渦街流量計在測量蒸汽壓縮空氣方面如何選型

1 工作原理

      渦街流量計是基于流體振蕩原理的一種新型流量測量儀表。測量原理如圖1所示，當在流體中插入*動方向垂直的非線性型柱體（旋渦發生體），在其下游側會交替地產生二列內旋的漩渦列，稱之為“卡門渦列”。

      在一定的雷諾數范圍內，漩渦的釋放頻率f與流過漩渦發生體的流體平均速度v及漩渦發生體特征寬度d有關，可用下式表示：

f=Stv/d         （1）

式中，f  ——漩渦的釋放頻率；
         v ——流過漩渦發生體的流體平均速度；
         d ——漩渦發生體特征寬度；
         St——斯特羅哈數strouhal（無量綱常數）。

      St的值與漩渦發生體寬度d和雷諾數Re有關。當雷諾數Re<2X104時，St為變數；Re在2X104~7X106的范圍內，St值基本上保持不變，這段范圍為流量計的基本測量范圍。

      式（1）表明，當d和St為定值時，漩渦產生的頻率f與流體的平均流速V成正比，而與流體的溫度、壓力、密度、成分、黏度等參數無關。因此，可以從漩渦產生的頻率f求出流體的平均流速V，達到測量管道內流體的流量Q的目的。

（2）

（3） 

      式（3）中S為管道的截面積。

      為常數，令，則Q=f/K。式中，k為流量計的儀表系數（脈沖數/升），通常由實際流量試驗求出。

      由于漩渦發生體兩側交替產生漩渦，該漩渦力作用于檢測體上，使之產生交變應力，該應力作用在電元件上，產生了與漩渦頻率相同的交變電荷信號，通過轉換器處理后，輸出與漩渦頻率相同的脈沖信號或與流量成正比的4～20mA.DC信號到二次儀表，進行累積、顯示。

     2 選擇

      渦街流量的選型一般分為型號的選擇和口徑的選擇兩步。

      2.1 型號的選擇

      根據使用環境和被測流體選擇不同結構的流量計。當流量計周圍環境溫度低于60℃時，流量計可選擇組合型，當流量計周圍環境溫度高于60℃時，需選擇分離型。

      當使用環境為易燃易爆場合時根據防爆等級選擇隔爆型或本安型。一般環境選擇一般型。

      根據采集信號要求選擇不同的輸出形式，當需要流量累積時可選擇脈沖輸出型或模擬（4～20mADC）輸出型，當需要控制時可選擇模擬（4～20mADC）輸出型。

     2.2  口徑的選擇

      渦街流量傳感器的口徑應根據流速、流量來合理選擇，并非一定要與工藝管道同口徑。由于渦街流量計流量范圍寬，因此口徑選擇主要是對下限流量。一般液體流速 下限為0.5m/s，氣體在4～5m/S范圍內選用，正常流量在測量范圍的1/2～2/3之間。一般情況下流量計生產廠家提供的選型樣本只給出了常用 流體水、壓縮空氣、飽和蒸汽的流量測量范圍，其他流體則需通過計算選擇流量計的口徑，忽略這一點往往會造成流量計使用不正常。

      根據多次選型的結果，筆者認為，適當減小流量計口徑，使流速和雷諾數增大，使儀表常數完全進入線性，可以提高儀表的精度，也有利于信號放大器的調整。

      3 安裝

      渦街流量計應安裝在隔熱、通風、易維護的地方，盡量安裝在遠離振動源和電磁干擾較強的地方，振動存在的地方必須采用減振裝置，減少管道受振動的影響。

      渦街流量計在管道上可水平、傾斜或垂直安裝。安裝位置要注意，垂直安裝時，液體介質必須從下往上流動；需在管道上安裝溫度、壓力傳感器或流量調節閥時，應將溫度、壓力傳感器和調節閥安裝在流量計下游。

      渦街流量計前后必須有足夠長的直管段，具體要求見表1。所配管道內徑也必須和渦街流量變送器內徑一致，與管道連接的密封墊內徑要比傳感器內徑略大，不能將密封墊凸入管道內。

上游管道形式

直管段長度要求（zui少）

上游

下游

同心收縮全開閥門

15D

5D

一個90°彎頭

20D

5D

同心擴管

25D

5D

同一個平面兩個90°彎頭

25D

5D

不同平面兩個90°彎頭

40D

5D

調節閥半開閥門

50D

5D

      流量計供電電源為+24VDC，連接線要用屏蔽的信號電纜，布線時要遠離強功率電源線，盡量用單獨金屬保護套管，接地要可靠。

      4 注意事項

      為讓該種儀表能夠更好地服務于化工行業流量計量工作，根據我廠近幾年應用的實踐，以下幾方面應引起有關計量管理及使用部門的足夠重視。

      4.1 儀表選型

      化工行業流體種類較多（蒸汽、煤氣、水、氫氣等），輸送流體的管線粗細差別很大（DN15~DN300），流體的物理性質（如溫度、壓力、密度、黏度）和 化學性質（腐蝕性）差異也很大，同時流量的波動范圍較大。因此渦街流量計的選型是*關，也是zui重要的一關。為此，在選型過程中應把握住兩條基本原則：一 要保證生產安全，二要保證使用精度。化工行業首先考慮渦街流量計的防爆性能要滿足現場要求，其次必須抓實三個選型參數，即近期和遠期的zui大、zui小及常用瞬 時流量（主要用于選定儀表的大小規格）、被測介質的設計壓力（主要用于選定儀表的公稱壓力等級）、工作壓力（主要用于選定儀表壓力傳感器的壓力等級）。

      4.2 檢定（校準）

      目前對渦街流量計的現場檢定還存在一定的困難。對用于大流量的貿易計量或重要的工藝過程控制等比較重要場合的流量計，現場不具備流量在線標校條件的，僅憑 生產廠家的出廠合格證明不能判定該表性能是否合格。因此，為確保儀表在今后的工作過程中測量結果的準確、可靠，安裝前有必要將其送往有檢定（校準）資質的 機構進行檢定（校準）。

      4.3 工藝安裝

      正確選擇安裝點和正確安裝傳感器都是非常重要的環節，若在安裝中失誤，輕者影響測量準確度，重者影響儀表使用壽命，導致損壞儀表。要盡可能避免振動及高溫 高熱環境、遠離干擾元件（如壓縮機、分離器、調壓閥、大小頭及匯管、彎頭等），保持儀表前后直管段同心及內壁光滑平直，保證被測介質為潔凈的單相流體等。