摘　要：旋(xuán)進流量(liang)計 是速(su)度流量(liàng)計的一(yi)種，基于(yú)漩渦進(jìn)動原理(lǐ)。結合工(gōng)程設計(jì)，針對幾(ji)種氣體(tǐ)和液體(ti)的流量(liàng)計選型(xíng)進行分(fen)析，分别(bié)研究了(le)同一流(liu)量工況(kuang)下不同(tong)流量計(ji)的适用(yòng)性和優(you)缺點，并(bing)得出下(xia)列🐅結論(lùn)：旋進流(liú)量計能(néng)夠滿足(zu)大部分(fen)所列☀️出(chū)的流量(liang)工況，而(er)且💁精度(du)較高💋、量(liàng)程範圍(wéi)較大、安(an)裝維護(hù)方便，但(dan)不适合(hé)低流速(sù)工⁉️況。
　　在(zai)石化裝(zhuāng)置的工(gong)藝生産(chǎn)過程中(zhong)，流量是(shi)一個非(fēi)常重要(yào)的過程(cheng)參數和(hé)監控對(duì)象，流量(liang)的測量(liàng)顯得尤(you)爲重要(yào)。随着流(liú)量檢測(cè)技💔術的(de)不斷發(fā)展，可供(gong)選擇📱的(de)流量計(ji)很多。如(ru)何針🐇對(duì)不同工(gōng)況要求(qiu)，選擇合(he)适的流(liu)量計來(lai)滿足用(yòng)戶對精(jīng)度、維護(hù)量、可靠(kao)性、經濟(jì)性等要(yao)求。
　　早期(qī)的旋進(jìn)流量計(ji)在1967年由(you)德國FISCHERPORTER公(gong)司發明(míng)。經過幾(jǐ)十年的(de)技✉️術🤩發(fā)展，此種(zhǒng)類流量(liang)計已經(jing)從簡單(dān)的、僅能(néng)測♍量氣(qi)體流量(liàng)的單一(yī)🍓功能，發(fa)展到可(ke)以應用(yòng)于氣體(tǐ)、蒸汽和(hé)液體介(jiè)質♻️的流(liú)量測量(liàng)，并且可(kě)以帶溫(wen)度、壓力(lì)自動補(bǔ)償，還可(kě)以進行(hang)流量累(lèi)計🎯計量(liang)[1]的多種(zhǒng)功能。所(suo)輸出的(de)信号可(ke)以爲支(zhī)持HART協議(yi)的通訊(xùn)信号、支(zhi)持RS485通訊(xun)協議信(xìn)号等。旋(xuán)進❓流量(liàng)計具有(yǒu)精❌度高(gao)、可靠性(xing)好、壓力(li)損失較(jiào)小、對直(zhí)管段要(yao)求短、安(ān)裝維護(hù)方便等(deng)優點，可(kě)以适用(yong)于較爲(wei)廣泛的(de)流量檢(jian)測場合(hé)。
1結構及(ji)工作原(yuán)理
1.1流量(liàng)計的結(jié)構
　　旋進(jin)流量計(ji)本體由(you)漩渦發(fā)生體（起(qi)旋器）、殼(ke)體、壓電(diàn)傳感器(qì)和整流(liu)器組成(chéng)，如圖1所(suo)示。
旋進(jin)流量計(jì)剖面結(jié)構如圖(tú)2所示。

漩渦發(fā)生體（起(qi)旋器）：螺(luó)旋狀葉(yè)片安裝(zhuang)在入口(kou)，用于☎️産(chan)生漩渦(wo)流。
殼體(tǐ)：形狀類(lèi)似于文(wen)丘裏管(guǎn)，用于産(chan)生二次(cì)漩渦。壓(yā)電傳感(gan)🐅器🤟：用于(yu)檢測漩(xuan)渦的振(zhèn)動頻率(lǜ)。振動頻(pin)率與🏃流(liú)速成正(zhèng)比。
整流(liu)器：安裝(zhuang)在流量(liang)計出口(kǒu)，用于消(xiao)除漩渦(wo)流，減少(shao)對下遊(yóu)的影響(xiǎng)。

1.2工作原(yuán)理[1-3]
　　旋進(jin)流量計(jì)是速度(dù)流量計(jì)的一種(zhǒng)，基于漩(xuan)渦進動(dòng)現象✍️進(jin)行計⭕量(liàng)。流體進(jìn)入漩渦(wō)發生體(ti)後産生(sheng)劇烈的(de)旋轉運(yun)💯動形成(chéng)漩渦流(liú)。漩渦流(liú)加速，沿(yan)流動方(fāng)向經縮(suō)徑段，流(liu)動強度(du)增強。當(dang)漩🔴渦流(liú)進入擴(kuo)散段後(hou)，在導流(liu)體回流(liú)的作用(yong)下，該漩(xuan)⛱️渦産生(sheng)二次旋(xuán)轉運動(dong)，即漩渦(wo)進動。二(èr)次漩渦(wo)進動的(de)頻率🚩與(yu)流體的(de)流速成(chéng)正比。因(yīn)此💞漩渦(wō)的頻率(lǜ)可以反(fan)映此流(liú)體的流(liú)速和流(liu)量大小(xiǎo)。如果測(ce)量🔴設備(bei)内部采(cǎi)用最佳(jiā)的設計(ji)，漩渦的(de)頻率将(jiāng)在較寬(kuān)的流量(liang)範圍🌂内(nèi)呈線性(xìng)。壓電傳(chuan)感器測(ce)到此頻(pin)率後，将(jiang)信⚽号傳(chuan)輸到流(liu)量🍓計傳(chuan)⁉️感器進(jin)行下遊(yóu)處✨理。
漩(xuan)渦進動(dòng)頻率與(yu)介質流(liu)速成正(zhèng)比，與截(jié)流體幾(jǐ)何🌂尺寸(cùn)成反比(bǐ)。

式中
f——漩(xuán)渦進動(dòng)頻率；
St——斯(si)特羅哈(hā)爾常數(shu)（通過實(shi)驗得到(dao)的無因(yīn)次數）；
v——流(liu)速；
d——截流(liú)體因數(shù)（由截流(liú)體幾何(he)尺寸決(jué)定）。
以上(shang)公式可(ke)得出，測(cè)量出漩(xuán)渦進動(dòng)頻率可(kě)測得流(liú)體流速(sù)和瞬❄️時(shi)流量。
圖(tu)3表示出(chū)斯特羅(luo)哈爾常(chang)數與雷(léi)諾Re的關(guān)系。曲線(xian)的線性(xìng)區🔴域對(dui)應的爲(wei)旋進流(liu)量計的(de)測量範(fàn)圍。

雷諾(nuò)數（Re）的計(ji)算：
Re=?ρ?/(2827×V×D)
式中(zhōng)
ρ——工作密(mi)度，kg/m3；
V——運動(dong)黏度，m2/s；
D——管(guan)徑，m。
2工程(cheng)設計中(zhong)的選型(xing)考慮
　　工(gōng)程設計(ji)中主要(yao)根據流(liu)量工況(kuang)，按工藝(yì)要求（精(jing)度、測量(liang)範圍、壓(ya)力損失(shī)等），從适(shì)用性、可(ke)靠性、安(ān)裝方便(biàn)、經濟性(xing)等😍方面(miàn)🔴考慮進(jìn)行流量(liàng)計的選(xuǎn)型。本文(wén)列舉的(de)旋進流(liu)量計爲(wèi)某進口(kǒu)品牌🔞産(chǎn)品，并有(yǒu)多種場(chǎng)合♻️的應(ying)用。
2.1适用(yòng)性方面(miàn)的考慮(lü)
（1）流體介(jie)質旋進(jin)流量計(ji)适用于(yú)氣體、蒸(zheng)汽和液(yè)體介質(zhi)。
（2）精度旋(xuan)進流量(liang)計在最(zui)小雷諾(nuo)數Remin和最(zuì)大流量(liàng)Qmax之間的(de)線性範(fan)圍測量(liang)精度爲(wei)≤±0.5%。
（3）流速旋(xuan)進流量(liang)計在測(ce)量介質(zhi)時，要考(kǎo)慮流速(su)不能過(guo)低（具🔴體(tǐ)以廠家(jia)計算爲(wei)準）。
（4）流量(liang)計口徑(jìng)市場上(shang)常見旋(xuan)進流量(liang)計最大(da)尺寸爲(wèi)DN400，最🤩小爲(wei)DN15。流量計(jì)口徑的(de)選擇基(ji)于最大(dà)工作流(liu)量Qmax。建議(yì)最🌈大工(gōng)作流量(liàng)應🚶大于(yú)該口徑(jìng)允許量(liang)程一半(ban)時的流(liu)量。可以(yǐ)選擇縮(suō)徑，但最(zuì)大工作(zuò)流量不(bu)要低于(yú)該口徑(jìng)允許最(zui)大量程(chéng)時流量(liang)的15%。
（5）材料(liao)的選擇(ze)
a.測量管(guan)材料通(tōng)常爲不(bú)鏽鋼316/316L，HastelloyC。
b.内(nei)襯材料(liao)根據介(jie)質的腐(fu)蝕性、溫(wen)度等要(yao)求來選(xuan)擇具體(ti)材料。
PTFE（-55~260℃）
石(shi)墨（-55~280℃）
Kalrez（-20~275℃）
2.2安裝(zhuang)和應用(yòng)
（1）被測介(jiè)質的流(liu)動方向(xiang)需要與(yǔ)流量計(ji)上的指(zhǐ)示方向(xiàng)⭕一緻。
（2）避(bì)免管路(lu)的機械(xie)振動（如(ru)有必要(yào)，安裝支(zhī)架）。
（3）選擇(ze)符合環(huán)境條件(jiàn)的流量(liàng)計。流量(liàng)計周圍(wei)不能有(you)強烈磁(ci)場幹擾(rǎo)。
（4）輸送設(she)備的振(zhen)動頻率(lǜ)不得在(zài)流量計(jì)的測量(liang)頻率範(fan)圍以内(nei)。可⁉️以使(shǐ)用适當(dāng)的阻尼(ni)裝置減(jian)弱活塞(sāi)泵或壓(ya)縮機輸(shu)送過程(cheng)中的交(jiāo)替（脈動(dòng)）流量。
（5）閥(fa)門通常(cháng)布置在(zai)流量計(jì)的下遊(yóu)。如果通(tong)過活塞(sai)泵或壓(yā)🐉縮機輸(shū)送測量(liang)介質（液(yè)體）壓力(lì)10bar[145psi]，當閥門(men)閉合時(shí)，可能會(huì)産生液(ye)壓振動(dòng)，這時閥(fá)門必須(xu)安裝在(zài)流量計(ji)上遊，并(bìng)且可能(neng)需要安(an)裝合适(shi)的阻尼(ní)裝置（例(lì)如：空氣(qi)罐）。
（6）流量(liàng)計在測(ce)量液體(ti)時要避(bi)免氣穴(xue)現象的(de)産生。
（7）測(ce)量高溫(wēn)介質時(shí)
流量計(jì)在測量(liàng)>150℃的高溫(wēn)介質時(shí)，傳感器(qi)的安裝(zhuāng)必須是(shi)變送器(qi)朝向一(yi)側或朝(cháo)下，或者(zhe)采用分(fen)體式安(ān)裝。
（8）流量(liang)計傳感(gan)器帶保(bao)溫層時(shí)，考慮保(bǎo)溫層厚(hòu)度，具體(tǐ)咨詢廠(chang)家🔆。
2.3直管(guan)段要求(qiú)
　　流量計(jì)安裝直(zhi)管段要(yao)求滿足(zu)與否，直(zhí)接影響(xiang)流量測(cè)量的穩(wěn)定性和(hé)精度。旋(xuan)進流量(liang)計進出(chū)口直管(guan)段要求(qiú)見表1。從(cóng)表1可知(zhi)，其直管(guan)段要求(qiú)并不高(gao)，這一優(yōu)🆚勢在舊(jiu)📱裝置擴(kuò)💚容改造(zào)的應用(yòng)中尤爲(wei)突出。

2.4多(duo)探頭的(de)選擇
　　基(ji)于旋進(jìn)流量計(ji)的漩渦(wo)特點，并(bìng)在其本(běn)體尺寸(cùn)允許的(de)條件下(xià)，旋進流(liu)量計可(kě)以采用(yong)多探頭(tou)的測量(liàng)😘方式。這(zhè)種選擇(ze)🏃‍♀️爲用戶(hù)實現三(san)取二流(liu)量聯鎖(suǒ)提供了(le)經濟可(kě)行的實(shí)施方㊙️案(àn)。
3應用分(fen)析
　　适用(yong)于氣體(tǐ)、蒸汽和(hé)液體介(jiè)質測量(liàng)的流量(liàng)計有多(duo)🌍種可選(xuǎn)，在💃🏻此選(xuǎn)擇精度(du)較好的(de)4種流量(liang)計與旋(xuán)進流量(liàng)計做對(duì)比，主要(yào)針對測(cè)🈲量範圍(wéi)、精度和(he)壓損是(shì)否符合(hé)工藝條(tiao)件進行(hang)對比分(fen)析。所選(xuan)流量計(jì)如下，均(jun1)爲在國(guó)内✂️外石(shi)化裝置(zhì)上有多(duo)年應用(yong)的⛹🏻‍♀️國外(wài)産品。
旋(xuán)進流量(liang)計（精度(du)爲液體(ti)±0.5%，氣體±5%）
（精(jing)度爲液(ye)體±0.75%，氣體(ti)±0.9%）
渦街流(liú)量計 科(kē)裏奧 利(li)質量流(liu)量計（精(jing)度爲液(ye)體±0.075%~0.1%，氣體(tǐ)±0.5%）
熱式質(zhì)量流量(liang)計 （精度(du)爲±0.5%，主要(yào)測氣體(ti)介質）
電(diàn)磁流量(liang)計 （精度(du)±0.5%，主要測(ce)量導電(diàn)類液體(tǐ)）
　　以上渦(wo)街流量(liàng)計的精(jing)度低于(yú)其他流(liu)量計，但(dan)是也屬(shu)于精㊙️度(dù)較好且(qie)常用的(de)流量計(ji)。并且由(yóu)于渦街(jiē)流量計(jì)🤟和旋進(jìn)流量計(ji)的原理(li)類似，在(zai)下列對(dui)比中渦(wo)街流量(liàng)計的精(jing)⁉️度雖然(ran)不能達(da)🏃‍♂️到本文(wen)所列的(de)工藝條(tiáo)件，但可(kě)以對比(bi)渦街流(liú)量計和(hé)旋進流(liu)量計的(de)測量範(fàn)圍和壓(yā)損。
3.1氣體(tǐ)測量
（1）當(dāng)測量介(jiè)質爲氫(qing)氣，工藝(yi)要求精(jīng)度高時(shí)，不能低(di)于±0.5%。市場(chang)上測🙇🏻量(liàng)🔞氣體精(jing)度較好(hao)的流量(liàng)計有熱(re)式質量(liàng)流量計(ji)和科裏(lǐ)🌏奧利質(zhì)量流量(liàng)計（我們(men)選擇測(ce)量氣體(ti)精度爲(wei)±0.5%的産品(pin)），這裏選(xuan)擇這2種(zhong)流量計(jì)與旋進(jin)流量計(ji)做對比(bǐ)。表2爲工(gōng)藝條件(jiàn)，表3~表5爲(wèi)3種流量(liàng)計的選(xuǎn)型後的(de)量程🌂範(fàn)圍和壓(ya)力損失(shi)，通過表(biǎo)6對比流(liú)量計‼️是(shi)否滿足(zú)工藝條(tiáo)件。



　　通過(guò)以上對(duì)比，可知(zhī)旋進流(liú)量計在(zai)流速大(da)于一定(dìng)值⭕時，測(cè)🌈量時的(de)精度和(he)流量範(fàn)圍可以(yǐ)與科裏(li)奧利質(zhi)量流量(liang)計和熱(re)式質量(liàng)流量計(ji)相媲美(mei)。但是在(zài)流速很(hen)小的情(qing)況下，旋(xuán)進流量(liang)計與這(zhe)兩種流(liú)量計相(xiàng)比則遜(xùn)色很多(duo)。
　　這3種流(liú)量計在(zai)價格方(fang)面，科裏(lǐ)奧利質(zhì)量流量(liàng)計是旋(xuán)進流量(liang)計價格(gé)的3~5倍。熱(rè)式質量(liang)流量計(ji)和科裏(li)奧利質(zhi)量流👌量(liàng)計💃針對(duì)不同工(gong)況下的(de)應用選(xuan)型，在價(jià)格方面(miàn)各有優(yōu)勢。
（2）測量(liàng)介質爲(wèi)氣體（除(chu)氫氣外(wài)）時，在此(cǐ)選擇旋(xuan)進流量(liàng)計（精度(du)爲氣體(tǐ)±0.5%）、渦街流(liú)量計（精(jing)度爲氣(qì)體±0.9%）和科(kē)裏奧利(lì)質量流(liú)量計（精(jīng)度爲氣(qì)體±0.5%）做對(dui)比分析(xi)，以下主(zhu)要對比(bi)3種流量(liang)計的測(ce)量範圍(wei)（3種流量(liang)計都爲(wei)同一品(pin)牌産品(pǐn)）。表7爲工(gōng)藝條件(jiàn)，表8~表10爲(wei)3種流量(liang)計的選(xuan)型後的(de)量程範(fan)圍🌈和壓(ya)力損失(shi)，通過表(biǎo)11對比流(liú)量計是(shì)否滿足(zu)工藝條(tiao)件。

　　通過(guò)列表可(kě)以看出(chū)旋進流(liu)量計在(zài)測量氣(qì)體時，保(bǎo)證精⭕度(dù)±0.5%的💃🏻情況(kuang)下，量程(chéng)比較大(da)，可以滿(mǎn)足1∶30的量(liang)程比😘。
3.2測(ce)量介質(zhì)爲液體(tǐ)
　　測量液(ye)體時，選(xuan)擇旋進(jìn)流量計(ji)（精度爲(wei)液體±0.5%）、渦(wō)街流量(liang)計（精🧑🏽‍🤝‍🧑🏻度(du)爲液體(tǐ)±0.75%）、科裏奧(ao)利質量(liang)流量計(ji)（精度爲(wèi)液體±0.1%）和(hé)電磁流(liú)量計（精(jing)度爲☔液(yè)體±0.5%）進行(hang)對比分(fèn)析。表12爲(wèi)工藝條(tiáo)件，表13~表(biǎo)16爲3種流(liu)量計的(de)👉選型後(hòu)的量程(chéng)範圍和(hé)壓力損(sǔn)失，通過(guo)表17的對(dui)比，可♻️知(zhi)流量計(ji)是否滿(man)足工藝(yì)條件要(yao)求。



　　通過(guo)以上比(bi)較，可知(zhi)旋進流(liu)量計在(zài)測量液(yè)體時也(ye)♉有很大(da)㊙️的優勢(shi)，量程比(bi)大，精度(du)較高，還(hai)可以測(cè)量非💰導(dao)電類類(lèi)液體。
在(zài)産品的(de)價格方(fang)面，以渦(wo)街流量(liàng)計的價(jia)格作爲(wèi)标🧑🏾‍🤝‍🧑🏼準來(lái)❄️衡🍓量，科(ke)🤞裏奧利(lì)流量計(ji)（精度液(yè)體爲±0.1%.氣(qi)體±0.5%）是渦(wo)街的3~5倍(bèi)左右，旋(xuán)進流量(liàng)計是渦(wō)街流量(liàng)計的1.3~1.7倍(bei)左右，電(dian)磁流🔴量(liàng)計是渦(wō)街流量(liàng)計的0.8~1倍(bei)左右（以(yi)上4種流(liu)量計價(jia)格均以(yi)同一廠(chang)家産品(pǐn)的價格(ge)作爲☁️基(jī)礎）。
4結束(shù)語
　　旋進(jin)流量計(jì)精度（±0.5%）較(jiao)高，可以(yǐ)滿足大(da)多數應(ying)用場合(he)的測量(liàng)♻️要求；可(ke)達1：30的量(liang)程比，滿(mǎn)足寬測(ce)量範圍(wei)的應🔅用(yong)；直管段(duan)要求不(bú)高，在工(gōng)藝裝置(zhì)配管緊(jǐn)湊的場(chǎng)合🔴，應用(yòng)優勢明(ming)顯。尤其(qí)在可實(shi)現多探(tan)頭傳感(gǎn)器應用(yong)方面，爲(wei)安全儀(yí)表系統(tǒng)流量測(cè)量子系(xi)統的可(kě)靠性🆚/可(kě)用性冗(rong)餘架構(gou)設計提(ti)供了一(yī)種便利(li)的實施(shi)方⭕案，具(ju)有較爲(wei)突🔆出的(de)優勢。

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