變(biàn)化時,旋渦(wo)分離👌頻率(lǜ)才會有很(hen)大的變化(huà),因此,通過(guò)觀察渦街(jiē)流量傳感(gǎn)器頻率變(biàn)化範💁圍的(de)大小，可以(yǐ)很方便的(de)分析❤️出傳(chuán)感器是否(fou)存在故障(zhang),不會出現(xian)模拟類傳(chuán)感器🚶‍♀️在使(shǐ)用時因爲(wei)零點偏移(yi)或模🐇拟轉(zhuǎn)換誤差而(ér)🐅帶來不易(yì)發現♋的計(jì)量誤差。渦(wo)🙇🏻街信号如(ru)圖5所示
 
　　觀(guān)察渦街流(liu)量計放大(dà)整形後波(bō)形,若爲均(jun1)勻方波信(xin)🍓号🧑🏾‍🤝‍🧑🏼,則爲❓正(zhèng)常流量變(bian)化;若出現(xian)明顯不均(jun)勻方波信(xin)号,則可能(neng)爲外界幹(gàn)擾✏️、超出測(cè)量範圍或(huò)傳感器🚩故(gu)障導緻。
4渦(wo)街流量計(jì)在貿易計(jì)量上的注(zhu)意事項
　　除(chu)常規的選(xuǎn)型設計外(wai)，渦街流量(liang)計用在貿(mào)易計量時(shi),還應注意(yì)以下幾點(diǎn):
1)蒸汽狀态(tài)變化對流(liu)量測量的(de)影響測量(liang)蒸汽時,在(zai)🔴蒸汽經過(guo)閥i]或較長(zhang)管道輸送(sòng)後,可能會(huì)産生蒸汽(qì)☂️狀态🈚變化(hua)的情況:.
(1)過(guo)熱蒸汽變(bian)爲飽和蒸(zheng)汽
　　過熱蒸(zheng)汽在管道(dao)輸送過程(cheng)中，會産生(sheng)熱能損失(shi),即溫🐪度降(jiang)低。當溫度(du)降到一-定(ding)程度時,會(huì)從過熱蒸(zhēng)汽狀态進(jìn)入臨界幹(gan)飽和狀态(tài)或過飽和(he)狀态。
　　如進(jin)入幹飽和(hé)狀态，理論(lun)上不會産(chan)生計量誤(wù)差。因👌幹飽(bǎo)和蒸📞汽仍(réng)屬于蒸汽(qi)範疇,且測(ce)量過熱蒸(zhēng)汽一般選(xuǎn)用溫度壓(ya)🌂力雙補償(chang)方式,同時(shi)适用于過(guo)熱蒸汽和(hé)幹✌️飽和蒸(zheng)汽的密度(du)補償。
　　如進(jin)人過飽和(he)狀态(即濕(shī)飽和狀态(tài)),濕度會以(yi)水滴、水霧(wù)的狀态存(cun)在,勢必影(ying)響介質的(de)密度。但蒸(zhēng)汽的密度(dù)補償算法(fa)僅适㊙️用于(yu)幹蒸汽的(de)計量,因此(cǐ)濕度越大(da)(幹度越小(xiao)💯),誤差越大(da)。一般🌐情況(kuang)下，幹度≥95号(hao)時,誤差較(jiao)小;幹度<958時(shí),誤差💋過大(dà)。
解決方法(fa):
①減短輸送(song)管道距離(lí);
②做好管道(dào)的保溫;
③當(dāng)輸送管道(dao)過長時,将(jiang)儀表安裝(zhuang)管道擡高(gao)，或增加排(pai)液裝置💯。
(2)飽(bǎo)和蒸汽變(bian)爲過熱蒸(zheng)汽4
　　理想的(de)飽和蒸汽(qì)狀态是溫(wēn)度、壓力、密(mì)度呈一-對(duì)應關系,知(zhi)道其中一(yī)個參數,即(ji)可計算出(chu)另外兩個(ge)，因此測♻️量(liàng)飽和蒸汽(qi)--般采用單(dān)補償方式(shì),即單溫度(dù)補🌏償,或單(dan)壓力補☀️償(chang)。但當飽和(he)蒸汽經過(guo)加壓閥産(chǎn)生🌈大幅降(jiang)壓時,可能(neng)由飽和狀(zhuang)态轉變成(cheng)過熱蒸汽(qi)。此時若采(cǎi)用單溫度(dù)補償計算(suan)的密度誤(wu)差較大，采(cai)用單壓力(li)補償計算(suàn)的密度誤(wu)差♍相對較(jiao)小;如果能(néng)選用溫壓(yā)補償方式(shi),則不會産(chan)生誤差📐。
　　蒸(zheng)汽減壓和(hé)流量測量(liàng)示意圖如(ru)圖6所示。化(hua)工廠鍋爐(lu)出口🤟的飽(bao)和蒸汽(1MPa,184.1℃),經(jīng)過減壓閥(fa)後轉變爲(wèi)過熱蒸汽(qi)狀态(0.42MPa,162.4℃,.密度(dù)2.7048kg/m3),不同補償(chang)方☂️式計算(suàn)的密度對(dui)比如表2所(suo)示,溫度補(bu)償誤差高(gāo)達27.61号,而壓(ya)力補🌐償誤(wù)差僅在2.60号(hào)。
 
解決方法(fa):
①流量計安(an)裝在減壓(yā)裝置上遊(yóu);.
②若安裝在(zai)減壓裝置(zhì)下遊,盡量(liàng)采用溫壓(yā)雙補償方(fang)式,或單☎️壓(yā)力補償方(fang)式。.
2)選擇具(ju)有内置精(jing)度高标準(zhun)算法的渦(wo)街流量計(jì)
　　軟件算法(fǎ)會對渦街(jiē)流量計計(ji)量的精度(du)造成較大(dà)影響🏃‍♂️。如蒸(zhēng)汽密度、氣(qì)體壓縮系(xì)數,都是影(yǐng)響計算精(jing)度的關鍵(jiàn)🏃參數💰。
　　蒸汽(qi)密度的計(ji)算方法有(yǒu)查表法和(hé)公式法兩(liang)種,兩種算(suan)法中公式(shi)法相對精(jing)度高,并且(qie)可以對蒸(zhēng)汽飽💚和及(ji)過熱區域(yu)✌️進行判斷(duan);查表法覆(fù)蓋區域有(you)限,對于蒸(zhēng)汽飽和及(jí)過熱區域(yù)沒有正确(què)的界限。
　　氣(qì)體的壓縮(suo)系數也是(shì)随工況條(tiao)件而變化(huà)的,如果默(mò)認按1計算(suan),則計算結(jié)果會存在(zai)--定偏差。因(yīn)此,測氣體(tǐ),尤其是測(ce)天然氣時(shi),應選用帶(dai)有壓縮系(xì)數補償功(gong)能的渦街(jiē)流量計。天(tiān)然氣壓縮(suo)系數曲線(xiàn)如圖7所示(shì)。
 
5結語
　　渦街(jiē)流量計是(shì)目前最适(shi)合貿易計(ji)量的流量(liàng)計之一，因(yin)爲通💰過渦(wo)街輸出的(de)漩渦頻率(lü)的穩定性(xing)能夠直觀(guan)🐆地判斷出(chū)流量👣計工(gōng)作是否異(yi)常，且壓損(sun)小、安🙇🏻裝方(fāng)便,長期使(shi)用中渦街(jie)流量計産(chan)生的表體(ti)結構偏差(cha)對儀表系(xì)數的影響(xiang)很小，因此(cǐ)可以長期(qī)作爲計量(liang)儀表使用(yòng)。

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