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时间：2023-2-6 08:35:39 |
涡街流量计选型优化
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摘要：涡街流量计是现代石油化工生产中测量流量的重要工具之一。简述了涡街流量计的测量原理，详细阐述了解决涡街流量计选型的注意事项，提出了仪表选型、安装、管理与维护的建议。
目前，涡街流量计不同品牌之间的性能差距较大，根据市场调研与用户反馈，以艾默生和横河为代表的品牌，是为大家公认使用情况较好的产品。然而即使是涡街流量计产品，在现场遇到流量范围偏离、流量波动较大、配管与安装情况较差、流量信号微弱以及现场干扰情况恶劣等不良工况条件，依旧会出现大量使用失败的情形，且该问题非常普遍，也影响着用户对于涡街流量计的态度，并逐渐在业内形成：“涡街流量计仅能在液体、蒸汽上使用”的评价。
为了保证在项目中能够使用到真正好用的产品，避免投运和后期维护时的麻烦，选用涡街的核心原则是：更强的抗振能力，更宽的量程比，更可靠的接液材质，更持久的传感器寿命，更优秀的现场配管安装适应能力。文章简述了涡街流量计的测量原理，详细阐述了解决涡街流量计选型的注意事项，提供了仪表的选型、安装、管理与维护的建议。
1.涡街流量计的工作原理
涡街流量计的工作原理（见图1）是在流体中插入一物体时，流体流动受到影响，在障碍物后的两侧就会交替分离释放出两列旋涡，在下游形成互相平行的２个旋涡流。障碍物就是旋涡发生体，它可以是梯形柱、三棱柱体或者圆柱体等。一般情况下，物体后面产生的涡列是不稳定的，当涡列的间距Ｈ和旋涡的距离L满足H/L＝0.281时，涡列达到稳定状态，此涡列称为卡门涡街�？盼薪中械姆⒎牌德剩嬗肓魈宓牧魉僖约胺⒎盘宓奶卣鞒叽鏳（即发放体的宽度）的关系见式（1）。
ƒ＝St*ʋ/d（1）
式中:ƒ为涡街发生频率，Hz;St为斯特劳哈尔数，为无量纲数，与旋涡发生体及雷诺数有关;ʋ为流速，m/s;d为发生体迎面宽度。
在雷诺数一定范围内，St是恒定的，d是固定的，因此ƒ与ʋ成正比，通过传感器可检测出ƒ，即可求出流速ʋ。通过ʋ可以求出流体的体积流量，进而又可以求出流体的质量流量。
2涡街流量计选择的原则
2.1抗振能力选择
涡街流量计用不好的关键原因是抗振能力弱，从而导致测量下限不足，在现场出现诸如“零点不.干净、小流量不指示”等问题，因此选择涡街流量计时，要选择抗振能力强的涡街流量计。工信部2016年发布并实施的《石油化工自动化仪表设计选型规范》(SH/T3005-2016)中指出:“当选用涡街流量计时，测量振动场合的流体流量应选用抗振型涡街流量计，其抗振强度不宜低于2g”。因此无论是在设计院的选型数据表还是在招标技术要求中，应该对抗振能力提出明确的要求，最好要求制造商提供“抗振型涡街流量计型式批准证明文件”。如果由于现实原因，导致具备官方认证的抗振型涡街流量计生产商数量没有达到招标要求时，可参考企业自身或者同行业以往的涡街流量计使用情况，甄选出1到2家抗振能力尚可的合格供应商并邀请其参与竞标。
2.2量程比选择
涡街流量计是1种数字式仪表，根据数字原理的特性，实际流量一旦低于涡街流量计测量下限，并非是精度下降，而是示值直接归零，无法显示流量的基本趋势;或者当实际流量高于上限时，出现可怕的“倒走现象”，现场指示甚至远低于实际流量，流量趋势出现完全相反的状况，造成控制回路.崩溃，甚至传感器、涡街发生体断裂的危险。正因为涡街流量计的这种特性，在选用时必须要对其量程比做出要求，要求涡街流量计的量程比至少要在30:1以上(企业也可以在仪表计算书中体现更大的量程比)。该要求的目的是为应对工艺参数与实际投运工况参数严重不吻合，或者生产过程中的流量大范围波动以及后期流量的调整，只有选用比较宽泛的量程比，才能在涡街流量计选型时将.上述3种情况涵盖其中，留足量程余量，使得现场实际的流量变化范围一直在涡街流量计的正常测量范围当中
2.3传感器材质选择
要想选好涡街传感器，需要知道涡街流量计的内部结构。涡街流量计的内部结构示意图见图2。
当介质流过涡街发生体产生卡门涡街后，其后部的测量传感器受到漩涡的涡街升力，进而测得涡街发生频率，计算出介质流量,。
目前市场中在用的比较主流的传感器大都是应力式或电容式。应力式传感器的传感器结构示意图见图3.
由于压电陶瓷本身的性质，如果其裸露在介质中，很容易被高速的卡门涡街折断，因此其外面都会设置一层金属外�；た恰Ｈ绾谓鹗敉獗；た呛芎�，会影响涡街升力传导至压电陶瓷的信号;如果金属外保护壳太薄，则很难起到�；ばЧ�，因此金.属外�；た怯Ω醚∮们慷雀叩牟闹�。
众所周知，物体的质量越大，惯性就越大，所以传感器质量越大越容易受到外界振动的干扰，使其难以区分正常的涡街升力和外界振动干扰。因此传感器外壳应该选择质量轻强度高的材质。
2.4缩颈选择
对于设计单位而言，绝大多数工艺管道专业在选择管道口径时，为了免除管道设计偏小而出现的无法挽回的问题与责任，往往都会将管道设计偏大。这种情况会导致自控专业在流量计选型时频繁面临缩径问题，尤其对于涡街流量计而言，流速偏.低可能直接导致无指示，最终无法有效显示流量趋势。因此涡街流量计在选型时，企业要依据自身的工艺特点及现场布置环境兼顾厂家的安装建议，选用合适的缩径产品。
随着仪表技术的不断发展，不同的涡街流量计.厂家在缩径方面的技术开始出现较大的差异化。较传统的缩径方式(见图4)，有的厂家开发出了可内缩一档、两档的产品，也有可以无极数限制无限内缩的产品，或者仅需大小头，无需变径直管段的产品(见图5)。
从图4和图5可以看出，仪表内部缩颈在配管成本、配管安装的复杂程度、后期的更换以及维护成本上具有优势，可以为用户节省大笔材料、人工和时间成本，因此企业应根据装置实际情况选择合适的内缩颈产品。
3结束语
涡街流量计优点很多，如压力损失小、整体结构坚固无可动部件、维护量小、测量精度高等。但任何仪表都得在合适的工况下才能发挥其应有的作用。因此要对涡街流量计的性能、特点进行全面深入的了解，这样才能使涡街流量计成为石油化工测量中的助手。
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