摘　要：旋(xuan)進流量(liang)計 是速(su)度流量(liang)計的一(yī)種，基于(yú)漩渦進(jin)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(xíng)進行分(fen)析，分别(bie)研究了(le)同一流(liu)量工況(kuang)下不同(tong)流量計(ji)的适用(yong)性和優(you)缺點，并(bing)得出下(xia)列👣結論(lùn)：旋進流(liu)量計能(neng)夠滿足(zu)大部分(fèn)所列出(chū)的流量(liang)工況，而(ér)且精度(dù)較高、量(liàng)程範圍(wéi)較大、安(an)裝維護(hu)方便，但(dàn)不适合(he)低流速(sù)工⭐況。
　　在(zai)石化裝(zhuāng)置的工(gōng)藝生産(chan)過程中(zhōng)，流量是(shì)一個非(fei)常👌重要(yao)的♍過程(chéng)🚩參數和(he)監控對(duì)象，流量(liang)的測量(liang)顯得尤(yóu)爲重❓要(yào)。随着流(liú)量檢測(cè)技術的(de)不斷發(fa)展，可供(gong)選擇的(de)流量🏒計(ji)很多。如(rú)何針對(dui)不同工(gōng)況要求(qiu)，選擇合(he)适的流(liu)量計來(lái)滿足用(yòng)戶對精(jing)度、維護(hù)量、可靠(kào)性、經濟(jì)性等要(yao)求。
　　早期(qī)的旋進(jin)流量計(jì)在1967年由(yóu)德國FISCHERPORTER公(gōng)司發明(míng)。經過幾(jǐ)💰十‼️年的(de)技術發(fa)展，此種(zhǒng)類流量(liàng)計已經(jing)從簡單(dān)的、僅能(néng)測量氣(qi)體流量(liang)的單一(yi)功能，發(fa)展到可(kě)以應用(yong)于氣體(tǐ)、蒸汽和(he)液體介(jiè)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(hang)流量累(lei)計計量(liàng)[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(zhī)持RS485通訊(xùn)⭐協議信(xin)号等。旋(xuan)進流量(liang)計具有(yǒu)精度高(gao)👌、可靠性(xing)好、壓力(lì)損失較(jiao)小、對直(zhi)管段要(yào)求短、安(an)裝維♌護(hù)方便等(děng)優點，可(kě)以适用(yong)于較爲(wèi)廣泛的(de)流量檢(jiǎn)測場合(he)。
1結構及(jí)工作原(yuán)理
1.1流量(liàng)計的結(jié)構
　　旋進(jin)流量計(ji)本體由(yóu)漩渦發(fa)生體（起(qǐ)旋器）、殼(ké)體、壓電(diàn)傳🈚感器(qì)🤞和整流(liú)器組成(chéng)，如圖1所(suo)示。
旋進(jìn)流量計(jì)剖面結(jié)構如圖(tu)2所示。

漩渦發(fa)生體（起(qi)旋器）：螺(luo)旋狀葉(ye)片安裝(zhuāng)在入口(kǒu)，用于💋産(chan)生漩渦(wo)流。
殼體(ti)：形狀類(lei)似于文(wen)丘裏管(guǎn)，用于産(chan)生二次(ci)漩渦。壓(yā)電傳感(gǎn)器：用于(yu)檢測漩(xuan)渦的振(zhen)動頻率(lǜ)。振動頻(pín)率與流(liu)速成正(zhèng)比。
整流(liú)器：安裝(zhuāng)在流量(liang)計出口(kǒu)，用于消(xiao)除漩渦(wo)流，減少(shǎo)🏃‍♀️對下遊(you)的影響(xiang)。

1.2工作原(yuan)理[1-3]
　　旋進(jin)流量計(jì)是速度(du)流量計(jì)的一種(zhǒng)，基于漩(xuan)渦進動(dòng)現💋象進(jin)行計量(liàng)。流體進(jin)入漩渦(wo)發生體(tǐ)後産生(shēng)劇烈的(de)旋轉運(yun)💃動形成(cheng)漩🙇🏻渦流(liú)❤️。漩渦流(liú)加速，沿(yán)流動方(fang)向😘經縮(suo)徑🌈段，流(liu)動強度(dù)增強。當(dang)漩渦流(liú)進入擴(kuò)散段後(hou)，在導流(liu)體回流(liu)的作用(yòng)下，該漩(xuan)渦産生(sheng)二次旋(xuán)轉運動(dong)，即漩渦(wo)進動。二(èr)次漩渦(wō)⭐進動的(de)頻率與(yǔ)流體的(de)流速成(chéng)正比。因(yīn)此漩渦(wō)的頻率(lü)可以反(fan)映此流(liu)體😄的流(liu)速和流(liu)量大小(xiao)。如果測(ce)量❤️設備(bèi)内部采(cai)用最佳(jia)的設計(jì)😄，漩渦的(de)頻率将(jiāng)在較寬(kuan)的流量(liàng)範圍内(nei)呈線性(xìng)。壓㊙️電傳(chuan)感器💁測(cè)到此頻(pin)率後，将(jiāng)信号傳(chuán)輸到流(liú)量計傳(chuan)感器進(jìn)行下遊(yóu)處理。
漩(xuan)渦進動(dong)頻率與(yǔ)介質流(liu)速成正(zhèng)比，與截(jié)流體幾(ji)何尺寸(cùn)成反比(bǐ)。

式中
f——漩(xuan)渦進動(dong)頻率；
St——斯(sī)特羅哈(hā)爾常數(shù)（通過實(shí)驗得到(dào)的無因(yin)次數）；
v——流(liu)速；
d——截流(liú)體因數(shù)（由截流(liu)體幾何(he)尺寸決(jué)定）。
以上(shang)公式可(ke)得出，測(cè)量出漩(xuán)渦進動(dong)頻率可(ke)測得流(liu)體流⭐速(su)和瞬時(shi)流量。
圖(tu)3表示出(chu)斯特羅(luó)哈爾常(chang)數與雷(léi)諾Re的關(guan)系。曲線(xian)的線性(xìng)區㊙️域對(dui)應的爲(wèi)旋進流(liú)量計的(de)測量範(fàn)圍。

雷諾(nuò)數（Re）的計(jì)算：
Re=?ρ?/(2827×V×D)
式中(zhong)
ρ——工作密(mi)度，kg/m3；
V——運動(dong)黏度，m2/s；
D——管(guan)徑，m。
2工程(cheng)設計中(zhong)的選型(xíng)考慮
　　工(gong)程設計(jì)中主要(yao)根據流(liu)量工況(kuang)，按工藝(yì)要求（精(jīng)度、測量(liang)範🔱圍、壓(ya)力損失(shi)等），從适(shì)用性、可(ke)靠性、安(an)裝方便(biàn)、經濟👈性(xìng)等方面(miàn)考慮進(jin)行☂️流量(liàng)計的選(xuan)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(yǒu)多種場(chǎng)合的應(yīng)用。
2.1适用(yong)性方面(miàn)的考慮(lü)
（1）流體介(jie)質旋進(jìn)流量計(jì)适用于(yu)氣體、蒸(zhēng)汽和液(yè)體介質(zhì)。
（2）精度旋(xuán)進流量(liang)計在最(zuì)小雷諾(nuò)數Remin和最(zui)大流量(liang)Qmax之間的(de)線性範(fan)圍測量(liàng)精度爲(wei)≤±0.5%。
（3）流速旋(xuán)進流量(liàng)計在測(ce)量介質(zhi)時，要考(kao)慮流速(sù)不能👨‍❤️‍👨過(guò)低（具體(ti)以廠家(jiā)計算爲(wèi)準）。
（4）流量(liang)計口徑(jing)市場上(shàng)常見旋(xuán)進流量(liàng)計最大(da)尺寸爲(wei)DN400，最小爲(wèi)DN15。流量計(jì)口徑的(de)選擇基(ji)于最大(dà)工作流(liú)量Qmax。建議(yì)最大工(gōng)作流量(liang)應大于(yú)該口徑(jing)允許量(liang)程一半(ban)時的流(liú)量✂️。可以(yi)選✏️擇縮(suō)徑，但最(zuì)大工作(zuo)流💯量不(bú)要低于(yú)該口徑(jìng)允許最(zui)大量程(cheng)時流量(liang)的15%。
（5）材料(liào)的選擇(zé)
a.測量管(guan)材料通(tong)常爲不(bu)鏽鋼316/316L，HastelloyC。
b.内(nei)襯材料(liào)根據介(jie)質的腐(fu)蝕性、溫(wēn)度等要(yào)求來選(xuǎn)擇㊙️具體(ti)材料。
PTFE（-55~260℃）
石(shí)墨（-55~280℃）
Kalrez（-20~275℃）
2.2安裝(zhuāng)和應用(yong)
（1）被測介(jie)質的流(liú)動方向(xiàng)需要與(yu)流量計(jì)上的指(zhi)示方向(xiàng)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(ze)符合環(huán)境條件(jian)的流量(liang)計。流量(liàng)計周圍(wéi)不能有(you)強烈磁(ci)場幹擾(rǎo)。
（4）輸送設(she)備的振(zhèn)動頻率(lü)不得在(zai)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(ní)裝置減(jiǎn)弱活塞(sāi)泵或壓(yā)縮機輸(shū)送過程(cheng)📐中的交(jiao)替（脈動(dong)）流量。
（5）閥(fa)門通常(chang)布置在(zai)流量計(ji)的下遊(you)。如果通(tong)過活塞(sai)泵或壓(ya)縮機輸(shū)送測量(liang)介質（液(ye)體）壓力(li)10bar[145psi]，當閥門(mén)閉合時(shi)，可能會(huì)産生液(yè)壓振動(dòng)，這時閥(fa)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(cè)量液體(ti)時要避(bì)免氣穴(xué)現象的(de)産生。
（7）測(cè)量高溫(wen)介質時(shí)
流量計(ji)在測量(liang)>150℃的高溫(wēn)介質時(shi)，傳感器(qì)的安裝(zhuāng)必須是(shi)變送器(qi)朝向一(yi)側或朝(cháo)下，或者(zhe)采用分(fèn)體式安(ān)裝。
（8）流量(liàng)計傳感(gan)器帶保(bao)溫層時(shi)，考慮保(bǎo)溫層厚(hou)度，具體(tǐ)咨詢📱廠(chǎng)家。
2.3直管(guan)段要求(qiú)
　　流量計(jì)安裝直(zhi)管段要(yào)求滿足(zu)與否，直(zhi)接影響(xiǎng)流量測(ce)量的穩(wen)定性和(he)精度。旋(xuán)進流量(liàng)計進出(chū)口直管(guǎn)段要求(qiú)🌈見表1。從(cong)表🐕1可知(zhī)，其直管(guan)段要求(qiú)并不高(gāo)，這一優(yōu)💚勢在舊(jiu)裝置擴(kuò)容改造(zao)的應用(yòng)中尤爲(wei)突出。

2.4多(duō)探頭的(de)選擇
　　基(jī)于旋進(jin)流量計(ji)的漩渦(wō)特點，并(bing)在其本(ben)體尺寸(cun)允🏃‍♂️許🤞的(de)條🍉件下(xià)，旋進流(liú)量計可(ke)以采用(yòng)多探頭(tou)的測量(liàng)方式。這(zhe)種選擇(zé)爲用戶(hù)實現三(sān)取二流(liú)量聯鎖(suǒ)提供了(le)經濟可(kě)行的實(shi)施方案(àn)。
3應用分(fen)析
　　适用(yòng)于氣體(tǐ)、蒸汽和(he)液體介(jiè)質測量(liang)的流量(liang)計有多(duō)🚶種可💋選(xuan)🈚，在此選(xuǎn)擇精度(du)較好的(de)4種流量(liàng)計與旋(xuan)進流量(liang)計🔴做對(dui)比，主要(yao)針對測(cè)量範圍(wéi)、精度和(he)壓損是(shì)否符合(he)工藝條(tiao)件進行(háng)對比分(fen)析。所選(xuǎn)流量計(jì)如下，均(jun)爲在國(guó)内外石(shí)化裝置(zhi)上有多(duō)年應用(yong)的🥰國外(wai)産品。
旋(xuán)進流量(liàng)計（精度(du)爲液體(tǐ)±0.5%，氣體±5%）
（精(jīng)度爲液(yè)體±0.75%，氣體(tǐ)±0.9%）
渦街流(liu)量計 科(kē)裏奧 利(lì)質量流(liú)量計（精(jing)度爲液(yè)體±0.075%~0.1%，氣體(tǐ)±0.5%）
熱式質(zhì)量流量(liàng)計 （精度(dù)爲±0.5%，主要(yào)測氣體(tǐ)介質）
電(dian)磁流量(liang)計 （精度(dù)±0.5%，主要測(cè)量導電(dian)類液體(tǐ)）
　　以上渦(wo)街流量(liàng)計的精(jīng)度低于(yú)其他流(liú)量計，但(dan)是也屬(shu)于精度(du)⛷️較好且(qiě)常用的(de)流量計(jì)。并且由(you)于渦街(jiē)流量計(jì)和旋🐆進(jìn)流♌量計(ji)的原理(li)類似，在(zai)下列對(duì)比中渦(wo)🔴街流量(liàng)計的精(jīng)度雖然(ran)不能達(da)到本文(wén)所列的(de)工藝條(tiáo)件，但可(kě)以對比(bǐ)渦街流(liú)量計和(hé)旋進流(liú)量計的(de)測量範(fàn)圍和壓(ya)損。
3.1氣體(ti)測量
（1）當(dāng)測量介(jiè)質爲氫(qīng)氣，工藝(yì)要求精(jīng)度高時(shí)，不能低(di)于±0.5%。市場(chǎng)上測量(liàng)氣體精(jing)度較好(hǎo)的流量(liang)計有熱(rè)式質量(liang)流量計(ji)和科裏(lǐ)⛱️奧利質(zhi)量流量(liàng)計（我們(men)選擇測(ce)量氣🔴體(ti)精度爲(wei)±0.5%的産😘品(pin)），這裏選(xuǎn)擇這2種(zhong)流量計(jì)與旋進(jin)流量計(jì)做對比(bi)。表2爲工(gong)藝條件(jian)，表💁3~表5爲(wei)3種流量(liang)計的選(xuǎn)型後的(de)量程範(fan)圍和壓(yā)力損失(shi)，通過表(biǎo)6對比流(liú)量計是(shi)否滿足(zu)工💞藝條(tiao)件。



　　通過(guo)以上對(dui)比，可知(zhi)旋進流(liú)量計在(zài)流速大(dà)于一定(dìng)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(zhì)量✂️流量(liàng)計和熱(rè)式質量(liàng)⚽流量計(jì)相媲美(mei)。但是在(zai)流🤟速很(hěn)小的情(qíng)況下，旋(xuan)進🔞流量(liàng)計與這(zhe)兩種流(liu)量計相(xiang)🤞比則遜(xùn)色很多(duo)。
　　這3種流(liú)量計在(zài)價格方(fāng)面，科裏(lǐ)奧利質(zhi)量流量(liàng)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(jì)和科裏(lǐ)奧利質(zhi)量流量(liàng)計針對(dui)不同工(gong)況下的(de)應用選(xuǎn)型，在價(jia)格方面(mian)各有優(you)勢。
（2）測量(liang)介質爲(wèi)氣體（除(chu)氫氣外(wài)）時，在此(cǐ)選擇旋(xuán)進流量(liang)計（精度(dù)爲🈲氣體(tǐ)±0.5%）、渦街流(liú)量計（精(jing)度爲氣(qì)體±0.9%）和科(kē)裏奧♻️利(lì)質量流(liu)量計（精(jīng)度爲氣(qi)體±0.5%）做對(dui)比分析(xi)，以下主(zhu)要對比(bi)3種流量(liàng)計的測(cè)量範圍(wéi)（3種流量(liàng)計都爲(wèi)同一品(pǐn)牌産品(pǐn)）。表7爲工(gōng)藝條件(jian)，表8~表10爲(wei)3種流量(liàng)計的選(xuan)型後的(de)量程範(fàn)圍和壓(ya)力損失(shi)，通過表(biao)11對比流(liú)量計是(shì)否滿足(zu)工藝條(tiáo)件。

　　通過(guo)列表可(kě)以看出(chu)旋進流(liú)量計在(zài)測量氣(qi)體時，保(bǎo)證精度(dù)±0.5%的情況(kuang)下，量程(chéng)比較大(dà)，可以滿(mǎn)足1∶30的量(liàng)程比。
3.2測(ce)量介質(zhì)爲液體(ti)
　　測量液(yè)體時，選(xuǎn)擇旋進(jin)流量計(ji)（精度爲(wèi)液體±0.5%）、渦(wō)街流量(liàng)計（精🐕度(du)爲液體(ti)±0.75%）、科裏奧(ao)利質量(liang)流量計(ji)（精度爲(wèi)液體±0.1%）和(he)電磁流(liu)量計（精(jing)度爲液(yè)體±0.5%）進行(hang)對比分(fèn)析。表12爲(wei)工藝條(tiao)件，表13~表(biao)16爲3種流(liu)量計的(de)選型後(hou)的量程(chéng)範圍和(he)壓力損(sǔn)🌂失，通過(guò)表⭐17的對(dui)比，可😍知(zhī)流量計(jì)是否滿(man)足🏃工藝(yì)條件要(yao)求。



　　通過(guo)以上比(bi)較，可知(zhī)旋進流(liú)量計在(zai)測量液(yè)體時也(yě)有很大(da)的優勢(shi)，量程比(bǐ)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(lì)流量計(jì)（精度液(yè)體爲±0.1%.氣(qi)體±0.5%）是渦(wo)✂️街的3~5倍(bèi)左右，旋(xuán)🔴進流量(liàng)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(liàng)計的0.8~1倍(bèi)左右（以(yi)上4種流(liú)量計價(jià)格均以(yi)同一廠(chǎng)家産品(pin)的價格(ge)作爲基(jī)礎）。
4結束(shu)語
　　旋進(jìn)流量計(jì)精度（±0.5%）較(jiào)高，可以(yǐ)滿足大(dà)多數應(yīng)用場合(hé)的測量(liang)要求；可(ke)達1：30的量(liang)程比，滿(man)足寬測(cè)量範圍(wei)的應用(yòng)；直管段(duan)要求不(bu)高，在工(gong)藝裝置(zhi)配管緊(jǐn)湊的場(chǎng)合，應用(yòng)優勢明(míng)顯。尤其(qí)在可實(shí)現多探(tàn)頭傳感(gǎn)器應用(yòng)方面，爲(wèi)安全儀(yi)表系統(tong)流量測(ce)量子系(xi)統的可(ke)靠性/可(ke)用性冗(rong)餘架構(gòu)設計提(tí)供了一(yī)種便利(lì)的實施(shi)方案，具(ju)有較爲(wei)突出的(de)優勢。

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