摘(zhāi)要:由于(yú)能源價(jia)格的不(bu)斷上漲(zhang),用能成(chéng)本已經(jing)成🔞爲衆(zhōng)多工業(ye)🤞企業的(de)主要運(yun)營成本(běn)之一,對(duì)于能源(yuan)的計量(liàng)也越來(lai)越成爲(wèi)社會的(de)關注焦(jiao)點,能源(yuan)計量器(qi)具的🚶配(pèi)備合理(lǐ)與否.計(jì)量準确(què)與否與(yu)企業的(de)切身利(lì)益息💜息(xi)相關。渦(wō)街流量(liang)計 由于(yu)原始信(xin)号爲數(shu)字信号(hao)，具有測(ce)量精度(du)高、補償(chang)計算簡(jian)單🏃‍♀️,異常(chang)狀況時(shí)易于分(fen)析的優(you)勢,在能(neng)源的貿(mào)易計量(liàng)上占有(you)一席之(zhi)地。該文(wén)介紹了(le)渦街流(liú)量計的(de)測量原(yuán)理,分析(xi)了渦街(jie)流量計(jì)在💚貿易(yì)計量上(shàng)的優勢(shì),以及渦(wō)街流量(liang)計應用(yòng)于貿易(yì)計量時(shi)的注意(yi)事項。
　　渦(wō)街流量(liàng)計是一(yī)種應用(yòng)卡門渦(wō)街原理(li)的流量(liang)計💰,用于(yu)液🔅體♻️、氣(qi)體和蒸(zhēng)汽的測(cè)量,也可(ke)測量含(han)有微小(xiǎo)顆粒、雜(za)質💯的渾(hún)濁液體(ti)，廣泛應(yīng)用于石(shí)油、化工(gong)、制藥、造(zao)紙、冶金(jin)、電力、環(huán)保、食品(pin)等行業(ye)。
1渦街流(liú)量計的(de)工作原(yuan)理
　　渦街(jie)流量計(jì)是以卡(kǎ)門渦街(jiē)理論爲(wèi)基礎:當(dang)流體流(liú)經非線(xiàn)性的三(san)角柱擋(dang)體時,在(zai)擋體的(de)兩側就(jiù)會交替(tì)産💯生有(you)規則的(de)旋渦信(xìn)号,該旋(xuan)渦的分(fèn)離頻率(lü)與流體(ti)的流速(su)成正比(bǐ)”。渦街流(liu)量🚶計結(jie)構原理(li)如圖1所(suǒ)示。
　　根據(ju)卡門渦(wō)街原理(li),有如下(xià)關系式(shi):
 
式(shi)中:
m一旋(xuán)渦發生(shēng)體兩側(ce)弓形面(miàn)積與管(guan)道橫截(jie)面面積(ji)之🆚比(無(wú)量綱⛷️);
D一(yi)表體通(tong)徑(單位(wei):m);
d一旋渦(wō)發生體(ti)迎面寬(kuān)度(單位(wèi):m);
f一旋渦(wo)的發生(shēng)頻率(單(dan)位:Hz);
U1一旋(xuan)渦發生(shēng)體兩側(cè)平均流(liu)速(單位(wèi):m/s);
Sr一斯特(tè)勞哈爾(er)數(無量(liàng)綱);
U一被(bei)測介質(zhi)來流的(de)平均速(su)度(單位(wèi):m/s);
qr一瞬時(shi)體積流(liu)量(單位(wei):m2/s);
K一流量(liang)計的儀(yi)表系數(shù)(單位:m3)
　　由(you)公式可(ke)見,平均(jun)儀表系(xi)數的大(dà)小隻與(yǔ)渦街流(liu)量傳感(gan)器幾何(hé)♉尺寸即(jí)渦街口(kǒu)徑、阻擋(dang)體寬度(du)與斯特(te)🐕勞哈爾(er)數🙇🏻sr有關(guan)。斯特🈲勞(lao)哈爾數(shù)與雷諾(nuo)數的關(guān)系如圖(tu)2所示,可(ke)見，當🚩雷(lei)諾數Re在(zai)2x104~7x106之間時(shí),Sr可視爲(wèi)常數。也(yě)就是說(shuō),對于一(yī)台口徑(jing)、阻擋體(ti)幾何尺(chi)寸已經(jing)确定的(de)🧡渦街流(liu)量計💛,它(tā)的儀表(biǎo)系📱數在(zai)一定的(de)流速範(fàn)圍内是(shì)定值的(de)。
 
2渦街流(liu)量計的(de)特點
1)可(ke)測量液(yè)體、氣體(ti)、蒸汽的(de)流量;
2)輸(shu)出爲脈(mo)沖頻率(lǜ),其頻率(lǜ)與被測(ce)流體的(de)實際體(tǐ)積流量(liàng)🔞成正比(bi),且不受(shou)流體組(zu)分、密度(du)、壓力、溫(wēn)度的影(yǐng)響;
3)結構(gòu)簡單,無(wu)機械運(yun)動部件(jian),長期運(yun)行穩定(dìng)可靠;
4)量(liang)程比适(shi)中,普通(tōng)傳感器(qì)量程比(bǐ)可達10:1以(yi)上,智能(neng)渦街🏃流(liu)🌏量計量(liàng)程比可(ke)達40:1;
5)壓力(li)損失小(xiǎo)，約爲孔(kǒng)闆流量(liang)計的1/4~1/2。
3渦(wō)街流量(liàng)計在貿(mao)易計量(liang).上的優(yōu)勢
1)渦街(jie)流量信(xìn)号爲數(shu)字頻率(lǜ)方式,測(cè)量精度(dù)高
　　渦街(jie)流量計(ji)的旋渦(wō)分離頻(pín)率是與(yǔ)體積流(liú)量的大(dà)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻小成⚽正(zheng)比的✍️,且(qiě)分離頻(pin)率不受(shòu)流體組(zǔ)分、密度(dù)、壓力💛溫(wēn)度的影(yǐng)響。隻要(yào)測量出(chū)旋渦個(ge)數,就可(kě)以準确(què)計算出(chu)體積流(liu)量，而旋(xuan)渦🏃🏻‍♂️個數(shu)的測量(liàng)是純數(shù)字概念(nian),不存在(zai)測量數(shu)值上的(de)誤差，讓(rang)渦街流(liú)量計具(ju)有了全(quán)量程範(fan)圍内流(liu)量信号(hào)精确的(de)特點,是(shi)其它模(mo)拟類流(liú)量計不(bú)可比拟(nǐ)的優點(diǎn)。傳感器(qì)線性均(jun)爲18的脈(mo)沖型渦(wo)街和模(mo)拟類流(liú)量計精(jing)度對比(bǐ)如表1所(suo)示。
 
2)補償(cháng)運算簡(jian)單,計算(suan)精度高(gāo),未知參(can)數少
　　渦(wo)街流量(liàng)計的體(tǐ)積流量(liàng)可以通(tōng)過測量(liang)旋渦分(fèn)離頻率(lǜ)得知,蒸(zhēng)汽密度(dù)、氣體密(mi)度、壓縮(suo)系數都(dou)可以通(tōng)過測量(liàng)溫度壓(ya)力進♍行(háng)補償計(ji)算,且計(ji)算公式(shi)均爲國(guo)标或國(guo)際公式(shì),計算精(jing)度高💛。與(yu)差壓式(shi)流量計(ji)對比,差(cha)壓式流(liú)量計計(jì)算結果(guǒ)受密度(dù)、粘度、等(deng)熵指數(shu)、壓縮系(xì)數、氣體(tǐ)可膨脹(zhàng)系🧡數以(yi)及結構(gou)尺寸熱(rè)脹冷縮(suo)變化的(de)影響👣2,補(bu)償計算(suan)較複雜(zá),且很多(duo)差壓式(shì)流量計(jì)并沒有(yǒu)氣體可(ke)膨脹系(xi)數的補(bǔ)償計算(suan)公式,因(yin)此,計量(liang)結果會(huì)存在一(yī)定偏差(cha)。
　　渦街流(liú)量計算(suàn)法流程(chéng)如圖3所(suǒ)示,圖中(zhōng)虛線框(kuang)爲外部(bu)💛采集信(xìn)号,實線(xian)框爲計(jì)算參數(shù);差壓式(shi)流量計(ji)算法流(liú)程如🌈有(yǒu)圖4所示(shì),圖中虛(xu)線框爲(wèi)外部信(xin)号及已(yǐ)知參數(shu),實線框(kuàng)爲計算(suan)參數。
 
3)儀(yí)表測量(liàng)異常時(shí),能快速(sù)分析判(pan)斷
　　由于(yu)卡門渦(wō)街流量(liàng)信号是(shì)由旋渦(wo)頻率數(shu)值來.體(tǐ)現的,在(zài)正常情(qing)況下,旋(xuan)渦分離(li)頻率是(shì)穩定的(de),隻有✨當(dang)傳感器(qì)發生異(yì)常或工(gong)況發生(sheng)變化時(shi),旋渦分(fen)離㊙️頻率(lü)才💋會有(yǒu)很大的(de)變化,因(yīn)此,通過(guo)觀察渦(wō)街流量(liàng)傳感器(qi)頻率變(biàn)化範圍(wei)的大小(xiǎo)，可以很(hen)方便的(de)分析出(chū)傳感器(qi)是否存(cún)在故障(zhang),不會出(chū)現模拟(ni)類傳感(gǎn)器🌐在使(shǐ)用時因(yīn)爲㊙️零點(dian)偏移或(huò)模拟轉(zhuan)換誤差(chà)而帶來(lai)不易發(fa)現🧑🏽‍🤝‍🧑🏻的計(ji)量誤差(chà)。渦街信(xin)号如♍圖(tu)5所示
 
　　觀(guan)察渦街(jiē)流量計(jì)放大整(zhěng)形後波(bō)形,若爲(wèi)均勻方(fāng)波信号(hào),則爲👅正(zhèng)常流量(liang)變化;若(ruo)出現明(míng)顯不均(jun)勻方波(bo)信号,則(zé)可能爲(wei)外界幹(gàn)擾、超出(chu)測量範(fan)圍或傳(chuán)感器故(gu)障導緻(zhi)。
4渦街流(liu)量計在(zai)貿易計(ji)量上的(de)注意事(shi)項
　　除常(cháng)規的選(xuan)型設計(ji)外，渦街(jiē)流量計(ji)用在貿(mao)易計量(liang)時,還應(ying)✌️注意🥵以(yi)下幾點(diǎn):
1)蒸汽狀(zhuang)态變化(huà)對流量(liang)測量的(de)影響測(cè)量蒸汽(qi)時,在蒸(zhēng)👨‍❤️‍👨汽經過(guò)閥i]或較(jiao)長管道(dào)輸送後(hou),可能會(huì)産生蒸(zhēng)汽狀态(tai)變化的(de)情況:.
(1)過(guo)熱蒸汽(qi)變爲飽(bǎo)和蒸汽(qì)
　　過熱蒸(zheng)汽在管(guan)道輸送(song)過程中(zhōng)，會産生(sheng)熱能損(sǔn)失,即溫(wēn)度🔱降低(di)。當溫度(du)降到一(yī)-定程度(dù)時,會從(cong)過熱蒸(zhēng)汽狀态(tai)進入臨(lín)界幹飽(bǎo)和狀态(tài)或過飽(bao)和狀态(tài)。
　　如進入(ru)幹飽和(hé)狀态，理(li)論上不(bu)會産生(shēng)計量誤(wù)差。因幹(gàn)飽🙇🏻和蒸(zhēng)汽仍屬(shu)于蒸汽(qì)範疇,且(qiě)測量過(guò)熱蒸汽(qì)一般選(xuan)🌈用溫💁度(du)壓力雙(shuāng)補償方(fāng)式,同時(shi)适用于(yu)過熱蒸(zheng)汽和幹(gàn)飽和蒸(zhēng)汽的密(mi)度補償(cháng)。
　　如進人(ren)過飽和(hé)狀态(即(jí)濕飽和(he)狀态),濕(shi)度會以(yi)水滴、水(shui)霧的狀(zhuàng)态存在(zai),勢必影(ying)響介質(zhì)的密度(du)。但蒸汽(qì)的🈲密度(du)補償算(suàn)法僅适(shì)用于幹(gàn)蒸汽的(de)計量,因(yīn)此濕度(dù)越大(幹(gàn)度越小(xiǎo)),誤差越(yuè)大。一般(ban)☁️情況下(xià)，幹度≥95号(hao)時,誤差(chà)較小;幹(gan)度<958時,誤(wu)差過大(da)。
解決方(fang)法:
①減短(duǎn)輸送管(guan)道距離(lí);
②做好管(guan)道的保(bǎo)溫;
③當輸(shū)送管道(dào)過長時(shi),将儀表(biao)安裝管(guan)道擡高(gao)，或增加(jiā)🏃🏻排液裝(zhuang)置🤞。
(2)飽和(he)蒸汽變(biàn)爲過熱(re)蒸汽4
　　理(lǐ)想的飽(bao)和蒸汽(qi)狀态是(shì)溫度、壓(yā)力、密度(du)呈一-對(duì)應關系(xì),知道其(qi)中一個(gè)參數,即(ji)可計算(suan)出另外(wài)兩個，因(yin)此測量(liàng)飽和蒸(zheng)汽--般采(cǎi)用單補(bu)償方式(shi),即單溫(wēn)度補償(chang),或單🏃‍♀️壓(ya)力補🏃償(cháng)。但當🏒飽(bao)和蒸汽(qi)經過加(jia)壓閥産(chǎn)生☔大幅(fu)降壓🌍時(shi),可能由(you)飽和狀(zhuang)态轉變(bian)成過熱(rè)蒸汽。此(ci)時若采(cǎi)用單溫(wen)度補償(chang)計🧑🏾‍🤝‍🧑🏼算的(de)密度誤(wu)🐅差較大(dà)，采用🙇🏻單(dan)壓力補(bu)償計算(suan)的密度(du)誤差💋相(xiang)對較小(xiǎo);如果能(néng)選💃用溫(wēn)壓補償(chang)方式💛,則(zé)不會産(chan)生誤差(chà)💰。
　　蒸汽減(jiǎn)壓和流(liú)量測量(liang)示意圖(tú)如圖6所(suo)示。化工(gōng)廠鍋爐(lú)出口的(de)⛱️飽和蒸(zheng)汽(1MPa,184.1℃),經過(guo)減壓閥(fá)後轉變(bian)爲過熱(re)蒸🈲汽狀(zhuàng)态(0.42MPa,162.4℃,.密度(dù)2.7048kg/m3),不同補(bu)🌏償方式(shi)計算的(de)密度對(duì)比如表(biao)2所示,溫(wen)⚽度補償(chang)誤差高(gāo)達27.61号,而(ér)壓力補(bu)償誤差(cha)僅在👄2.60号(hào)。
 
解決方(fāng)法:
①流量(liàng)計安裝(zhuāng)在減壓(yā)裝置上(shàng)遊;.
②若安(an)裝在減(jiǎn)壓裝置(zhì)下遊,盡(jìn)量采用(yong)溫壓雙(shuang)補償方(fāng)式,或單(dān)壓力補(bǔ)償方式(shì)。.
2)選擇具(jù)有内置(zhì)精度高(gao)标準算(suan)法的渦(wō)街流量(liàng)計
　　軟件(jian)算法會(hui)對渦街(jie)流量計(ji)計量的(de)精度造(zào)成較大(dà)影響❓。如(ru)蒸汽密(mì)度、氣體(tǐ)壓縮系(xi)數,都是(shì)影響計(jì)算精度(dù)的關鍵(jian)參數。
　　蒸(zhēng)汽密度(dù)的計算(suan)方法有(you)查表法(fa)和公式(shi)法兩種(zhong),兩種算(suàn)法中公(gong)式法相(xiàng)對精度(du)高,并且(qiě)可以對(duì)蒸汽飽(bǎo)和及過(guò)熱區域(yu)進行判(pan)斷✊;查表(biǎo)法覆蓋(gài)區域有(yǒu)限,對于(yú)蒸汽飽(bǎo)和及過(guo)熱區域(yù)沒有正(zhèng)确的界(jie)限。
　　氣體(tǐ)的壓縮(suo)系數也(ye)是随工(gong)況條件(jian)而變化(hua)的,如果(guo)默認按(an)1計算,則(zé)計算結(jie)果會存(cun)在--定偏(piān)差。因此(ci),測氣🔴體(ti),尤其是(shì)測天然(ran)氣時,應(yīng)選用帶(dai)有壓縮(suō)系數補(bu)償功能(neng)的渦街(jiē)流量計(ji)。天然氣(qi)壓縮系(xi)數🧡曲線(xian)如圖7所(suǒ)示。
 
5結語(yǔ)
　　渦街流(liu)量計是(shi)目前最(zuì)适合貿(mao)易計量(liàng)的流量(liàng)計之一(yi)，因爲通(tōng)過渦街(jiē)輸出的(de)漩渦頻(pín)率的穩(wen)定性能(néng)夠直觀(guan)地判斷(duàn)出💋流量(liàng)✉️計工作(zuo)是否異(yì)常，且壓(ya)損小、安(an)裝方便(biàn),長期使(shǐ)用中渦(wō)街流量(liang)計産生(sheng)的表體(ti)結構偏(piān)差對儀(yi)㊙️表系數(shù)的影響(xiang)很小💞，因(yin)此可以(yi)長期作(zuo)爲計量(liang)儀表使(shi)用。

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