摘(zhāi)要:由于(yú)能源價(jia)格的不(bu)斷上漲(zhang),用能成(cheng)本已經(jīng)成爲衆(zhōng)多工業(ye)🌂企業的(de)主要運(yùn)營成本(ben)之一,對(dui)于能源(yuán)的計量(liàng)也越來(lai)越成爲(wèi)社會的(de)關注焦(jiao)點,能源(yuán)計量器(qì)具的配(pèi)備合理(li)與否.計(jì)量準确(què)與否🔅與(yǔ)企業的(de)切身利(li)益息息(xi)相關。渦(wō)街流量(liàng)計 由于(yú)原始信(xin)号爲數(shù)字信号(hào)，具有測(ce)量精度(dù)高、補償(chang)計算簡(jian)單🔆,異常(chang)狀況時(shi)易于分(fèn)析的優(you)勢,在能(néng)源的貿(mào)易計量(liang)上占有(you)一席之(zhi)地。該文(wen)介紹了(le)渦街流(liu)量🔴計的(de)測量原(yuán)理,分析(xī)了渦街(jie)流量計(jì)在貿易(yì)計量上(shàng)⛹🏻‍♀️的優勢(shì),以及渦(wō)街流量(liang)計應用(yòng)于貿易(yì)計量時(shi)的注🔅意(yi)事項。
　　渦(wo)街流量(liang)計是一(yi)種應用(yòng)卡門渦(wo)街原理(lǐ)的流量(liàng)計,用于(yu)液體、氣(qì)體和蒸(zheng)汽的測(cè)量,也可(ke)測量含(han)有微小(xiao)顆粒、雜(za)質的渾(hún)👉濁液體(ti)，廣泛應(yīng)用于石(shí)油、化工(gōng)、制藥、造(zào)紙、冶💋金(jīn)、電力、環(huán)保、食品(pǐn)等行業(yè)。
1渦街流(liu)量計的(de)工作原(yuan)理
　　渦街(jie)流量計(ji)是以卡(kǎ)門渦街(jie)理論爲(wei)基礎:當(dang)流體流(liu)✌️經非💋線(xian)性的🔆三(sān)角柱擋(dǎng)體時,在(zai)擋體的(de)兩側就(jiu)會交替(tì)産🏃‍♀️生有(yǒu)規則的(de)旋渦信(xin)号,該旋(xuán)渦的分(fèn)離頻率(lü)與流體(ti)的流速(sù)成正比(bǐ)”。渦街流(liú)量♉計結(jie)構原理(lǐ)如圖1所(suo)示。
　　根據(jù)卡門渦(wo)街原理(lǐ),有如下(xia)關系式(shì):
 
式(shì)中:
m一旋(xuán)渦發生(shēng)體兩側(ce)弓形面(mian)積與管(guǎn)道橫截(jie)面面積(jī)💔之比(無(wú)🏃‍♀️量綱);
D一(yi)表體通(tong)徑(單位(wei):m);
d一旋渦(wo)發生體(ti)迎面寬(kuān)度(單位(wei):m);
f一旋渦(wō)的發生(sheng)頻率(單(dan)位:Hz);
U1一旋(xuán)渦發生(sheng)體兩側(ce)平均流(liu)速(單位(wèi):m/s);
Sr一斯特(te)勞哈爾(er)數(無量(liàng)綱);
U一被(bei)測介質(zhi)來流的(de)平均速(sù)度(單位(wèi):m/s);
qr一瞬時(shi)體積流(liú)量(單位(wèi):m2/s);
K一流量(liang)計的儀(yí)表系數(shù)(單位:m3)
　　由(yóu)公式可(kě)見,平均(jun)儀表系(xì)數的大(dà)小隻與(yu)渦街流(liú)量傳🔞感(gan)器幾何(he)✍️尺寸即(ji)渦街口(kǒu)徑、阻擋(dang)體寬度(dù)與斯特(tè)勞哈爾(er)數sr有關(guan)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻。斯特勞(láo)哈爾數(shù)與雷諾(nuò)數的關(guan)系如圖(tú)2所示,可(kě)見，當雷(léi)諾數Re在(zai)2x104~7x106之間時(shí),Sr可視🌍爲(wèi)常數。也(yě)就是說(shuō),對于一(yi)台口徑(jìng)、阻擋體(ti)幾何尺(chǐ)寸已經(jing)确定的(de)渦街流(liu)量計,它(tā)的儀表(biǎo)系數在(zài)一定的(de)流速範(fàn)圍内💘是(shi)定值的(de)。
 
2渦街流(liu)量計的(de)特點
1)可(kě)測量液(ye)體、氣體(tǐ)、蒸汽的(de)流量;
2)輸(shū)出爲脈(mo)沖頻率(lǜ),其頻率(lǜ)與被測(ce)流體的(de)實際體(ti)積流量(liang)成正比(bi)🛀🏻,且不受(shòu)流體組(zu)分、密度(du)、壓力、溫(wēn)度的影(yǐng)響;
3)結構(gou)簡單,無(wú)機械運(yùn)動部件(jian),長期運(yùn)行穩定(ding)可靠;
4)量(liang)程比适(shi)中,普通(tōng)傳感器(qì)量程比(bi)可達10:1以(yi)上,智能(neng)渦🏃‍♀️街流(liú)💘量🌈計🙇‍♀️量(liàng)♌程比可(ke)達40:1;
5)壓力(li)損失小(xiao)，約爲孔(kǒng)闆流量(liàng)計的1/4~1/2。
3渦(wo)街流量(liàng)計在貿(mao)易計量(liang).上的優(you)勢
1)渦街(jiē)流量信(xìn)号爲數(shù)字頻率(lǜ)方式,測(ce)量精度(dù)高
　　渦街(jiē)流量計(jì)的旋渦(wō)分離頻(pin)率是與(yu)體積流(liu)量的大(da)小成正(zheng)比的,且(qiě)分離頻(pín)率不受(shòu)流體組(zǔ)分、密度(dù)、壓力溫(wēn)度的影(ying)響。隻🏃‍♂️要(yao)測🔆量出(chu)旋渦個(gè)數,就可(kě)以準确(què)計算出(chū)體積流(liú)量🏃🏻，而旋(xuán)渦個數(shu)的測量(liang)是純數(shù)字概念(niàn),不存在(zai)測✌️量數(shu)值上的(de)誤差，讓(ràng)♌渦街流(liu)量✔️計具(ju)有了🤞全(quán)量程範(fàn)圍内流(liú)量信号(hao)精确的(de)特點,是(shi)其它模(mó)拟類流(liú)量計不(bú)可比拟(nǐ)的優點(dian)。傳感器(qi)線性均(jun)爲18的脈(mò)沖型渦(wo)街和模(mo)拟類流(liú)量計精(jing)度對比(bǐ)如表1所(suo)示。
 
2)補償(cháng)運算簡(jian)單,計算(suàn)精度高(gāo),未知參(can)數少
　　渦(wo)街流量(liang)計的體(tǐ)積流量(liàng)可以通(tōng)過測量(liàng)旋渦分(fèn)離頻率(lü)📱得知,蒸(zhēng)汽密度(du)、氣體密(mi)度、壓縮(suō)系數都(dōu)可以通(tong)過測量(liàng)溫😘度壓(yā)力進🌍行(hang)補償計(ji)算,且計(jì)算公式(shì)均爲國(guo)标或國(guo)際公式(shì),計算精(jīng)度高。與(yu)差壓式(shì)流量計(ji)對比,差(cha)壓式🐇流(liu)量計計(ji)算結果(guo)受密度(dù)、粘度、等(deng)熵指數(shu)✍️、壓縮系(xì)數、氣體(ti)可膨脹(zhàng)系數以(yi)及結構(gou)♉尺寸熱(re)脹冷❗縮(suō)變化的(de)影響💰2,補(bǔ)償計算(suàn)較複雜(zá),且很多(duo)差壓式(shì)流量計(jì)并沒有(yǒu)氣體可(ke)膨脹🍉系(xì)數的補(bǔ)償計算(suàn)公式,因(yin)此,計量(liang)結果會(hui)存在一(yi)定偏差(chà)。
　　渦街流(liú)量計算(suàn)法流程(cheng)如圖3所(suǒ)示,圖中(zhōng)虛線框(kuang)爲外部(bù)采集♋信(xin)号,實線(xian)框爲計(ji)算參數(shù);差壓式(shi)流量計(ji)算法流(liu)程如有(you)圖4所示(shì)💋,圖中虛(xū)線框爲(wèi)外部信(xìn)号及已(yi)知參數(shu),實線框(kuang)㊙️爲計算(suan)參數。
 
3)儀(yí)表測量(liàng)異常時(shí),能快速(sù)分析判(pan)斷
　　由于(yú)卡門渦(wō)街流量(liang)信号是(shi)由旋渦(wo)頻率數(shù)值來.體(tǐ)現的,在(zai)🚩正常情(qing)況下,旋(xuán)渦分離(li)頻率是(shi)穩定的(de),隻有當(dāng)傳感器(qì)發生🔆異(yì)常♻️或工(gong)🧡況發生(shēng)變化時(shi),旋渦分(fen)離頻率(lǜ)才會有(you)很大的(de)變化,因(yin)此,通過(guò)觀察渦(wo)街流量(liàng)傳感器(qì)頻率變(biàn)化範💔圍(wéi)的大小(xiao)，可以很(hěn)方便的(de)分析出(chū)傳感器(qì)是否存(cun)在故障(zhang),不會出(chu)現模拟(ni)類傳感(gǎn)器在使(shǐ)用時因(yīn)爲零點(diǎn)偏移或(huo)模拟轉(zhuǎn)換誤差(cha)而帶來(lai)不易發(fa)現的計(ji)量🙇‍♀️誤差(cha)。渦街信(xìn)号如圖(tú)5所示
 
　　觀(guān)察渦街(jie)流量計(jì)放大整(zhěng)形後波(bo)形,若爲(wèi)均勻方(fang)波信号(hào),則爲正(zheng)常流量(liang)變化;若(ruò)出現明(míng)顯不均(jun)勻方波(bo)信号,則(ze)可💔能爲(wèi)外界幹(gàn)擾、超出(chū)測量範(fàn)圍或傳(chuan)感器故(gu)障導☀️緻(zhi)。
4渦街流(liú)量計在(zai)貿易計(jì)量上的(de)注意事(shi)項
　　除常(chang)規的選(xuǎn)型設計(jì)外，渦街(jiē)流量計(jì)用在貿(mao)易計量(liang)時,還應(yīng)注意✍️以(yi)下幾點(diǎn):
1)蒸汽狀(zhuang)态變化(huà)對流量(liang)測量的(de)影響測(cè)量蒸汽(qi)時,在蒸(zhēng)汽㊙️經過(guò)閥i]或較(jiao)長管道(dao)輸送後(hou),可能會(hui)産生蒸(zhēng)汽狀态(tài)⁉️變化的(de)情況:.
(1)過(guo)熱蒸汽(qi)變爲飽(bao)和蒸汽(qì)
　　過熱蒸(zheng)汽在管(guan)道輸送(sòng)過程中(zhōng)，會産生(sheng)熱能損(sǔn)失,即溫(wēn)度降低(di)。當溫度(dù)降到一(yi)-定程度(du)時,會從(cong)過熱蒸(zheng)汽㊙️狀态(tai)進入臨(lín)界幹飽(bao)和狀态(tai)或過飽(bǎo)和狀态(tai)。
　　如進入(ru)幹飽和(he)狀态，理(li)論上不(bu)會産生(shēng)計量誤(wù)差。因幹(gàn)飽和蒸(zheng)汽仍屬(shu)于蒸汽(qì)範疇,且(qiě)測量過(guò)熱蒸汽(qi)一般選(xuǎn)用溫度(dù)壓力雙(shuāng)補償方(fāng)式,同時(shí)适用于(yu)過熱蒸(zhēng)汽和幹(gàn)飽和蒸(zhēng)汽的密(mi)👣度補償(chang)🥰。
　　如進人(ren)過飽和(he)狀态(即(jí)濕飽和(hé)狀态),濕(shi)度會以(yi)水滴🔞、水(shuǐ)霧⛹🏻‍♀️的狀(zhuàng)态存在(zài),勢必影(yǐng)響介質(zhi)的密度(du)。但蒸汽(qi)的密度(du)♊補償算(suan)法僅适(shì)用于幹(gan)蒸汽的(de)計量,因(yin)此濕度(dù)越大(幹(gàn)度越小(xiao)👨‍❤️‍👨),誤差越(yue)大。一般(ban)情況下(xià)，幹度≥95号(hào)時,誤差(chà)較小;幹(gàn)🈲度<958時,誤(wu)差過大(da)。
解決方(fang)法:
①減短(duan)輸送管(guǎn)道距離(li);
②做好管(guan)道的保(bǎo)溫;
③當輸(shū)送管道(dao)過長時(shi),将儀表(biǎo)安裝管(guan)道擡高(gāo)，或增加(jiā)排液裝(zhuāng)置。
(2)飽和(hé)蒸汽變(bian)爲過熱(rè)蒸汽4
　　理(li)想的飽(bao)和蒸汽(qi)狀态是(shi)溫度、壓(ya)力、密度(du)呈一-對(dui)應關系(xì)💚,知道其(qí)中一個(ge)參數,即(jí)可計算(suan)出另外(wài)兩個，因(yīn)此測㊙️量(liàng)飽和蒸(zhēng)汽--般采(cai)用單補(bǔ)償方式(shì),即單溫(wēn)度補🥰償(cháng),或單壓(ya)力補償(cháng)。但當飽(bǎo)和蒸✨汽(qì)經過加(jia)壓閥産(chan)生大幅(fu)降壓時(shi),可能由(you)飽和狀(zhuang)态轉變(bian)成過熱(re)蒸汽。此(cǐ)💯時若采(cǎi)用單💯溫(wen)度補償(chang)計算的(de)密度誤(wu)🌈差較大(dà)，采用單(dan)壓力補(bǔ)償計算(suàn)的密度(dù)誤差⭕相(xiang)對較小(xiǎo);如果能(neng)選用溫(wēn)壓補償(chang)方式㊙️,則(ze)不會😍産(chan)生誤差(cha)。
　　蒸汽減(jiǎn)壓和流(liú)量測量(liàng)示意圖(tu)如圖6所(suo)示。化工(gōng)廠鍋爐(lu)出口的(de)飽和蒸(zheng)汽(1MPa,184.1℃),經過(guò)減壓閥(fa)後轉變(bian)爲過熱(rè)蒸汽狀(zhuàng)态(0.42MPa,162.4℃,.密度(du)2.7048kg/m3),不同補(bǔ)償方式(shi)計算的(de)密度對(dui)比如表(biǎo)2所示,溫(wen)度補償(chang)誤差高(gao)達27.61号,而(er)壓力補(bǔ)償誤差(chà)僅在2.60号(hao)。
 
解決方(fāng)法:
①流量(liàng)計安裝(zhuang)在減壓(yā)裝置上(shang)遊;.
②若安(ān)裝在減(jiǎn)壓裝置(zhi)下遊,盡(jin)量采用(yong)溫壓雙(shuang)補償方(fāng)式,或單(dān)壓力補(bǔ)償方式(shì)。.
2)選擇具(jù)有内置(zhì)精度高(gao)标準算(suan)法的渦(wō)街流量(liang)計
　　軟件(jiàn)算法會(huì)對渦街(jie)流量計(ji)計量的(de)精度造(zao)成較大(da)影🍉響。如(rú)蒸汽🧑🏽‍🤝‍🧑🏻密(mì)度、氣體(ti)壓縮系(xì)數,都是(shì)影響計(jì)算精度(dù)的關鍵(jiàn)參數👌。
　　蒸(zheng)汽密度(dù)的計算(suàn)方法有(you)查表法(fǎ)和公式(shì)法兩種(zhǒng),兩種算(suan)法中🛀🏻公(gong)♻️式法相(xiang)對精度(dù)高,并且(qie)可以對(duì)蒸汽飽(bao)和及過(guo)熱區域(yù)進行判(pan)斷;查表(biao)法覆蓋(gai)區域有(yǒu)限,對于(yú)蒸汽飽(bǎo)和及❌過(guo)熱區域(yu)沒有正(zhèng)确的界(jiè)限。
　　氣體(ti)的壓縮(suō)系數也(yě)是随工(gong)況條件(jiàn)而變化(huà)的,如果(guǒ)默👣認😄按(an)1計算,則(zé)計算結(jié)果會存(cun)在--定偏(piān)差。因此(cǐ),測氣體(tǐ),尤其是(shi)測天然(rán)氣💛時,應(yīng)選用帶(dai)有壓縮(suo)系數補(bu)償功能(neng)的渦街(jiē)流量計(ji)。天然氣(qì)壓縮系(xì)數曲線(xian)如圖7所(suǒ)✏️示。
 
5結語(yu)
　　渦街流(liú)量計是(shì)目前最(zui)适合貿(mào)易計量(liang)的流量(liang)計之一(yi)，因爲通(tong)過渦街(jie)輸出的(de)漩渦頻(pín)率的穩(wěn)定性能(neng)夠直觀(guan)地判斷(duàn)出💃🏻流量(liang)計工作(zuò)是否異(yì)常，且壓(ya)損小、安(ān)🔞裝方便(bian)⛱️,長期使(shǐ)用中渦(wo)街流量(liang)計産生(shēng)的表體(tǐ)結構偏(piān)差對儀(yi)表系數(shù)的影響(xiang)很小📧，因(yīn)此可以(yǐ)🌈長期作(zuo)爲📧計量(liàng)儀表使(shǐ)⭐用。

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