[摘要(yao)]渦街(jie)流量(liang)計 在(zai)計量(liang)蒸汽(qi)時，管(guan)内蒸(zheng)汽流(liu)速必(bi)須限(xian)定在(zai)一個(ge)範💃圍(wei)内,渦(wo)街流(liu)量計(ji)才能(neng)正常(chang)工作(zuo)。有人(ren)使用(yong)一些(xie)看似(si)無意(yi)其📧實(shi)違法(fa)的👉手(shou)段,緻(zhi)使下(xia)遊的(de)壓力(li)驟降(jiang),導緻(zhi)蒸汽(qi)流速(su)超過(guo)渦街(jie)🈲流量(liang)計測(ce)量流(liu)速上(shang)限，渦(wo)街流(liu)量計(ji)不能(neng)正常(chang)工🐉作(zuo),計量(liang)嚴重(zhong)偏小(xiao)。最後(hou)提出(chu)采🔞用(yong)加裝(zhuang)限流(liu)裝置(zhi)的方(fang)法來(lai)控制(zhi)蒸汽(qi)流速(su)以保(bao)證😍渦(wo)街流(liu)量計(ji)正常(chang)計量(liang)。
目前(qian)，渦街(jie)流量(liang)計廣(guang)泛運(yun)用在(zai)蒸汽(qi)計量(liang)上。渦(wo)街流(liu)量計(ji)是一(yi)種發(fa)展比(bi)較成(cheng)熟的(de)流量(liang)計，其(qi)主要(yao)優點(dian)有:無(wu)可動(dong)部件(jian)，結構(gou)簡單(dan)牢固(gu)，安裝(zhuang)方便(bian)，維護(hu)費用(yong)較低(di)，量程(cheng)比一(yi)般在(zai)10:1以上(shang),精度(du)也相(xiang)對較(jiao)高，測(ce)量氣(qi)體一(yi)般在(zai)1.0級到(dao)1.5級之(zhi)🐕間，測(ce)量液(ye)體一(yi)般在(zai)1.0級。
在(zai)多年(nian)的檢(jian)定工(gong)作中(zhong)，發現(xian)有人(ren)使用(yong)了一(yi)個蒸(zheng)汽渦(wo)街流(liu)🤞量✨計(ji)的漏(lou)洞，在(zai)保持(chi)渦街(jie)流量(liang)計計(ji)量管(guan)段原(yuan)封不(bu)動的(de)情況(kuang)下，隻(zhi)在蒸(zheng)汽出(chu)口處(chu)做文(wen)章，即(ji)可緻(zhi)使渦(wo)街流(liu)量🎯計(ji)計量(liang)嚴重(zhong)偏小(xiao)。
圖1中(zhong)看到(dao)在渦(wo)街流(liu)量計(ji)計量(liang)段,沒(mei)有任(ren)何修(xiu)改，而(er)在其(qi)後的(de)大型(xing)儲氣(qi)罐卻(que)大有(you)文章(zhang)。整個(ge)系統(tong)根據(ju)儲氣(qi)罐内(nei)壓力(li)變化(hua)來對(dui)前後(hou)閥[]分(fen)别進(jin)行自(zi)動控(kong)制，從(cong)而進(jin)行-套(tao)充氣(qi)、放氣(qi)、再充(chong)氣、放(fang)氣的(de)循環(huan)操作(zuo)。整個(ge)循環(huan)過程(cheng)是:開(kai)📐始時(shi)，儲氣(qi)罐是(shi)空的(de)，閥門(men)1、閥門(men)2都關(guan)閉。然(ran)後閥(fa)門1快(kuai)速打(da)開，上(shang)遊0.8MPa的(de)過☂️和(he)熱蒸(zheng)汽劇(ju)烈充(chong)人空(kong)罐。然(ran)後儲(chu)氣罐(guan)充氣(qi)漸滿(man)，壓力(li)升高(gao)至--定(ding)壓力(li)後，關(guan)閉閥(fa)門1，打(da)開閥(fa)門2，讓(rang)儲氣(qi)罐中(zhong)蒸汽(qi)排出(chu)以供(gong)使用(yong)。這樣(yang)操作(zuo)的目(mu)的主(zhu)要是(shi)使大(da)部分(fen)流過(guo)渦街(jie)流量(liang)計的(de)蒸汽(qi)以極(ji)高流(liu)速通(tong)過。

爲(wei)什麽(me)這樣(yang)會使(shi)蒸汽(qi)流速(su)達到(dao)非常(chang)高的(de)程度(du)呢💃🏻?而(er)渦街(jie)流量(liang)📱計在(zai)高流(liu)速下(xia)計量(liang)會有(you)什麽(me)問題(ti)呢?
1分(fen)析蒸(zheng)汽的(de)流速(su)
臨界(jie)壓力(li)比是(shi)分析(xi)管内(nei)流動(dong)的一(yi)個重(zhong)要數(shu)值，蒸(zheng)汽在(zai)出口(kou)外的(de)背壓(ya)p。與臨(lin)界界(jie)面前(qian)的進(jin)口壓(ya)力P之(zhi)比小(xiao)于或(huo)⭐等于(yu)❄️臨界(jie)壓力(li)比時(shi)，在臨(lin)界截(jie)面上(shang)，蒸汽(qi)流.速(su)達到(dao)臨界(jie)值音(yin)速c。

當(dang)過流(liu)氣體(ti)爲過(guo)熱蒸(zheng)汽時(shi):k=1.3,?cr=0.546pcr稱爲(wei):臨界(jie)壓力(li)。
所以(yi)得到(dao):通過(guo)降低(di)背壓(ya)比，能(neng)讓通(tong)過蒸(zheng)汽的(de)流速(su)提升(sheng)⛱️到相(xiang)對于(yu)渦街(jie)流量(liang)計來(lai)說非(fei)常高(gao)的程(cheng)度,甚(shen)至達(da)到音(yin)速，過(guo)熱蒸(zheng)📐汽音(yin)速可(ke)以達(da)到500m/s以(yi)上。
從(cong)熱網(wang)過來(lai)的蒸(zheng)汽壓(ya)力一(yi)般高(gao)于0.8MPa，而(er)在儲(chu)氣罐(guan)開始(shi)充🔞氣(qi)時，罐(guan)内壓(ya)力幾(ji)乎爲(wei)常壓(ya)。根據(ju)蒸汽(qi)的臨(lin)界流(liu)原理(li)。蒸汽(qi)管道(dao)和容(rong)器的(de)前後(hou)壓力(li)比隻(zhi)要低(di)于臨(lin)界壓(ya)力比(bi)?cr=0.546,那麽(me)管内(nei)蒸汽(qi)的流(liu)速将(jiang)達到(dao)音速(su)。在🔞這(zhe)個案(an)例裏(li)，儲氣(qi)罐内(nei)壓力(li)按充(chong)氣階(jie)段中(zhong)後期(qi)才逐(zhu)漸升(sheng)高到(dao)的0.4MPa來(lai)計算(suan)，背壓(ya)比爲(wei)0.5。也就(jiu)是說(shuo)，在大(da)部🧡分(fen)蒸汽(qi)通過(guo)階段(duan)，背壓(ya)比都(dou)小🔅于(yu)0.546,蒸汽(qi)的流(liu)速⛷️都(dou)保☂️持(chi)在音(yin)速，音(yin)速是(shi)🤞大大(da)超過(guo)渦街(jie)流⭐量(liang)計測(ce)量流(liu)速上(shang)限的(de)。通過(guo)這樣(yang)一個(ge)辦法(fa)，即能(neng)大幅(fu)度提(ti)高通(tong)過渦(wo)街流(liu)量✂️計(ji)的蒸(zheng)汽流(liu)速，緻(zhi)使🔞渦(wo)街流(liu)量計(ji)計量(liang)嚴重(zhong)偏少(shao)。不法(fa)用戶(hu)還狡(jiao)辯，所(suo)有計(ji)量器(qi)具都(dou)通過(guo)了✨國(guo)家法(fa)定計(ji)量檢(jian)定機(ji)構的(de)✨檢定(ding)。确實(shi)，這種(zhong)情況(kuang)，單是(shi)檢定(ding)流量(liang)計是(shi)無法(fa)發現(xian)問題(ti)的。可(ke)以判(pan)斷，介(jie)質的(de)高流(liu)速對(dui)渦街(jie)流量(liang)計的(de)計量(liang)❗性能(neng)産生(sheng)了很(hen)大的(de)影響(xiang)緻使(shi)其計(ji)量不(bu)準。爲(wei)什麽(me)這麽(me)說呢(ne)?再來(lai)分析(xi)氣體(ti)的高(gao)流速(su)對渦(wo)街流(liu)量🤩計(ji)的影(ying)響。
2渦(wo)街流(liu)量計(ji)工作(zuo)原理(li)
在流(liu)體中(zhong)安放(fang)漩渦(wo)發生(sheng)體，流(liu)體在(zai)漩渦(wo)發生(sheng)體兩(liang)側交(jiao)📐替🐇地(di)☀️分列(lie)出兩(liang)列有(you)規律(lü)的交(jiao)錯排(pai)列的(de)漩渦(wo)，在定(ding)雷諾(nuo)數範(fan)❄️圍内(nei)，改漩(xuan)渦的(de)頻率(lü)與漩(xuan)渦發(fa)生體(ti)🔱的幾(ji)何㊙️尺(chi)寸有(you)🚶關，所(suo)産生(sheng)的漩(xuan)渦頻(pin)率f正(zheng)比于(yu)流量(liang)，此頻(pin)率可(ke)由各(ge)種傳(chuan)感器(qi)檢出(chu)。

渦街(jie)流量(liang)計就(jiu)是利(li)用卡(ka)門渦(wo)街原(yuan)理，得(de)到如(ru)下關(guan)系

式(shi)中:b-阻(zu)流件(jian)的寬(kuan)度，m;ū一(yi)流經(jing)流量(liang)計的(de)流體(ti)平均(jun)流速(su)，m/s;f一漩(xuan)渦的(de)頻率(lü)，Hz;Sr斯特(te)羅哈(ha)爾數(shu)(無量(liang)綱)。
斯(si)特羅(luo)哈爾(er)數爲(wei)無量(liang)綱參(can)數，它(ta)與漩(xuan)渦發(fa)生體(ti)的形(xing)狀及(ji)雷諾(nuo)數有(you)關。圖(tu)3所示(shi)爲三(san)角柱(zhu)漩渦(wo)發生(sheng)體的(de)斯🌂特(te)勞哈(ha)爾數(shu).與管(guan)道雷(lei)諾數(shu)的關(guan)系。

由(you)圖3可(ke)見，在(zai)ReD=2×104~7×10'6範圍(wei)内，斯(si)特勞(lao)哈爾(er)數可(ke)視爲(wei)常數(shu)。使用(yong)的渦(wo)街流(liu)量計(ji)都是(shi)在斯(si)特勞(lao)哈爾(er)數視(shi)爲常(chang)數的(de)這🌈個(ge)範圍(wei)内設(she)計的(de)。因此(ci)使用(yong)渦街(jie)流量(liang)計時(shi)--定要(yao)避免(mian)測量(liang)介質(zhi)的雷(lei)諾數(shu)在2×104~7×106這(zhe)個範(fan)圍外(wai)，超過(guo)這個(ge)範圍(wei)，斯特(te)勞哈(ha)爾數(shu)不再(zai)是☂️常(chang)數，渦(wo)街流(liu)量計(ji)測㊙️得(de)的頻(pin)率與(yu)🏒流速(su)也不(bu)再是(shi)簡單(dan)的正(zheng)比關(guan)系。也(ye)就是(shi)說，超(chao)過雷(lei)♋諾數(shu)2×104~7×106這個(ge)範圍(wei)，便違(wei)反了(le)渦街(jie)流量(liang)計的(de)設計(ji)原理(li)，這時(shi)候渦(wo)街流(liu)量計(ji)是不(bu)能正(zheng)常計(ji)量的(de)。因爲(wei)雷諾(nuo)數與(yu)介💞質(zhi)流速(su)有關(guan)，所以(yi)具體(ti)到介(jie)質流(liu)速的(de)話☎️，對(dui)于蒸(zheng)汽來(lai)說，渦(wo)街流(liu)量計(ji)的流(liu)速測(ce)量範(fan)圍控(kong)制在(zai)5m/s~60m/s之間(jian)，好的(de)渦街(jie)流量(liang)計量(liang)程上(shang)限最(zui)多再(zai)往上(shang)延伸(shen)20%。因此(ci)在選(xuan)型渦(wo)街流(liu)量計(ji)的口(kou)徑和(he)流量(liang)測量(liang)範圍(wei)時，要(yao)保證(zheng)滿足(zu)這🔞個(ge)流速(su)限定(ding)。絕大(da)部分(fen)渦街(jie)流💜量(liang)計對(dui)于高(gao)流速(su)介質(zhi)是沒(mei)有辦(ban)法計(ji)量的(de)。所以(yi)上訴(su)案例(li)中，用(yong)普通(tong)渦街(jie)流量(liang)計去(qu)計量(liang)‼️音😍速(su)下的(de)蒸汽(qi)，得到(dao)的結(jie)果是(shi)完全(quan)不可(ke)🔆信，不(bu)能用(yong)的。
渦(wo)街流(liu)量計(ji)是一(yi)種數(shu)字儀(yi)表，是(shi)通過(guo)傳感(gan)器來(lai)檢測(ce)漩🚩渦(wo)頻率(lü)的。流(liu)量計(ji)的電(dian)氣性(xing)能必(bi)須要(yao)工作(zuo)在⛱️适(shi)宜它(ta)的條(tiao)件♍下(xia)。來看(kan)看在(zai)高流(liu)速下(xia)，渦街(jie)流量(liang)計檢(jian)測漩(xuan)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻渦頻(pin)率的(de)情況(kuang)。引用(yong)-個高(gao)流速(su)下渦(wo)街流(liu)量⭐計(ji)的實(shi)驗4。該(gai)實驗(yan)在采(cai)用在(zai)線實(shi)時頻(pin)譜分(fen)析時(shi)發現(xian):在口(kou)徑爲(wei)DN80及其(qi)以下(xia)的管(guan)線上(shang)，經常(chang)會出(chu)現高(gao)于80m/s的(de)高流(liu)速，其(qi)中有(you)近一(yi)半的(de)出現(xian)超過(guo)100m/s的高(gao)流速(su)，更有(you)甚者(zhe)，流速(su)高達(da)✂️180m/s。一般(ban)的渦(wo)街流(liu)量計(ji)在通(tong)過介(jie)質流(liu)速過(guo)高時(shi)，會發(fa)生劇(ju)烈的(de)漏波(bo)現象(xiang)，因而(er)産生(sheng)難以(yi)估算(suan)的誤(wu)差。

從(cong)圖4上(shang)看漏(lou)波的(de)結果(guo)就是(shi)檢測(ce)到的(de)脈沖(chong)不再(zai)連續(xu)🐅，發生(sheng)了漏(lou)🍉缺。所(suo)以這(zhe)種情(qing)況下(xia)，測量(liang)結果(guo)的趨(qu)勢是(shi)一般(ban)都是(shi)偏小(xiao)。在高(gao)流速(su)下，漩(xuan)渦發(fa)生體(ti)後的(de)流體(ti)運動(dong)🏃🏻‍♂️更加(jia)複雜(za)。渦街(jie)🏃傳感(gan)器檢(jian)測信(xin)号需(xu)要--定(ding)的清(qing)晰度(du)，如果(guo)流速(su)過❗高(gao)，流場(chang)變得(de)更加(jia)複雜(za)。此時(shi)傳感(gan)器将(jiang)受到(dao)嚴重(zhong)幹擾(rao)，目标(biao)信号(hao)清晰(xi)度急(ji)劇下(xia)降⚽，使(shi)渦街(jie)流量(liang)❄️傳感(gan)器測(ce)不準(zhun)或者(zhe)測不(bu)到。
可(ke)以看(kan)到，高(gao)流速(su)下的(de)渦街(jie)流量(liang)計的(de)漏波(bo)十分(fen)明🍓顯(xian)，正是(shi)利用(yong)🌐了渦(wo)街的(de)這個(ge)漏洞(dong)，讓渦(wo)街流(liu)量計(ji)在超(chao)高流(liu)速下(xia)大‼️量(liang)漏👨‍❤️‍👨波(bo)，緻使(shi)最後(hou)得到(dao)的流(liu)量遠(yuan)小💰于(yu)實際(ji)流量(liang)。
除了(le)是上(shang)述案(an)例中(zhong)的裝(zhuang)置，還(hai)有一(yi)種把(ba)蒸汽(qi)直接(jie)放人(ren)水池(chi)中加(jia)熱水(shui)的熱(re)水站(zhan)，采用(yong)了手(shou)段這(zhe)些都(dou)是爲(wei)了設(she)法讓(rang)蒸汽(qi)出口(kou)的壓(ya)力驟(zhou)降,得(de)到突(tu)然變(bian)☁️小的(de)背壓(ya)比，以(yi)大大(da)提㊙️高(gao)蒸汽(qi)的流(liu)速。即(ji)使達(da)不到(dao)音速(su)，也遠(yuan)高于(yu)渦街(jie)流量(liang)計的(de)測量(liang)上限(xian)，導緻(zhi)渦街(jie)流量(liang)計的(de)不正(zheng)常工(gong)作。因(yin)此爲(wei)了保(bao)證渦(wo)街流(liu)量計(ji)正常(chang)計量(liang)，必須(xu)重視(shi)渦街(jie)流量(liang)計的(de)測量(liang)範圍(wei)，管内(nei)流速(su)必須(xu)限定(ding)在💚渦(wo)街流(liu)量計(ji)的測(ce)🌂量範(fan)圍以(yi)内。
對(dui)于那(na)些在(zai)後端(duan)搞壓(ya)力驟(zhou)降提(ti)高蒸(zheng)汽流(liu)速的(de)，可以(yi)想辦(ban)法把(ba)蒸汽(qi)流速(su)限定(ding)在合(he)理範(fan)圍内(nei)。比如(ru)采用(yong)限流(liu)裝🛀置(zhi)，在✍️渦(wo)街流(liu)量計(ji)後方(fang)管線(xian)上安(an)裝臨(lin)界流(liu)文丘(qiu)裏噴(pen)嘴。
當(dang)蒸汽(qi)通過(guo)臨界(jie)流文(wen)丘裏(li)噴嘴(zui)時，在(zai)噴嘴(zui)上、下(xia)遊壓(ya)力比(bi)如果(guo)小于(yu)或等(deng)于該(gai)噴嘴(zui)的臨(lin)界壓(ya)力比(bi)時，噴(pen)嘴喉(hou)部形(xing)成臨(lin)界狀(zhuang)态㊙️，流(liu)過噴(pen)嘴的(de)蒸汽(qi)質量(liang)流💚量(liang)達到(dao)最大(da)。這時(shi)蒸汽(qi)的質(zhi)量流(liu)量不(bu)受下(xia)遊狀(zhuang)态變(bian)化的(de)影響(xiang)。根據(ju)這個(ge)原理(li)，把臨(lin)界流(liu)文丘(qiu)裏噴(pen)嘴安(an)裝在(zai)可能(neng)會發(fa)生壓(ya)力驟(zhou)降的(de)管段(duan)前，就(jiu)能穩(wen)穩的(de)限死(si)上遊(you)通過(guo)渦街(jie)流量(liang)計的(de)最大(da)流量(liang)了。而(er)選用(yong)文丘(qiu)裏噴(pen)嘴的(de)原因(yin)是能(neng)夠減(jian)少壓(ya)力損(sun)失。

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