[摘要]渦(wō)街流量計 在(zài)計量蒸汽時(shi)，管内蒸汽流(liú)速必須限定(ding)在一個範圍(wéi)内,渦街流量(liàng)計才能正常(cháng)工作。有人使(shi)用一些看似(sì)無意其實違(wéi)法的手段,緻(zhì)使下遊的壓(yā)力驟降,導緻(zhì)蒸汽流速超(chāo)過渦街流量(liàng)計測量流速(sù)上限，渦街流(liú)量計不能正(zhèng)常工作,計量(liang)嚴重偏小。最(zui)後提出采用(yòng)加裝限流裝(zhuang)置的方法來(lai)控制蒸汽流(liu)速以保證渦(wō)街流量計正(zheng)常計量。
目前(qián)，渦街流量計(ji)廣泛運用在(zai)蒸汽計量上(shàng)。渦街流量計(ji)是🚩一種發展(zhan)比較成熟的(de)流量計，其主(zhu)要優點有:無(wu)可動部件，結(jie)構簡單牢固(gù)，安裝方便，維(wéi)護費用較低(di)，量程比一般(bān)在10:1以上,精度(dù)也相對較高(gao)，測量氣體一(yī)般在1.0級到1.5級(ji)之間，測量液(yè)體一般在1.0級(jí)。
在多年的檢(jiǎn)定工作中，發(fā)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(zài)蒸汽出口處(chù)做文章，即可(ke)緻使渦街流(liu)量計計量🔅嚴(yán)重偏小。
圖1中(zhong)看到在渦街(jiē)流量計計量(liang)段,沒有任何(hé)修改，而在其(qi)📱後的大型儲(chu)氣罐卻大有(you)文章。整個系(xì)統根據儲氣(qi)罐内壓力✌️變(bian)化來對前後(hou)閥[]分别進行(háng)自動控♌制，從(cong)而進行-套充(chong)氣、放氣、再充(chōng)🈲氣、放氣的循(xun)環操作。整個(gè)循環過程是(shi):開始時，儲氣(qi)🌈罐是空的，閥(fá)門1、閥門🔱2都關(guān)閉。然後閥門(men)1快速打開，上(shang)遊0.8MPa的過和熱(rè)蒸汽劇❌烈充(chong)人空罐⛷️。然後(hou)儲氣罐充氣(qi)🤞漸滿，壓力升(sheng)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(zhēng)汽排出以供(gòng)使用。這樣操(cāo)作的目的主(zhu)要是使大部(bù)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(shi)蒸汽流速達(da)到非常高的(de)程度呢✊?而渦(wo)街流量計在(zai)高流速下計(ji)量會有什麽(me)問題呢?
1分析(xi)蒸汽的流速(su)
臨界壓力比(bi)是分析管内(nèi)流動的一個(ge)重要數值，蒸(zheng)汽在出口外(wai)的背壓p。與臨(lin)界界面前的(de)進口壓力P之(zhī)比小于或🔞等(děng)于臨界壓力(li)比時，在臨界(jie)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(shi):k=1.3,?cr=0.546pcr稱爲:臨界壓(ya)力。
所以得到(dao):通過降低背(bèi)壓比，能讓通(tōng)過蒸汽的流(liu)速提升到相(xiang)⭕對于渦街流(liú)量計來說非(fēi)常高的程度(du),甚至達到音(yin)速，過熱蒸汽(qi)音速可以達(dá)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(chong)㊙️氣時，罐⛷️内壓(ya)力幾乎爲常(cháng)壓。根據蒸汽(qi)的臨界流原(yuán)💃理。蒸🐕汽管道(dao)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(an)充氣階段中(zhong)後期才逐漸(jian)升高到⛹🏻‍♀️的0.4MPa來(lái)計算，背壓比(bi)爲0.5。也就是說(shuo)，在大部🚶‍♀️分蒸(zheng)汽通過㊙️階段(duan)，背壓比都小(xiǎo)于0.546,蒸汽的流(liu)速🏃‍♀️都保持在(zài)音速，音速是(shi)大大超過渦(wo)街流量計測(cè)量流速上限(xiàn)的。通過這樣(yang)一💁個辦法，即(ji)能大幅度提(tí)高通過渦街(jiē)流量計的蒸(zheng)汽流速，緻使(shǐ)渦街流量計(ji)計量嚴重偏(pian)少。不法用戶(hù)還狡辯，所有(you)計量器具🐅都(dōu)通過了🈲國家(jiā)法定計量檢(jian)定機構的檢(jiǎn)定。确實，這種(zhǒng)情況，單是檢(jiǎn)定流量計是(shi)無法發現問(wèn)題的。可以判(pàn)斷，介質的高(gāo)流速🤟對渦街(jiē)流量計的計(ji)量性能産☁️生(shēng)了很大的影(ying)響緻使其計(jì)量不準。爲什(shí)麽這麽說呢(ne)?再來分💰析氣(qi)體的高流速(sù)對⛱️渦街流量(liang)計的影響。
2渦(wō)街流量計工(gōng)作原理
在流(liú)體中安放漩(xuán)渦發生體，流(liu)體在漩渦發(fā)生體兩⚽側交(jiao)替地🌈分💰列出(chū)兩列有規律(lü)的交錯排列(liè)的漩渦，在定(ding)❌雷諾數範圍(wei)内㊙️，改漩渦的(de)頻率與漩渦(wo)發生體的幾(jǐ)何尺寸有關(guan)，所産生的漩(xuán)😍渦頻率😘f正比(bǐ)于流量，此頻(pin)率可由各種(zhong)傳感器檢出(chū)。

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

式中:b-阻流(liú)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(wo)✨的🏃🏻頻率，Hz;Sr斯特(tè)羅哈爾數(無(wú)量綱)。
斯特羅(luo)哈爾數爲無(wú)量綱參數，它(ta)與漩渦發生(sheng)體的形狀㊙️及(jí)雷諾數有關(guān)。圖3所示爲三(san)角柱漩渦發(fa)生體的斯⚽特(te)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(hā)爾數可視爲(wei)常數。使用的(de)🚶‍♀️渦街流🌈量計(ji)都是在斯特(te)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(liang)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(wài)，超過這😘個範(fan)圍，斯特勞哈(hā)爾數不再是(shì)常數，渦街流(liú)量計測得的(de)頻率與✏️流速(sù)也不再是簡(jiǎn)單的正比關(guān)系。也就是說(shuo)，超過雷諾數(shu)2×104~7×106這個範圍，便(biàn)違反了渦街(jie)流量計的設(shè)計原理，這時(shí)候渦街流量(liàng)計是不能正(zheng)常計量的🐅。因(yin)爲雷諾數與(yǔ)介質流速有(you)關，所以具體(tǐ)到介質流速(sù)的話，對于蒸(zheng)汽來✂️說，渦街(jie)💃🏻流量計的流(liu)速測量範圍(wéi)控制在5m/s~60m/s之間(jian)，好的渦🏃‍♀️街流(liú)量計量程上(shàng)限最多再往(wang)上延伸20%。因此(ci)在選型渦街(jie)流量計的口(kou)徑和流♋量測(ce)量範圍時，要(yao)保證滿足這(zhè)個流速限定(dìng)。絕大部分渦(wo)街流🧑🏽‍🤝‍🧑🏻量計對(duì)于高流速介(jie)質是沒有辦(bàn)法計量的。所(suǒ)以上訴案例(li)中，用普通渦(wo)街流量計去(qù)計量音速下(xia)的蒸汽，得到(dào)的結果是完(wan)全不可信，不(bú)能用的。
渦街(jiē)流量計是一(yi)種數字儀表(biǎo)，是通過傳感(gǎn)器來檢🔴測漩(xuan)渦📱頻率的。流(liu)量計的電氣(qi)性能必須要(yào)工作在适宜(yi)📞它的條件下(xià)。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(ge)高流速下渦(wo)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(zài)口徑爲🥰DN80及其(qi)以下的管線(xian)上，經常會出(chū)現高于80m/s的高(gao)流速，其中有(yǒu)近一半的出(chu)現超過100m/s的高(gāo)流速，更👌有甚(shen)者，流速高達(dá)☀️180m/s。一般的渦街(jie)流量計在通(tong)過介質流✔️速(sù)過高時，會發(fa)生⚽劇烈的漏(lou)波現象，因⛹🏻‍♀️而(er)産生難以估(gū)算的誤差。

從(cong)圖4上看漏波(bō)的結果就是(shi)檢測到的脈(mò)沖不再連續(xù)，發生🧑🏽‍🤝‍🧑🏻了漏缺(quē)。所以這種情(qíng)況下，測量結(jie)果的趨勢是(shi)一般都是偏(pian)小。在♋高流⛹🏻‍♀️速(su)下，漩渦發生(sheng)體後的流體(tǐ)運動更加複(fu)🌈雜。渦街傳感(gan)器檢測信号(hào)需要--定的清(qing)晰度，如果流(liú)速過高，流場(chǎng)變得更加複(fú)雜。此時傳🧡感(gan)器将受到嚴(yán)重幹擾，目标(biāo)信号清晰度(dù)急劇下降，使(shi)渦街流量傳(chuán)感器測不準(zhǔn)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(ming)顯，正是利用(yòng)了渦街的這(zhe)個漏洞，讓渦(wo)街流量計在(zài)超高流速下(xia)大量漏波，緻(zhì)🤟使最後得到(dào)的流量遠小(xiao)于實際流量(liang)。
除了是上述(shu)案例中的裝(zhuāng)置，還有一種(zhǒng)把蒸汽直接(jiē)放人水池中(zhōng)加熱水的熱(rè)水站，采用了(le)手段這些都(dou)是爲了設法(fa)讓蒸汽出口(kǒu)的壓力驟降(jiàng),得到突然變(bian)小的背壓比(bǐ)，以大大提⁉️高(gao)蒸汽的流速(sù)。即使達不到(dao)🔆音速，也遠高(gāo)于渦街流量(liang)計的測量上(shàng)限，導緻渦街(jie)✔️流量計的不(bú)正常工作。因(yin)此爲了保證(zheng)渦街流量計(jì)🛀正常計量，必(bi)須重視渦街(jiē)流量計的測(cè)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(zhou)降提高蒸汽(qi)流速的，可以(yǐ)想辦法☎️把蒸(zheng)汽流速限定(dìng)在合理範圍(wéi)内。比如采用(yong)限流裝置，在(zai)渦街流量計(ji)後方管線上(shàng)安裝臨界流(liú)文丘裏噴嘴(zui)。
當蒸汽通過(guò)臨界流文丘(qiu)裏噴嘴時，在(zai)噴嘴上、下遊(yóu)壓🔞力比如果(guo)小于或等于(yú)該噴嘴的臨(lin)界壓力比時(shí)，噴嘴☎️喉部形(xing)成臨界📞狀态(tai)，流過噴嘴的(de)蒸汽質量流(liu)量達到最大(dà)。這時蒸汽的(de)質量流量不(bú)受下遊狀态(tài)變化的影響(xiang)。根據這🔴個原(yuan)理，把♻️臨界流(liu)文丘裏噴嘴(zuǐ)🈚安裝在可能(néng)👅會發生壓力(li)驟降的管段(duàn)前，就能穩穩(wěn)的限死上遊(yóu)通過渦街流(liu)量計的最大(dà)流量了。而選(xuan)用文丘裏噴(pen)嘴的原因是(shi)能夠減少壓(yā)力損失。

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