摘(zhai)　要：旋(xuan)進流(liu)量計(ji) 是速(su)度流(liu)量計(ji)的一(yi)種，基(ji)于漩(xuan)渦進(jin)動原(yuan)理。結(jie)合工(gong)🔅程設(she)😍計，針(zhen)對幾(ji)種氣(qi)體和(he)液體(ti)的流(liu)量計(ji)選型(xing)進行(hang)🏃‍♀️分析(xi)，分别(bie)研究(jiu)了同(tong)一流(liu)量工(gong)況下(xia)不同(tong)流量(liang)計的(de)适用(yong)性和(he)優缺(que)點，并(bing)得出(chu)下列(lie)結論(lun)：旋進(jin)流量(liang)計能(neng)夠滿(man)足大(da)部分(fen)所列(lie)出的(de)流量(liang)♈工況(kuang)，而且(qie)精度(du)較高(gao)🔞、量程(cheng)範圍(wei)較大(da)、安裝(zhuang)維護(hu)方便(bian)，但不(bu)适合(he)低流(liu)速工(gong)🤟況。
　　在(zai)石化(hua)裝置(zhi)的工(gong)藝生(sheng)産過(guo)程中(zhong)，流量(liang)是一(yi)個非(fei)常重(zhong)要的(de)過程(cheng)參數(shu)和監(jian)控對(dui)象，流(liu)量的(de)測量(liang)顯得(de)尤爲(wei)重要(yao)。随🤞着(zhe)流量(liang)檢測(ce)技🔅術(shu)的不(bu)斷發(fa)展，可(ke)供選(xuan)擇的(de)流量(liang)計很(hen)多。如(ru)何針(zhen)對不(bu)同♉工(gong)況要(yao)求，選(xuan)擇合(he)适🈚的(de)流量(liang)計來(lai)滿足(zu)用🌈戶(hu)對精(jing)度、維(wei)護量(liang)、可靠(kao)性、經(jing)濟性(xing)等要(yao)求。
　　早(zao)期的(de)旋進(jin)流量(liang)計在(zai)1967年由(you)德國(guo)FISCHERPORTER公司(si)發明(ming)。經過(guo)幾十(shi)年的(de)技術(shu)發展(zhan)，此種(zhong)類流(liu)量計(ji)已經(jing)從簡(jian)單的(de)、僅能(neng)測㊙️量(liang)氣體(ti)流量(liang)的單(dan)一功(gong)能，發(fa)展到(dao)可以(yi)應用(yong)于🐪氣(qi)體、蒸(zheng)汽和(he)液👌體(ti)介質(zhi)的流(liu)量測(ce)量，并(bing)且可(ke)以帶(dai)溫度(du)、壓力(li)自動(dong)補償(chang)，還可(ke)以進(jin)行流(liu)量累(lei)計計(ji)量[1]的(de)多種(zhong)功能(neng)。所輸(shu)出的(de)信号(hao)可以(yi)爲支(zhi)持HART協(xie)議的(de)通訊(xun)信🏃‍♂️号(hao)、支持(chi)RS485通訊(xun)🔴協議(yi)信号(hao)等。旋(xuan)進流(liu)量計(ji)具有(you)精度(du)高🔞、可(ke)靠性(xing)好、壓(ya)力損(sun)失較(jiao)小、對(dui)直管(guan)段要(yao)求短(duan)、安裝(zhuang)維護(hu)方便(bian)等優(you)點，可(ke)以适(shi)用于(yu)較爲(wei)廣泛(fan)的流(liu)量檢(jian)測場(chang)合。
1結(jie)構及(ji)工作(zuo)原理(li)
1.1流量(liang)計的(de)結構(gou)
　　旋進(jin)流量(liang)計本(ben)體由(you)漩渦(wo)發生(sheng)體（起(qi)旋器(qi)）、殼體(ti)、壓電(dian)傳感(gan)器和(he)💃整流(liu)器組(zu)成，如(ru)圖1所(suo)示。
旋(xuan)進流(liu)量計(ji)剖面(mian)結構(gou)如圖(tu)2所示(shi)。

漩渦(wo)發生(sheng)體（起(qi)旋器(qi)）：螺旋(xuan)狀葉(ye)片安(an)裝在(zai)入口(kou)，用于(yu)産🔞生(sheng)漩渦(wo)流🌐。
殼(ke)體：形(xing)狀類(lei)似于(yu)文丘(qiu)裏管(guan)，用于(yu)産生(sheng)二次(ci)漩渦(wo)。壓電(dian)傳感(gan)器：用(yong)于檢(jian)測漩(xuan)渦的(de)振動(dong)頻率(lü)。振動(dong)頻率(lü)與流(liu)速👉成(cheng)正比(bi)。
整流(liu)器：安(an)裝在(zai)流量(liang)計出(chu)口，用(yong)于消(xiao)除漩(xuan)渦流(liu)，減少(shao)對下(xia)遊的(de)影響(xiang)。

1.2工作(zuo)原理(li)[1-3]
　　旋進(jin)流量(liang)計是(shi)速度(du)流量(liang)計的(de)一種(zhong)，基于(yu)漩渦(wo)進動(dong)現象(xiang)💘進行(hang)計量(liang)。流體(ti)進入(ru)漩渦(wo)發生(sheng)體後(hou)産生(sheng)劇烈(lie)的旋(xuan)轉運(yun)動形(xing)成漩(xuan)渦流(liu)。漩渦(wo)流加(jia)速，沿(yan)流動(dong)方向(xiang)經縮(suo)徑段(duan)，流動(dong)強度(du)增強(qiang)。當漩(xuan)渦流(liu)進入(ru)擴散(san)段後(hou)💛，在導(dao)流體(ti)回流(liu)的作(zuo)用下(xia)，該漩(xuan)渦産(chan)生二(er)🏃🏻次旋(xuan)轉運(yun)動，即(ji)漩渦(wo)進動(dong)。二次(ci)漩渦(wo)進動(dong)的頻(pin)率與(yu)流體(ti)的流(liu)速成(cheng)正比(bi)。因此(ci)💋漩渦(wo)的頻(pin)率可(ke)以反(fan)映此(ci)流體(ti)的流(liu)速和(he)流量(liang)大小(xiao)。如果(guo)測量(liang)👌設備(bei)内部(bu)🔱采用(yong)最佳(jia)的設(she)計，漩(xuan)渦的(de)頻率(lü)将在(zai)較寬(kuan)的流(liu)量範(fan)圍内(nei)呈線(xian)性。壓(ya)電傳(chuan)感器(qi)測到(dao)此頻(pin)率後(hou)，将信(xin)号傳(chuan)輸到(dao)流量(liang)計傳(chuan)感器(qi)進行(hang)下遊(you)處🐉理(li)。
漩渦(wo)進動(dong)頻率(lü)與介(jie)質流(liu)速成(cheng)正比(bi)，與截(jie)流體(ti)幾何(he)尺寸(cun)💞成🤟反(fan)比。

式(shi)中
f——漩(xuan)渦進(jin)動頻(pin)率；
St——斯(si)特羅(luo)哈爾(er)常數(shu)（通過(guo)實驗(yan)得到(dao)的無(wu)因次(ci)數）；
v——流(liu)速；
d——截(jie)流體(ti)因數(shu)（由截(jie)流體(ti)幾何(he)尺寸(cun)決定(ding)）。
以上(shang)公式(shi)可得(de)出，測(ce)量出(chu)漩渦(wo)進動(dong)頻率(lü)可測(ce)得流(liu)體流(liu)速和(he)瞬時(shi)流量(liang)。
圖3表(biao)示出(chu)斯特(te)羅哈(ha)爾常(chang)數與(yu)雷諾(nuo)Re的關(guan)系。曲(qu)線的(de)線性(xing)區域(yu)對🙇🏻應(ying)的爲(wei)旋進(jin)流量(liang)計的(de)測量(liang)範圍(wei)。

雷諾(nuo)數（Re）的(de)計算(suan)：
Re=?ρ?/(2827×V×D)
式中(zhong)
ρ——工作(zuo)密度(du)，kg/m3；
V——運動(dong)黏度(du)，m2/s；
D——管徑(jing)，m。
2工程(cheng)設計(ji)中的(de)選型(xing)考慮(lü)
　　工程(cheng)設計(ji)中主(zhu)要根(gen)據流(liu)量工(gong)況，按(an)工藝(yi)要求(qiu)（精度(du)👈、測量(liang)範圍(wei)、壓力(li)損失(shi)等），從(cong)适用(yong)性、可(ke)靠性(xing)、安裝(zhuang)方便(bian)、經濟(ji)性等(deng)方面(mian)考慮(lü)進行(hang)流量(liang)計的(de)選型(xing)。本文(wen)列舉(ju)的旋(xuan)進📱流(liu)量計(ji)爲某(mou)進🐇口(kou)品牌(pai)💘産品(pin)，并有(you)多種(zhong)場合(he)的應(ying)用。
2.1适(shi)用性(xing)方面(mian)的考(kao)慮
（1）流(liu)體介(jie)質旋(xuan)進流(liu)量計(ji)适用(yong)于氣(qi)體、蒸(zheng)汽和(he)液體(ti)介質(zhi)。
（2）精度(du)旋進(jin)流量(liang)計在(zai)最小(xiao)雷諾(nuo)數Remin和(he)最大(da)流量(liang)Qmax之間(jian)❤️的線(xian)性範(fan)🏃‍♂️圍測(ce)量精(jing)度爲(wei)≤±0.5%。
（3）流速(su)旋進(jin)流量(liang)計在(zai)測量(liang)介質(zhi)時，要(yao)考慮(lü)流速(su)不能(neng)過低(di)💞（具體(ti)🐕以廠(chang)家計(ji)算爲(wei)準）。
（4）流(liu)量計(ji)口徑(jing)市場(chang)上常(chang)見旋(xuan)進流(liu)量計(ji)最大(da)尺寸(cun)爲DN400，最(zui)小爲(wei)🔅DN15。流量(liang)計口(kou)徑的(de)選擇(ze)基于(yu)最大(da)工作(zuo)流量(liang)Qmax。建議(yi)最大(da)工作(zuo)流量(liang)應大(da)于🛀該(gai)口徑(jing)允許(xu)量程(cheng)一半(ban)時的(de)流量(liang)。可以(yi)選擇(ze)縮徑(jing)，但最(zui)大工(gong)作流(liu)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻量不(bu)要低(di)于💯該(gai)口徑(jing)允許(xu)最大(da)量程(cheng)時流(liu)量的(de)15%。
（5）材料(liao)的選(xuan)擇
a.測(ce)量管(guan)材料(liao)通常(chang)爲不(bu)鏽鋼(gang)316/316L，HastelloyC。
b.内襯(chen)材料(liao)根據(ju)介質(zhi)的腐(fu)蝕性(xing)、溫度(du)等要(yao)求來(lai)選擇(ze)具體(ti)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼材料(liao)👨‍❤️‍👨。
PTFE（-55~260℃）
石墨(mo)（-55~280℃）
Kalrez（-20~275℃）
2.2安裝(zhuang)和應(ying)用
（1）被(bei)測介(jie)質的(de)流動(dong)方向(xiang)需要(yao)與流(liu)量計(ji)上的(de)指示(shi)方向(xiang)一緻(zhi)。
（2）避免(mian)管路(lu)的機(ji)械振(zhen)動（如(ru)有必(bi)要，安(an)裝支(zhi)架）。
（3）選(xuan)擇符(fu)合環(huan)境條(tiao)件的(de)流量(liang)計。流(liu)量計(ji)周圍(wei)不能(neng)有強(qiang)烈🌍磁(ci)場幹(gan)擾。
（4）輸(shu)送設(she)備的(de)振動(dong)頻率(lü)不得(de)在流(liu)量計(ji)的測(ce)量頻(pin)率範(fan)圍以(yi)内。可(ke)以使(shi)用适(shi)當的(de)阻尼(ni)裝置(zhi)減弱(ruo)活塞(sai)泵或(huo)壓縮(suo)機輸(shu)送過(guo)程中(zhong)的交(jiao)替（脈(mo)動）流(liu)量。
（5）閥(fa)門通(tong)常布(bu)置在(zai)流量(liang)計的(de)下遊(you)。如果(guo)通過(guo)活塞(sai)泵🍓或(huo)壓🆚縮(suo)機輸(shu)送測(ce)量介(jie)質（液(ye)體）壓(ya)力10bar[145psi]，當(dang)閥門(men)閉合(he)時，可(ke)能會(hui)産生(sheng)液壓(ya)振🏃‍♂️動(dong)，這時(shi)閥門(men)必須(xu)安裝(zhuang)在流(liu)量🈚計(ji)上遊(you)，并且(qie)可能(neng)需要(yao)安裝(zhuang)合适(shi)的阻(zu)尼裝(zhuang)置（例(li)如♈：空(kong)氣罐(guan)）。
（6）流量(liang)計在(zai)測量(liang)液體(ti)時要(yao)避免(mian)氣穴(xue)現象(xiang)的産(chan)生。
（7）測(ce)量高(gao)溫介(jie)質時(shi)
流量(liang)計在(zai)測量(liang)>150℃的高(gao)溫介(jie)質時(shi)，傳感(gan)器的(de)安裝(zhuang)必須(xu)是變(bian)送器(qi)朝向(xiang)一🈲側(ce)或✨朝(chao)🔴下，或(huo)者采(cai)用分(fen)體式(shi)安裝(zhuang)。
（8）流量(liang)計傳(chuan)感器(qi)帶保(bao)溫層(ceng)時，考(kao)慮保(bao)溫層(ceng)厚度(du)，具體(ti)咨詢(xun)廠家(jia)。
2.3直管(guan)段要(yao)求
　　流(liu)量計(ji)安裝(zhuang)直管(guan)段要(yao)求滿(man)足與(yu)否，直(zhi)接影(ying)響流(liu)量測(ce)量的(de)👅穩定(ding)性和(he)精度(du)。旋進(jin)流量(liang)計進(jin)出口(kou)直管(guan)段要(yao)求♍見(jian)表🧡1。從(cong)表1可(ke)知，其(qi)直管(guan)段要(yao)求并(bing)不高(gao)，這一(yi)優勢(shi)在舊(jiu)裝置(zhi)擴容(rong)改造(zao)的應(ying)用中(zhong)尤爲(wei)突出(chu)。

2.4多探(tan)頭的(de)選擇(ze)
　　基于(yu)旋進(jin)流量(liang)計的(de)漩渦(wo)特點(dian)，并在(zai)其本(ben)體尺(chi)寸允(yun)許的(de)條件(jian)下，旋(xuan)進流(liu)量計(ji)可以(yi)采用(yong)多探(tan)頭的(de)測量(liang)方式(shi)。這種(zhong)選擇(ze)爲用(yong)💃戶實(shi)☁️現三(san)取二(er)流量(liang)聯鎖(suo)提供(gong)了經(jing)濟可(ke)行的(de)實施(shi)方案(an)。
3應用(yong)分析(xi)
　　适用(yong)于氣(qi)體、蒸(zheng)汽和(he)液體(ti)介質(zhi)測量(liang)的流(liu)量計(ji)有多(duo)種可(ke)選💋，在(zai)此選(xuan)擇精(jing)度較(jiao)好的(de)4種流(liu)量計(ji)與旋(xuan)進流(liu)量計(ji)做對(dui)比，主(zhu)要針(zhen)對測(ce)量範(fan)圍、精(jing)度和(he)壓損(sun)是否(fou)符合(he)工藝(yi)條件(jian)進行(hang)對比(bi)分析(xi)。所選(xuan)流量(liang)計如(ru)下，均(jun)爲在(zai)國内(nei)外石(shi)化裝(zhuang)置上(shang)有多(duo)年應(ying)用的(de)國外(wai)産品(pin)♉。
旋進(jin)流量(liang)計（精(jing)度爲(wei)液體(ti)±0.5%，氣體(ti)±5%）
（精度(du)爲液(ye)體±0.75%，氣(qi)體±0.9%）
渦(wo)街流(liu)量計(ji) 科裏(li)奧 利(li)質量(liang)流量(liang)計（精(jing)度爲(wei)液體(ti)±0.075%~0.1%，氣體(ti)±0.5%）
熱式(shi)質量(liang)流量(liang)計 （精(jing)度爲(wei)±0.5%，主要(yao)測氣(qi)體介(jie)質）
電(dian)磁流(liu)量計(ji) （精度(du)±0.5%，主要(yao)測量(liang)導電(dian)類液(ye)體）
　　以(yi)上渦(wo)街流(liu)量計(ji)的精(jing)度低(di)于其(qi)他流(liu)量計(ji)，但是(shi)也屬(shu)于😍精(jing)✊度✌️較(jiao)好且(qie)常用(yong)的流(liu)量計(ji)。并且(qie)由于(yu)渦街(jie)流量(liang)計和(he)旋進(jin)流量(liang)計的(de)原理(li)類似(si)，在下(xia)列對(dui)比中(zhong)渦街(jie)流量(liang)計的(de)精度(du)雖然(ran)不能(neng)達到(dao)本文(wen)所列(lie)的工(gong)藝條(tiao)件，但(dan)可以(yi)對比(bi)渦📐街(jie)流量(liang)計和(he)旋進(jin)流量(liang)計的(de)測量(liang)範圍(wei)和壓(ya)損。
3.1氣(qi)體測(ce)量
（1）當(dang)測量(liang)介質(zhi)爲氫(qing)氣，工(gong)藝要(yao)求精(jing)度高(gao)時，不(bu)能低(di)于±0.5%。市(shi)場上(shang)測量(liang)氣體(ti)精度(du)較好(hao)的流(liu)量計(ji)有熱(re)式質(zhi)量流(liu)量🐪計(ji)和科(ke)裏奧(ao)利質(zhi)量流(liu)量計(ji)（我們(men)選擇(ze)測量(liang)氣體(ti)精度(du)爲±0.5%的(de)産🐅品(pin)），這裏(li)選擇(ze)這2種(zhong)流量(liang)計與(yu)旋進(jin)流量(liang)計做(zuo)對♈比(bi)。表2爲(wei)工藝(yi)條件(jian)，表3~表(biao)5爲3種(zhong)流✌️量(liang)計的(de)選型(xing)後的(de)量程(cheng)😘範圍(wei)和壓(ya)力🔴損(sun)失，通(tong)過表(biao)6對比(bi)流量(liang)計⭐是(shi)否滿(man)足工(gong)藝條(tiao)件。



　　通(tong)過以(yi)上對(dui)比，可(ke)知旋(xuan)進流(liu)量計(ji)在流(liu)速大(da)于一(yi)定值(zhi)時，測(ce)量時(shi)的精(jing)度和(he)流量(liang)範圍(wei)可以(yi)與科(ke)裏奧(ao)利質(zhi)量♈流(liu)量計(ji)和熱(re)式質(zhi)量流(liu)量計(ji)相媲(pi)美。但(dan)是在(zai)流速(su)很小(xiao)的情(qing)況下(xia)，旋進(jin)流量(liang)計與(yu)這兩(liang)種流(liu)量計(ji)相比(bi)則遜(xun)色很(hen)多。
　　這(zhe)3種流(liu)量計(ji)在價(jia)格方(fang)面，科(ke)裏奧(ao)利質(zhi)量流(liu)量計(ji)是旋(xuan)☁️進流(liu)量計(ji)🌈價格(ge)的3~5倍(bei)。熱式(shi)質量(liang)流量(liang)計和(he)科裏(li)奧利(li)質量(liang)流量(liang)計針(zhen)對☀️不(bu)同工(gong)況下(xia)的應(ying)用選(xuan)型，在(zai)價格(ge)方面(mian)各有(you)優勢(shi)。
（2）測量(liang)介質(zhi)爲氣(qi)體（除(chu)氫氣(qi)外）時(shi)，在此(ci)選擇(ze)旋進(jin)流量(liang)計（精(jing)度爲(wei)氣體(ti)±0.5%）、渦街(jie)流量(liang)計（精(jing)度爲(wei)氣體(ti)±0.9%）和科(ke)裏奧(ao)利質(zhi)量流(liu)量計(ji)（精度(du)爲氣(qi)體±0.5%）做(zuo)對比(bi)分析(xi)，以下(xia)主要(yao)對比(bi)3種流(liu)量計(ji)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼的測(ce)量範(fan)圍（3種(zhong)流量(liang)計都(dou)爲同(tong)一品(pin)牌産(chan)品）。表(biao)7爲工(gong)藝條(tiao)㊙️件，表(biao)8~表10爲(wei)3種流(liu)量計(ji)的選(xuan)型後(hou)的量(liang)程範(fan)圍和(he)壓力(li)損失(shi)，通過(guo)表11對(dui)比流(liu)量計(ji)是否(fou)滿足(zu)工藝(yi)條🌈件(jian)。

　　通過(guo)列表(biao)可以(yi)看出(chu)旋進(jin)流量(liang)計在(zai)測量(liang)氣體(ti)時，保(bao)證精(jing)度±0.5%的(de)情況(kuang)下，量(liang)程比(bi)較大(da)，可以(yi)滿足(zu)1∶30的量(liang)程比(bi)。
3.2測量(liang)介質(zhi)爲液(ye)體
　　測(ce)量液(ye)體時(shi)，選擇(ze)旋進(jin)流量(liang)計（精(jing)度爲(wei)液體(ti)±0.5%）、渦街(jie)流量(liang)計（精(jing)度爲(wei)液體(ti)±0.75%）、科裏(li)奧利(li)質量(liang)流量(liang)計（精(jing)度爲(wei)液體(ti)±0.1%）和電(dian)磁流(liu)量計(ji)（精🏃🏻‍♂️度(du)爲液(ye)體±0.5%）進(jin)行對(dui)比分(fen)析。表(biao)12爲🐇工(gong)藝條(tiao)件，表(biao)13~表16爲(wei)3種流(liu)♍量計(ji)的選(xuan)型後(hou)🈚的量(liang)程範(fan)圍和(he)壓力(li)損失(shi)，通過(guo)表17的(de)對比(bi)，可✊知(zhi)流量(liang)計是(shi)否滿(man)足工(gong)藝條(tiao)件要(yao)求。



　　通(tong)過以(yi)上比(bi)較，可(ke)知旋(xuan)進流(liu)量計(ji)在測(ce)量液(ye)體時(shi)也有(you)很大(da)🥰的優(you)勢，量(liang)程比(bi)大，精(jing)度較(jiao)高，還(hai)可以(yi)測量(liang)非導(dao)電類(lei)類😘液(ye)體。
在(zai)産品(pin)的價(jia)格方(fang)面，以(yi)渦街(jie)流量(liang)計的(de)價格(ge)作爲(wei)标準(zhun)來衡(heng)㊙️量，科(ke)👈裏奧(ao)利流(liu)量計(ji)（精度(du)液體(ti)爲±0.1%.氣(qi)體±0.5%）是(shi)渦街(jie)的3~5倍(bei)左右(you)，旋進(jin)流量(liang)計是(shi)渦街(jie)流量(liang)計的(de)1.3~1.7倍左(zuo)右，電(dian)磁流(liu)量計(ji)是⭐渦(wo)街流(liu)🚩量計(ji)的0.8~1倍(bei)左右(you)（以上(shang)4種流(liu)量計(ji)價格(ge)均以(yi)同一(yi)廠家(jia)産品(pin)的價(jia)格作(zuo)爲基(ji)礎）。
4結(jie)束語(yu)
　　旋進(jin)流量(liang)計精(jing)度（±0.5%）較(jiao)高，可(ke)以滿(man)足大(da)多數(shu)應用(yong)場合(he)的測(ce)量要(yao)求；可(ke)達1：30的(de)量程(cheng)比，滿(man)足寬(kuan)測量(liang)範圍(wei)的應(ying)用；直(zhi)管段(duan)要求(qiu)不高(gao)🍓，在工(gong)藝裝(zhuang)置配(pei)管緊(jin)湊的(de)場合(he)，應用(yong)優勢(shi)明顯(xian)。尤其(qi)在可(ke)實現(xian)多探(tan)頭傳(chuan)感器(qi)應用(yong)方面(mian)，爲安(an)全儀(yi)表系(xi)統流(liu)量測(ce)量子(zi)系統(tong)的可(ke)靠性(xing)☎️/可用(yong)性冗(rong)餘架(jia)構設(she)計提(ti)供了(le)一種(zhong)便利(li)的實(shi)施方(fang)案，具(ju)有較(jiao)爲突(tu)出的(de)優勢(shi)。

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