摘要：焦(jiao)化廠在外(wai)供煤氣管(guan)道上安裝(zhuang) 插入式渦(wo)街流量計(ji) ,經嚴格的(de)參數設置(zhi),投入使用(yong)。與 孔闆流(liu)量計 和羅(luo)茨流量計(ji)相比,在流(liu)速大于5m/s時(shi)渦街流量(liang)計 的精度(du)較高,并具(ju)有測量範(fan)圍寬,安裝(zhuang)、維修方便(bian),清洗、維護(hu)費用低等(deng)特點。
随着(zhe)我國城市(shi)煤氣的不(bu)斷發展,一(yi)些冶金焦(jiao)化廠的焦(jiao)爐㊙️煤氣向(xiang)供民用煤(mei)氣的方向(xiang)發展。因此(ci),煤氣計量(liang)問題變得(de)比較突出(chu),對煤氣計(ji)量的精度(du)要求🏃‍♀️也越(yue)來🍉越高。過(guo)去一般采(cai)用差壓流(liu)量🏃🏻裝置,80年(nian)代初開始(shi)采用渦街(jie)流量計測(ce)量焦爐煤(mei)氣流量。
1孔(kong)闆流量裝(zhuang)置
　　孔闆流(liu)量計量系(xi)統一般由(you)标準孔闆(pan)、 差壓變送(song)器 、開方器(qi)及比例積(ji)算器組成(cheng),是目前應(ying)用比較廣(guang)泛的流量(liang)計量方法(fa)之一,它具(ju)有結構簡(jian)單、使用壽(shou)命長等優(you)點,目前已(yi)形🐕成了标(biao)準化和系(xi)列化。焦化(hua)廠外供煤(mei)氣在1985年以(yi)前一直采(cai)用孔闆流(liu)量計進行(hang)焦🐆爐煤氣(qi)的計量,在(zai)實際應用(yong)中❗發現有(you)以下不足(zu):(1)因🌐煤氣爲(wei)濕氣體,冬(dong)季保溫不(bu)好時孔闆(pan)易凍,影響(xiang)計量裝置(zhi)正常工作(zuo)。(2)焦爐煤氣(qi)中成分複(fu)雜,含有焦(jiao)油、萘等多(duo)種雜質,長(zhang)期使用會(hui)使孔闆孔(kong)徑結污變(bian)小,銳邊被(bei)髒物複蓋(gai),直接影響(xiang)計量精度(du)。另外導壓(ya)管堵塞的(de)現象也時(shi)有發生。(3)因(yin)煤氣受溫(wen)度、壓力、密(mi)度影響較(jiao)大。一般中(zhong)小型焦化(hua)廠在設計(ji)中沒有考(kao)慮補償問(wen)題。因此,冬(dong)夏兩季測(ce)🚶量誤差較(jiao)大。(4)孔闆流(liu)量🔅計适用(yong)于穩定、連(lian)續工作。其(qi)量程比爲(wei)1∶3。(5)孔闆流量(liang)計🏒至少每(mei)年要清洗(xi)一次,清洗(xi)時必須停(ting)❓産。對于一(yi)些大管道(dao)拆裝相當(dang)困難,中小(xiao)型企業難(nan)以具備孔(kong)闆裝配能(neng)力,有的一(yi)安裝而訂(ding)終身,難以(yi)滿足計量(liang)要🏃求。
2渦街(jie)流量計
2.1渦(wo)街流量計(ji)的工作原(yuan)理
　　渦街流(liu)量計屬于(yu)流體振動(dong)式流量計(ji),在管道内(nei)紊亂💰流動(dong)的介質撞(zhuang)到非線性(xing)擋體(發生(sheng)器)上,擋體(ti)的形狀和(he)紊流速度(du)是兩個決(jue)定參數。當(dang)流體流經(jing)擋體時,在(zai)擋體兩側(ce)交替地分(fen)離出漩渦(wo),形成“卡門(men)渦㊙️街現象(xiang)”見💜圖1。卡門(men)渦街的頻(pin)率與流速(su)成正比。在(zai)流🌈體中插(cha)入柱狀物(wu)體時頻率(lü)與流體流(liu)速的關系(xi)可用式(1)表(biao)示:

式中f——漩(xuan)渦頻率;V——管(guan)道内平均(jun)流速;d——柱狀(zhuang)擋體迎流(liu)面寬度;D——流(liu)體所在管(guan)道内徑;St——斯(si)特羅哈爾(er)數,在雷諾(nuo)數104～106範圍内(nei)爲無量綱(gang)常數。
　　由式(shi)1可見,通過(guo)測量渦街(jie)頻率,就可(ke)算出流速(su)V,再由☂️流速(su)求出流量(liang)Q。當漩渦在(zai)柱體兩側(ce)産生時,柱(zhu)體受到與(yu)流向垂直(zhi)🆚的交變升(sheng)力的作用(yong),升力的變(bian)化頻率就(jiu)是漩渦頻(pin)率。利用埋(mai)設在柱體(ti)内💋的壓電(dian)檢測原件(jian)測出👄升力(li)的變化,将(jiang)升力的變(bian)化轉爲電(dian)的頻率信(xin)号,輸送到(dao)轉換器,再(zai)進行放大(da)和整形,形(xing)成頻🔞率與(yu)電流成正(zheng)比的模拟(ni)電壓🈲或電(dian)流可以進(jin)行瞬時指(zhi)示或累和(he)計算,見圖(tu)📞2。


2.2渦街流量(liang)計的特點(dian)
　　渦街流量(liang)計的特點(dian)是:(1)渦街流(liu)量計體積(ji)小,重量輕(qing),安裝方便(bian),可以不停(ting)産安裝、拆(chai)卸、清洗和(he)維修。(2)測量(liang)範圍寬,量(liang)程比可達(da)1∶10,幾乎不受(shou)介質溫度(du)、壓力、密度(du)的影響👣。可(ke)以測量空(kong)氣、氧氣、煤(mei)氣、蒸汽、水(shui)和低粘度(du)的其他流(liu)體。測量時(shi)🌈氣體流速(su)應大于5m/s,水(shui)🔅的流速應(ying)在0.5～6m/s之間。(3)管(guan)道系統振(zhen)動有可能(neng)疊加到漩(xuan)渦分離頻(pin)率上,這将(jiang)使測量結(jie)果不準确(que),在小流量(liang)時幹🚶‍♀️擾特(te)别突出。
3渦(wo)街流量計(ji)的應用
3.1渦(wo)街流量計(ji)的安裝
　　焦(jiao)化廠三組(zu)六六型焦(jiao)爐,向棗莊(zhuang)市供應煤(mei)氣10萬m3/d。2025年11月(yue)在⭐外供煤(mei)氣管道上(shang)帶壓不停(ting)産安裝了(le)雙發生體(ti)CWL-G104C-1插入式🏃🏻‍♂️渦(wo)街流量計(ji),整個安裝(zhuang)過程從開(kai)口焊接到(dao)參數設置(zhi)調🔞試完成(cheng)僅用3h。
3.2現場(chang)調試
3.2.1儀表(biao)常數的計(ji)算儀表出(chu)廠時已給(gei)出了探頭(tou)插入管道(dao)📱中心的儀(yi)表常數,安(an)裝時隻需(xu)按現場實(shi)際條件換(huan)算成儀表(biao)流量常數(shu)KQ即可。爲此(ci),需進行流(liu)場修正和(he)阻塞修正(zheng)換算:
KQ=KV/TUA(2)
式中(zhong)KQ——儀表常數(shu);KV——儀表出廠(chang)時的标定(ding)常數;T——流場(chang)修正系🍉數(shu)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼;U——阻塞修正(zheng)系數;A——管道(dao)内斷面面(mian)積,A=πD2/4。
流場修(xiu)正系數α可(ke)按下式計(ji)算:

式中θ——管(guan)道内平均(jun)突出物高(gao)度,mm;Re——雷諾準(zhun)數,Re=354×10-3qDV;q——體積流(liu)量,m3/s;V——工作🌂狀(zhuang)✌️态下介質(zhi)的運動粘(zhan)度,m2/s。
阻塞修(xiu)正系數U按(an)下式計算(suan):

式中d——插入(ru)杆直徑,mm;D——管(guan)道内徑,mm。
3.2.2由(you)不鏽鋼探(tan)頭引起的(de)流量修正(zheng)系數KT爲:
KT=1-4.8×10-5(T-20)(5)
式(shi)中T——使用狀(zhuang)态下的溫(wen)度。
3.2.3K′Q值的換(huan)算
　　測量煤(mei)氣時,需要(yao)把儀表顯(xian)示值換算(suan)爲标準狀(zhuang)态P=101325Pa,T=20℃的流量(liang),并對儀表(biao)常數進行(hang)溫度壓力(li)修正:

式中(zhong)P——使用狀态(tai)下的壓力(li),Pa;T——使用狀态(tai)下的溫度(du),℃。
根據上述(shu)計算值設(she)置流量計(ji)積算儀的(de)常數開關(guan)❄️。
4對比标定(ding)
　　氣源廠、煤(mei)氣公司和(he)儀表制造(zao)廠三家共(gong)同對渦街(jie)、孔🍉闆、羅🆚茨(ci)三種流量(liang)計進行了(le)對比标定(ding)。三種儀表(biao)的安裝位(wei)置見圖3,标(biao)定數據見(jian)表。


　　從計量(liang)裝置的角(jiao)度出發,羅(luo)茨流量計(ji)是容積式(shi),計😘量值🔞在(zai)小流量時(shi)比渦街和(he)孔闆流量(liang)計高。從表(biao)中🙇🏻看出流(liu)速低于5m/s時(shi)羅茨表計(ji)量值高于(yu)渦街和孔(kong)闆流量計(ji),說明渦街(jie)和孔闆流(liu)量😘計在流(liu)速低時計(ji)量💔值偏低(di)。高流速時(shi)渦街流量(liang)計的量值(zhi)大于羅茨(ci)流💚量計的(de)顯示值,說(shuo)明渦街流(liu)量計在流(liu)速大于5m/s才(cai)能發揮理(li)想計量㊙️性(xing)能。從工藝(yi)上看出,渦(wo)街流量計(ji)在羅茨表(biao)之💔前,無旁(pang)通,無洩漏(lou)。而羅茨表(biao)前有幹脫(tuo)設📐備,煤氣(qi)中的一些(xie)雜👌質,已被(bei)過濾,再加(jia)⛹🏻‍♀️上閥門的(de)洩☔漏,因此(ci),羅👈茨表計(ji)量值🔞低于(yu)渦街流量(liang)計是正常(chang)的。
5結語
5.1對(dui)渦街流量(liang)計的跟蹤(zong)對比和數(shu)據分析表(biao)明,在流量(liang)正常情況(kuang)下,渦街流(liu)量計精度(du)比孔闆高(gao)。在低流速(su)或間斷🌈供(gong)氣👣時,流量(liang)計量值偏(pian)低,有時有(you)失準現象(xiang)。
5.2渦街流量(liang)計拆裝,維(wei)護方便,清(qing)洗、維護費(fei)用低,不會(hui)因🈲拆裝☂️、檢(jian)✨修而影響(xiang)生産。
5.3在煤(mei)氣溫度較(jiao)低時,渦街(jie)探頭易結(jie)萘及髒物(wu),實際🈚使💚用(yong)時應✏️加以(yi)注意。

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