摘(zhāi)要:針對(duì)目前應(yīng)力式渦(wō)街流量(liàng)計 在國(guó)内石化(huà)行業使(shi)用中存(cun)在的一(yi)些問題(tí)，介紹了(le)該‼️流量(liang)計的測(cè)量原理(li)和組成(chéng)結構，指(zhi)出渦街(jiē)發生體(ti)的幾何(hé)結構🔅、尺(chǐ)寸直接(jiē)♋影響儀(yi)表K系數(shu)标定結(jie)果。從實(shí)際使用(yong)的角度(du)分析了(le)介質的(de)流動狀(zhuang)況及潔(jie)淨程度(dù)、溫度等(deng)因素變(bian)化對儀(yí)表K系數(shù)的影響(xiǎng)，并提出(chu)相應對(dui)策。讨論(lun)了安裝(zhuang)環境、工(gong)藝條件(jian)以及管(guan)線配置(zhi)等方面(mian)應🌈注意(yi)的問題(tí)，介紹了(le) 渦街流(liu)量計 投(tou)入使用(yòng)前在現(xian)場的測(cè)試與調(diào)試方法(fa)。
　　渦街流(liu)量計是(shì)20世紀70年(nian)代發展(zhǎn)起來的(de)一種新(xin)型流♌量(liang)🚶測量儀(yi)💚表，首先(xian)在城市(shì)供水系(xi)統中得(dé)到應用(yòng)和發展(zhan)🤟，後逐步(bù)進入煉(liàn)油化工(gong)系統。渦(wo)街流量(liàng)計結構(gòu)🌈簡單牢(láo)固，安裝(zhuāng)🙇‍♀️維護方(fang)便。與孔(kong)‼️闆流量(liang)計相比(bǐ)，量程範(fàn)圍大可(kě)❌達10:1至20:1),壓(ya)力損失(shi)小的爲(wei)孔闆流(liú)量計的(de)1/4-1/2)，精度較(jiao)高一般(ban)爲測量(liang)值的±1%至(zhì)±2%),适用于(yú)液體、氣(qì)體和蒸(zhēng)汽等多(duō)種介質(zhi)的測量(liàng)。在一定(dìng)的雷諾(nuo)數範圍(wéi)内，輸出(chu)信号不(bú)受流體(tǐ)🌈物性溫(wēn)度、壓力(lì)、組分、粘(zhān)度)的影(ying)響🏃🏻,已被(bèi)各行各(gè)業所廣(guǎng)泛地采(cai)用。
　　某煉(lian)油廠近(jìn)年來先(xian)後在70多(duo)個水、蒸(zhēng)汽、可燃(ran)氣體等(děng)計量回(hui)路中,使(shi)用了不(bú)同型号(hào)的國産(chan)和進口(kǒu)應力✂️式(shì)渦街流(liu)量計。渦(wo)街流量(liang)㊙️計具有(yǒu)其他流(liu)量計所(suǒ)不具備(bei)的許多(duo)優點，從(cong)開發到(dao)大量生(shēng)産投放(fang)市場僅(jǐn)✏️20餘年，目(mù)前仍處(chu)于發展(zhǎn)階段，從(cóng)理論和(he)實踐上(shang)來看,基(ji)礎都較(jiào)差，在日(rì)常使用(yòng)中還存(cún)在較多(duo)的問題(tí)。通✏️過分(fen)析應力(lì)式渦街(jiē)流量計(jì)的測量(liàng)原理與(yu)結構，進(jin)一步讨(tao)論😄在使(shǐ)用中存(cun)在的問(wen)題與♻️成(chéng)因以及(jí)相應🙇‍♀️的(de)對策。
1.測(ce)量原理(lǐ)與結構(gòu)
　　渦街流(liu)量計是(shì)利用卡(ka)門渦街(jiē)原理進(jin)行測量(liang)的。實🐪驗(yàn)證明卡(kǎ)門渦街(jiē)的釋放(fàng)頻率與(yu)流體的(de)流動速(su)度和柱(zhù)☀️狀體的(de)特征寬(kuan)度有關(guān)。卡門渦(wo)街釋放(fang)頻率與(yǔ)流速成(chéng)🌐正比，因(yin)此通過(guò)測量卡(ka)門渦街(jie)頻率可(kě)以求得(de)瞬時流(liu)量值。
　　對(duì)于儀表(biao)内部形(xíng)式固定(dìng)的渦街(jie)流量計(ji)，儀表管(guǎn)道内徑(jing)、旋渦發(fā)✏️生體特(te)征尺寸(cun)及斯特(tè)勞哈爾(ěr)數已定(ding)，儀表系(xì)數是确(que)定的⭐。因(yin)此💛,隻要(yào)正确測(cè)得渦街(jie)頻率，就(jiu)可以正(zhèng)确地測(cè)量管道(dao)中介質(zhi)的體積(ji)流量。
　　應(yīng)力式渦(wō)街流量(liang)計通常(cháng)由旋渦(wo)發生體(ti)、檢測元(yuán)件、儀表(biǎo)表✉️體💘和(he)🍓轉換器(qi)四個部(bu)分組成(cheng)。金陵石(shi)化南京(jing)煉油廠(chǎng)使用的(de)💰應力式(shi)渦💞街流(liú)量計均(jun1)采用三(sān)角柱旋(xuan)渦發生(sheng)體該形(xing)狀的旋(xuan)渦發生(shēng)體是目(mù)前應用(yòng)最爲廣(guǎng)泛的⭕一(yī)種),旋渦(wo)頻率是(shi)利用封(feng)裝在旋(xuán)渦發生(sheng)✨體内部(bù)的壓電(dian)晶體作(zuo)爲檢測(cè)元件，借(jiè)以感受(shòu)旋渦分(fèn)離時交(jiāo)替作用(yòng)于旋渦(wō)發生體(tǐ)上不斷(duan)變化♊的(de)橫向升(shēng)力，升力(lì)的變化(huà)頻率就(jiù)是旋渦(wo)頻率。
根(gēn)據壓電(diàn)效應原(yuán)理，壓電(dian)晶體上(shàng)産生的(de)電荷強(qiang)度與橫(héng)向升力(li)成正比(bi)，即在旋(xuan)渦發生(shēng)體的形(xing)狀、尺寸(cùn)🏃‍♀️以及支(zhī)承方式(shì)一定的(de)情況下(xià)，壓電電(diàn)荷強度(du)與被測(cè)介質的(de)密度和(hé)流速的(de)平方成(cheng)正比。
　　應(ying)力式渦(wō)街流量(liang)計分爲(wèi)滿管式(shi)和插入(rù)式兩種(zhong):滿管式(shì)有🆚法蘭(lan)型、夾持(chi)型兩種(zhǒng)安裝類(lei)型;插入(rù)式可帶(dài)♌球閥或(huò)不帶球(qiu)閥安裝(zhuang)。
　　不同廠(chǎng)家的轉(zhuǎn)換器電(dian)路也不(bú)同，但其(qí)基本功(gong)能及♻️思(sī)路是🌈一(yi)🛀🏻緻的。交(jiāo)變電荷(hé)信号被(bèi)檢出後(hou)，首先經(jing)高阻抗(kàng)㊙️電荷放(fang)大器進(jìn)行放❗大(da),再經噪(zào)聲濾波(bō),并由斯(sī)密特觸(chu)發器檢(jiǎn)波及整(zheng)形，其頻(pín)率信号(hao)即可直(zhí)接作爲(wei).信号輸(shū)出;也可(kě)根據用(yòng)戶要求(qiú)進行f/V和(he)V/f的轉換(huan)，産生與(yǔ)頻率成(cheng)正比的(de)4-20mA模拟信(xin)号輸出(chū)。
2問題及(ji)對策
(1)僅(jǐn)表系數(shù)K的标定(ding)及其影(ying)響因素(su)與對策(cè)儀表系(xì)數K雖然(ran)受♈流體(tǐ)💋流速和(hé)粘度等(děng)的影響(xiang)，但産生(shēng)影響效(xiào)果的卻(que)是這些(xiē)參數的(de)組合一(yī)雷諾數(shù)Re,它決定(ding)了儀表(biao)系數K的(de)線性範(fan)圍。
　　當Re≥2x104時(shí)，在理論(lùn)上儀表(biao)系數K是(shi)一個僅(jǐn)由儀表(biao)幾何結(jié)構、尺寸(cùn)所💋決定(ding)的常數(shù),不受流(liú)體溫度(dù)、壓力、密(mì)度、粘度(du)、成分等(deng)性質⛱️變(bian)化的影(ying)響，對于(yu)各種液(ye)體、氣體(ti)、蒸👅汽都(dou)有相同(tóng)的數值(zhí)。所以，理(lǐ)論上儀(yi)表的标(biao)定系數(shù)在基本(ben)誤差範(fan)圍内保(bao)持一緻(zhi)，具有通(tōng)用性。
　　由(you)于目前(qián)國内許(xǔ)多生産(chan)廠家生(shēng)産方式(shi)不規範(fan)，無标定(ding)🈲條件，使(shi)得生産(chan)的渦街(jiē)流量計(jì)的K值無(wú)法得到(dào)👉保證且(qie)與實際(ji)👨‍❤️‍👨值相🔞差(cha)較🐉大。實(shí)際使用(yòng)中，影響(xiang)儀表系(xì)數的因(yīn)素及解(jie)決方法(fa)叙述❌如(ru)下:
①流速(sù)和粘度(dù)的變化(huà)
　　工業管(guan)道中絕(jue)大多數(shu)流體Re>2x104，滿(mǎn)足渦街(jiē)流量計(jì)的正常(cháng)測量範(fàn)圍。如因(yīn)某種原(yuán)因使流(liu)體的❓流(liu)速降低(di)和成)運(yùn)動粘度(du)升高，都(dou)将導緻(zhi)Re下降。當(dāng)Re<2x104時，K值會(hui)發生♻️較(jiào)大的變(biàn)化，出現(xian)了非線(xiàn)性誤差(cha)。這在儀(yi)表選型(xíng)、安裝上(shang)可以通(tōng)過縮管(guǎn)來提高(gāo)流速以(yǐ)增大Re值(zhi)。當管徑(jing)♌縮小爲(wèi)原來的(de)1/n,Re可提高(gāo)n倍。其次(ci),因液體(ti)運動粘(zhān)度是溫(wen)度的函(han)數，當溫(wēn)度升高(gāo)時粘度(du)下降，同(tong)樣可使(shǐ)Re增大，從(cóng)而确保(bao)正常流(liu)量落在(zài)儀表量(liàng)程下限(xian)之上。
②堆(duī)積
　　如果(guo)被測介(jiè)質中存(cún)在粘性(xìng)顆粒物(wu)質或夾(jia)雜較多(duo)纖維狀(zhuàng)✊物質，則(ze)可能會(huì)逐漸堆(duī)積在三(san)角柱發(fa)生體迎(yíng)流面上(shang),使其幾(ji)何形狀(zhuàng)👈尺寸發(fā)生變化(hua),使儀表(biǎo)系㊙️數K也(yě)随之變(bian)化,産生(sheng)附加測(ce)量誤差(cha)。爲🈚了減(jiǎn)小這個(ge)誤差，在(zai)條件允(yun)許的情(qing)況下,可(ke)定期清(qing)除堆積(ji)物或對(dui)被測介(jiè)質進行(háng)預處理(lǐ)。
③磨損
　　如(ru)果三角(jiǎo)柱發生(sheng)體兩棱(léng)邊因某(mǒu)種被測(cè)介質作(zuò)用而受(shou)到磨損(sǔn)🐇，雖然儀(yi)表系數(shu)K對邊緣(yuán)尖銳度(dù)的變化(huà)不像孔(kǒng)闆流量(liang)計那樣(yàng)敏感，但(dàn)也會引(yǐn)起附加(jiā)誤差。這(zhè)就要求(qiú)定期🎯校(xiao)驗或更(gèng)換一次(cì)表。
④溫度(dù)變化
　　儀(yí)表系數(shù)K通常在(zai)常溫20℃左(zuo)右)下标(biao)定,如果(guo)被測介(jiè)質的溫(wēn)度較高(gao)或較低(dī),與常溫(wēn)相差較(jiao)大，造成(chéng)流通面(mian)積變化(hua)而⁉️引起(qi)附加誤(wu)差，因此(cǐ)對儀表(biǎo)系數K必(bi)須進行(hang)補償🥵修(xiū)正。根🚶據(ju)固體熱(re)膨脹🐆定(ding)律可得(dé)到修正(zheng)系數K,的(de)表達式(shì):
Kt,=1-ax10-5(t-20)
　　式中:t-被(bei)測流體(ti)的溫度(dù);a-儀表發(fā)生體材(cái)質對應(ying)的系數(shù)🔴(不鏽鋼(gāng)、鑄鐵a=4.88,哈(hā)氏合金(jīn)鋼C2a=3.40,钛a=2.62)。
修(xiū)正後的(de)儀表系(xì)數爲
K'=KtK=K[1-ax10-5(t-20)]
計(ji)算表明(ming)，當t>100℃或t<100℃時(shí),有必要(yao).進行此(cǐ)項修正(zhèng)。
(2)安裝中(zhōng)存在的(de)問題及(jí)其對策(cè)
　　應力式(shi)渦街流(liú)量計是(shi)依據流(liu)體力學(xué)振動現(xiàn)象中🏃🏻振(zhèn)動頻率(lǜ)與流速(sù)的對應(ying)關系工(gong)作。它對(duì)管道流(liu)速🥵分布(bu)畸變🈲、流(liú)動脈動(dong)📧及旋🔴轉(zhuǎn)流十分(fèn)敏感，同(tong)時由于(yú)其感.測(cè)元件爲(wèi)壓電晶(jīng)體，各種(zhong)機械振(zhèn)動對輸(shū)出信号(hào)幹擾較(jiào)大,僅表(biǎo)抗🐕振性(xìng)差。因此(ci)現場安(an)裝條件(jiàn)要求較(jiao)高。
　　爲了(le)達到測(ce)量精度(du)，渦街流(liu)量計必(bi)須保證(zheng)一定的(de)🤩前後直(zhi)管段,并(bìng)盡量避(bì)免在靠(kao)近調節(jiē)閥、半開(kāi)閥和.截(jié)止⁉️閥後(hòu)安裝流(liu)量計;測(cè)壓點和(he)測溫點(dian)應分别(bié)在下遊(you)側距流(liu)量計中(zhong)心線3.5D~5.5D和(he)6D-8D;。
　　渦街流(liu)量計的(de)表體安(ān)裝不良(liáng)，如接管(guǎn)偏大、偏(pian)小、偏🔴移(yí)📱有台階(jie)🈲)或墊片(piàn)突入管(guǎn)道都會(hui)引起測(cè)量誤差(chà)。配管内(nei)徑一般(bān)應等于(yu)或略大(da)于流量(liang)計的内(nèi)徑。如配(pei)管的實(shí)際内徑(jing)略小于(yu)流量計(jì)✔️的内徑(jing)5%以内),雖(sui)不會影(yǐng)響僅表(biao)的固有(yǒu)K系🌂數，但(dàn)因流通(tōng)面積突(tū)㊙️變引起(qi)表觀流(liu)速變化(hua)而産生(shēng)附加測(cè)量誤差(cha)，這🈲可以(yi)通過修(xiu)正K系數(shu)來補償(cháng)。修正後(hòu)的儀表(biao)系數爲(wèi)
K"=K（D2/D1）2
式中:Dt-儀(yi)表實際(jì)内徑;D2-配(pèi)管實際(ji)内徑。
　　當(dāng)測量容(rong)易汽化(hua)的液體(tǐ)或工作(zuò)條件接(jiē)近臨界(jiè)狀态的(de)液體時(shi),爲防止(zhǐ)氣穴現(xiàn)象出現(xiàn)，設計安(an)裝時必(bi)須确認(ren)管道内(nèi)🏃‍♀️的最低(dī)壓力P'，這(zhè)樣才能(néng)保證渦(wo)街流量(liang)計正常(chang)工作。p由(you)下式計(ji)算:
p≥2.7△p+1.3po
△p≈1.1x10-6ρv2
　　式中(zhōng):p-管道内(nei)流體絕(jué)對壓力(lì)，MPa;△p-流體在(zai).發生體(tǐ)前後的(de)壓差，MPa;po-在(zai)工作溫(wēn)度下流(liú)體的飽(bao)和蒸汽(qi)壓，MPa;ρ--工作(zuò)條件下(xia)流體的(de)密度⭐，kg/m³，V-流(liu)動流體(tǐ)的流速(su),m/s.
儀表使(shi)用中還(hai)要注意(yì)以下問(wèn)題:
①安裝(zhuang)渦街流(liú)量計的(de)位置要(yào)遠離動(dong)力設備(bei)和變化(huà)頻繁的(de)閥門⚽，如(rú)管線振(zhèn)動較大(da)，應在流(liu)量計前(qián)、後2D處加(jia)裝固定(dìng)支架以(yi)鹹振;
②如(ru)管道流(liú)體的流(liú)速不穩(wen)，可考慮(lǜ)在管線(xiàn)上增加(jiā)穩壓裝(zhuang)📧置或整(zhěng)流器來(lai)消除流(liu)速分布(bù)的不均(jun1)勻現象(xiàng)🥵;
③由于壓(ya)電晶體(tǐ)的靈敏(min)度随溫(wen)度升高(gao)而大幅(fú)度下降(jiàng)，應避免(mian)在測量(liang)高溫介(jie)質（≤250℃),特别(bié)是高低(di)溫頻繁(fan)變化的(de)介質中(zhōng)使用;
④流(liú)量計的(de)安裝位(wei)置應避(bì)開較強(qiang)的熱源(yuan)、電場及(jí)磁場🔱,盡(jìn)量選擇(ze)較好的(de)工作環(huán)境。
(3)現場(chǎng)調試中(zhōng)存在的(de)問題及(jí)對策
　　由(yóu)于應力(lì)式渦街(jie)流量計(ji)使用時(shí)受現場(chǎng)安裝條(tiao)件、環境(jìng)條🌂件、所(suo)🚶‍♀️測介質(zhì)的實際(jì)流動狀(zhuàng)況和流(liú)量計的(de)自身🏃🏻因(yīn)素等各(ge)🔴方面影(yǐng)響很大(dà),必須進(jìn)行現場(chang)調試,把(ba)各種因(yīn)素的影(ying)響降到(dao)最低。方(fāng)法如下(xia):
①應力式(shì)渦街流(liu)量計發(fa)生體中(zhōng)封裝的(de)壓電晶(jīng)體有單(dān)片✉️和雙(shuang)片裝兩(liang)種，它們(men)通過專(zhuan)用引線(xiàn)接入到(dào)轉㊙️換器(qì)輸入端(duan)。斷開接(jiē)🤟點，用萬(wan)用表檢(jiǎn)測每兩(liǎng)根引線(xiàn)之間、每(mei)☂️根引線(xiàn)與表殼(ke)之間的(de)🤞電阻值(zhi)應≥20MQ.若有(you)電阻值(zhi)則說明(ming)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻探頭性(xìng)能下降(jiang);若爲電(diàn)阻值爲(wei)幾十千(qian)歐以下(xià)，則說明(ming)探頭可(ke)能損壞(huai)或專用(yong)引線受(shou)潮、被腐(fǔ)㊙️蝕。
②上述(shù)檢測均(jun1)正常,再(zai)用物體(ti)輕敲探(tan)頭或表(biao)體，用示(shi)🌈波器可(kě)觀察到(dao)不規則(zé)正弦波(bō)，或用萬(wan)用表交(jiao)流電壓(ya)擋可測(ce)量到♌幅(fú)值100~200mV的交(jiāo)變信号(hào)，則說明(ming)探頭完(wán)好。
③NB調整(zheng)時使用(yong)示波器(qi)一邊觀(guan)察電荷(he)放大器(qì)輸出端(duan)的✍️信号(hào)波形，一(yī)邊進行(hang)調整。在(zài)流量爲(wèi)零時最(zui)易調💘整(zhěng),在小流(liú)量時皎(jiao)體流速(su)<0.5m/s,氣體或(huo)蒸汽流(liu)速<8m/s)調整(zheng)也可行(háng)。如用萬(wan)用表調(diào)整，在流(liú)量爲零(líng)時使脈(mo)沖輸出(chū)爲零或(huò)電流輸(shu)出爲4mA。
④TLA調(diào)整起抑(yi)制振動(dong)等幹擾(rao)的作用(yòng)。在NB調整(zhěng)效果不(bu)明顯時(shi)📧，需進行(hang)TLA調整。TLA調(diao)整原則(ze)上使用(yòng)示波器(qi)一邊觀(guan)察有源(yuan)濾🌏波電(dian)路的輸(shu)出♈端及(jí)脈沖放(fàng)大電路(lù)的輸出(chū)端的信(xin)号波形(xíng)，一邊進(jin)行調🙇🏻整(zheng);在流量(liang)爲零時(shí)調整至(zhì)脈沖輸(shū)出爲零(ling);在小流(liú)量時液(ye)體流速(su)<0.5m/s,氣體或(huo)蒸汽流(liu)速<8m/s)調整(zhěng)至脈沖(chong)輸出爲(wei)規則的(de)📧方波。
　　現(xian)場調整(zhěng)非常重(zhòng)要，同時(shi)也應該(gai)注意檢(jian)查儀表(biao)的🏃‍♀️接地(di)是否完(wán)好，電源(yuan)的電壓(yā)是否在(zai)規定的(de)範圍内(nei)，負載電(diàn)阻大小(xiǎo)，電纜🚩線(xiàn)連接和(he)絕緣性(xing)是否符(fu)合要求(qiú)等。

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