渦街流量(liang)計 的工作(zuo)原理、選型(xíng)注意事項(xiang)及安裝要(yào)求，分析渦(wō)街流⭐量計(jì)在氧化鋁(lǚ)生産蒸汽(qi)計量使用(yong)過程中的(de)常見問題(tí)及相應對(duì)策。
　　拜耳法(fa)生産氧化(huà)鋁過程中(zhōng)，蒸汽是氧(yang)化鋁企業(ye)運行中的(de)重要能源(yuán)，用于加熱(re)苛性鈉溶(rong)液與鋁土(tu)礦石，同🏒時(shi)也用于加(jia)熱濃縮分(fèn)解後的母(mǔ)液。據統計(ji)蒸汽消耗(hao)占氧化㊙️鋁(lü)能源成本(ben)的40%~60%。對于氧(yang)化鋁企業(yè)，蒸汽消耗(hào)成爲企業(yè)成本的重(zhong)要組成部(bu)分，在氧化(hua)鋁🚶‍♀️企業的(de)發展和生(shēng)存中起着(zhe)決定性因(yin)素。
1氧化鋁(lǚ)生産中蒸(zheng)汽消耗分(fèn)布及目前(qián)的現狀
　　在(zai)拜耳法氧(yang)化鋁生産(chan)中，工藝綜(zong)合能耗主(zhǔ)要由蒸汽(qi)、電力、水、壓(yā)縮空氣和(hé)燃料組成(chéng)，其中蒸汽(qi)是氧化鋁(lǚ)生産的主(zhǔ)要能源消(xiao)耗🌏指标之(zhi)一，汽耗的(de)高低直接(jie)反映這個(gè)企業的生(shēng)産管理和(he)駕馭生産(chan)的能力㊙️。
　　以(yi)某一氧化(hua)鋁爲例，工(gōng)藝綜合能(neng)耗約15.72GJ/t-Al2O3，蒸汽(qì)約占42%，其中(zhōng)蒸💃汽由❤️高(gao)⛱️壓蒸汽和(hé)低壓蒸汽(qi)兩部分組(zu)成。表1爲✊某(mǒu)氧化鋁企(qi)業高低壓(ya)蒸汽消耗(hao)點。
　　以表1爲(wèi)例，氧化鋁(lü)企業蒸汽(qi)需要計量(liàng)點一般在(zai)8~10個，用汽量(liàng)從3.5~206t/h不💞等，溫(wēn)度和壓力(lì)也不盡相(xiàng)同。
　　目前，在(zài)氧化鋁企(qi)業蒸汽計(jì)量儀表通(tōng)常采用兩(liǎng)大類，一🛀🏻類(lei)是基于伯(bo)努力方程(cheng)原理的，如(rú) 差壓孔闆(pan)流量計 ﹑音(yīn)速噴嘴、 阿(ā)牛巴流量(liàng)計 、德爾塔(tǎ)巴、平衡式(shi)等，在這類(lei)儀表中，又(you)以差壓孔(kǒng)闆、阿牛巴(ba)、德爾☀️塔巴(bā)占比較多(duō)；另一類是(shì)基于線性(xing)連續方程(cheng)原理的，如(ru)渦流量🌍計(jì)、質量流量(liàng)計，由于質(zhì)量流量計(ji)價格昂🧑🏽‍🤝‍🧑🏻貴(guì)，且高溫狀(zhuang)态下精度(du)喪失，故而(er)又✨多以渦(wō)流量計計(jì)量爲主。

基(jī)于伯努力(li)方程原理(li)的蒸汽計(ji)量儀表，其(qí)流量計量(liàng)🏃‍♂️方程式爲(wei)（1）：

其中：
Qf爲工(gong)況體積流(liu)量；
P爲差壓(yā)；
ρf爲工況下(xia)介質密度(du)；
σ爲流量系(xi)數；
k與介質(zhì)黏度加工(gōng)精度有關(guān)系數；
τ爲介(jie)質膨脹系(xì)數。
　　公式（1）說(shuō)明，一方面(mian)由于方程(cheng)式中存在(zài)着介質蒸(zhēng)汽的密度(dù)ρf，因👌此，計量(liang)儀表的标(biāo)定在氧化(huà)鋁企業中(zhong)是個很麻(má)煩而且往(wǎng)往不準确(què)的，一般生(shēng)産廠大都(dōu)采♌用水标(biāo)定，這種方(fāng)法标定出(chu)來的精度(du)，不代表測(cè)量蒸汽的(de)精度。另一(yi)方🚩面由于(yu)方程式（1）中(zhong)還有一個(gè)氣體的膨(péng)脹系數τ，對(dui)于不同的(de)蒸汽，不同(tong)的壓力，不(bú)同🐆的溫度(dù)條件🔞下👣的(de)膨脹系數(shù)都不盡相(xiàng)同，因此，即(ji)使用壓縮(suo)空🏃🏻‍♂️氣進行(hang)标定出💚來(lai)的精度也(ye)不代表測(cè)量蒸汽的(de)精度。
2渦街(jiē)流量計工(gong)作原理
渦(wo)街流量計(ji)是基于線(xian)性連續方(fang)程原理:

其(qi)中：
St斯特勞(láo)哈爾數，無(wu)量綱；
v介質(zhi)流速；
f頻率(lǜ)Hz/S；
d迎流面寬(kuān)度。
　　在這個(ge)公式（2）中有(yǒu)2個函數，一(yi)個是流體(tǐ)流速v，另一(yī)個是斯特(tè)勞哈爾數(shù)St，而斯特勞(láo)哈爾數St是(shì)雷諾數Re的(de)函數，當🌈雷(lei)諾數Re到達(da)20000後，斯特勞(lao)哈爾數St就(jiù)是一個常(cháng)數。當渦街(jie)流量計測(ce)量發🌈生體(tǐ)形狀固定(dìng)，迎流面寬(kuan)度🤩就一定(dìng)，這樣一來(lái)，頻率僅僅(jǐn)取決于流(liu)體流速，是(shì)線性連續(xu)方程，通過(guò)圖1示渦街(jie)流量計測(cè)量模型推(tui)導⭐，得到流(liu)量計量方(fang)程式（3）：

　　其中(zhong)：St斯特勞哈(hā)爾數，無量(liàng)綱；f頻率Hz/S；D流(liu)量計通徑(jìng)；d迎流面寬(kuan)度。
　　渦街流(liu)量計是基(jī)于線性連(lian)續方程原(yuán)理，隻要雷(léi)諾數大⚽于(yu)20000，測量與流(liú)體的性質(zhi)無關，與密(mi)度、黏度等(děng)均無關。用(yong)水标定出(chu)來的流量(liang)系數同樣(yàng)适用于蒸(zhēng)汽🎯計量，在(zai)😄常溫下标(biao)定出的流(liu)量☀️系數同(tóng)樣适用于(yú)低溫和高(gao)溫蒸汽。這(zhè)樣🐉，渦街流(liú)量計更能(néng)适應氧化(huà)鋁企業内(nèi)高低☀️壓、不(bú)同溫度蒸(zheng)汽計量的(de)需求。

　　K爲流(liu)量系數，含(hán)義是每升(sheng)流量由幾(jǐ)個脈沖表(biǎo)示，即是P/L，經(jing)過公式🐅變(bian)換，實際運(yun)用中的渦(wō)街流量計(ji)計算公式(shì)（4）：

　　一般，渦街(jiē)流量計的(de)流量系數(shu)，其實在設(shè)計時就已(yi)經定下來(lai)了🐕，但是每(mei)個生産廠(chang)都要對每(měi)一台流量(liang)計進👅行标(biāo)🌈定，就是爲(wei)🤞了檢🌍驗制(zhi)造誤差。但(dàn)不管這個(ge)數是什⭐麽(me)數，标㊙️定合(he)格♌了的流(liú)量系數就(jiu)是正确計(jì)量的常數(shu)，适用于不(bu)同工況狀(zhuàng)态的蒸汽(qi)。
　　另外要注(zhu)意，從公式(shi)（4）可以看出(chū)，渦街流量(liàng)計隻能測(cè)流體的工(gong)況體積方(fāng)，質量方和(he)标準體積(ji)方是根據(jù)密度或壓(ya)力溫㊙️度換(huàn)📞算出來的(de)。
3氧化鋁生(shēng)産中蒸汽(qì)計量設計(ji)選型
　　以表(biao)1爲例，氧化(hua)鋁企業蒸(zhēng)汽需要計(ji)量點在8~10個(gè)左右，且一(yi)般⛱️均爲✌️過(guò)熱蒸汽，數(shù)學模式爲(wèi)二元函數(shù)，因此🧡,設計(ji)時需要考(kǎo)慮壓力、溫(wēn)度雙補償(chang)。
3.1工藝參數(shù)的選擇
　　設(shè)計選型時(shí)要考慮的(de)因素包括(kuò)：流量參數(shù)範圍、壓☎️力(lì)參數㊙️範圍(wéi)、溫度參數(shu)範圍，以流(liú)量選通徑(jìng)。同時遵🙇‍♀️循(xún)如🌈下原則(zé)：
（1）最高壓力(lì)情況下考(kao)慮最小流(liú)量是否在(zai)該通徑的(de)工⛷️作範圍(wéi)之内；
（2）最低(dī)壓力情況(kuang)下考慮最(zuì)大流量是(shi)否超出該(gāi)通徑的工(gong)作範圍之(zhī)内；
另外，最(zuì)高溫度對(duì)應脈沖輸(shu)出時應考(kǎo)慮發生體(ti)寬度的膨(peng)脹系數，工(gong)況溫度條(tiáo)件下的流(liú)量系數Kt：

其(qi)中：
T爲工況(kuang)溫度；K爲标(biāo)準流量系(xi)數（一般在(zai)儀表銘牌(pai)上）。
3.2通徑的(de)選擇
　　設計(jì)選型時，考(kǎo)慮到減少(shao)壓力損失(shī)，在進行蒸(zheng)汽計量時(shi)，對流量下(xia)限有一定(ding)要求，要根(gēn)據蒸汽流(liu)量的大小(xiǎo)來選取流(liú)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼量計的通(tōng)徑，而不能(néng)根據原管(guǎn)道内🍓徑來(lai)選㊙️取流量(liàng)💁計通徑.
　　蒸(zheng)汽流量計(jì)通徑選擇(zé)可以采用(yong)查表法及(ji)計算驗證(zhèng)。
　　查表法即(jí)是在産品(pǐn)樣本上，根(gēn)據工況壓(yā)力下蒸汽(qi)可測流量(liang)範圍表查(cha)取流量通(tong)徑；然後計(jì)算驗證流(liú)速、雷諾數(shù)是否在一(yi)定範圍内(nei)。
（1）流速計算(suàn)：蒸汽流速(sù)範圍一般(ban)2m/s~60m/s，最高應＜80m/s。

其(qí)中：V爲流速(sù)；Q爲體積流(liú)量：D爲流量(liang)計通徑。
（2）雷(lei)諾數計算(suan)法：①最低流(liu)量時的雷(léi)諾數不得(dé)小于5000；②保🎯證(zheng)✂️精度最低(dī)流量時的(de)雷諾數不(bu)得小于20000。

　　其(qi)中：V爲流速(su)；ρ爲密度；μ介(jiè)質黏度；D爲(wei)流量計通(tong)徑。
　　當然有(yǒu)的産品能(neng)提供計算(suan)機選型軟(ruǎn)件，直接把(bǎ)相關工藝(yi)參數💘輸入(rù)，就能得到(dào)理想的結(jié)果。
3.3注意事(shi)項
（1）選擇信(xin)号輸出時(shi)建議使用(yòng)脈沖（頻率(lǜ)）輸出方式(shì)，如😄果要求(qiú)輸出電流(liú)信号，轉換(huan)過程将喪(sang)失±0.2%~0.4%精度。
（2）在(zài)氧化鋁企(qǐ)業中，蒸汽(qì)的溫度一(yi)般都大于(yu)150℃，建議采👄用(yòng)分體型渦(wo)街流量計(ji)，另外一定(ding)要考慮溫(wēn)度和壓力(li)補償問題(tí)。
4安裝要求(qiu)
　　在氧化鋁(lǚ)企業蒸汽(qi)測量過程(cheng)中，被測蒸(zheng)汽具有穩(wěn)定流态是(shi)🐕保證渦街(jiē)流量計精(jīng)确測量的(de)前提條件(jian)，要使渦街(jie)流量💜計的(de)☂️測量👉值更(geng)穩定、準确(que)，安裝時需(xu)注意以下(xia)幾點。
（1）安裝(zhuang)确保傳感(gǎn)器銘牌上(shàng)的箭頭指(zhi)向與流體(ti)流向一👨‍❤️‍👨緻(zhi)。
（2）安裝建議(yì)遵循直管(guǎn)段的要求(qiú)，見表2，當現(xiàn)場無法滿(mǎn)🌐足直✊管段(duàn)要👨‍❤️‍👨求時，建(jian)議采用與(yǔ)渦街流量(liang)計配套的(de)✨流量鎮流(liú)🍓器。
表2氧化(hua)鋁企業蒸(zheng)汽計量上(shang)下遊特殊(shū)情況前後(hou)直

（3）安裝傳(chuan)感器避開(kāi)振動源或(huò)者在振動(dòng)較小的地(dì)方，遠離大(dà)功率用電(diàn)設備。
（4）安裝(zhuāng)帶焊接時(shí)要注意搭(dā)鐵的位置(zhì)，防止壓電(diàn)晶片的損(sun)壞🐇，一般👌要(yào)件焊左搭(da)左，焊右搭(da)右。
5常見問(wen)題及注意(yì)事項
5.1無流(liú)量有信号(hào)
　　首先檢測(ce)判斷是否(fou)有振動，如(ru)有輕微振(zhèn)動，處理方(fang)🔴法是外部(bu)機械消振(zhèn)措施，如用(yong)橡膠軟接(jie)頭，橡膠軟(ruǎn)墊等消振(zhèn)，用支架固(gù)定管道；或(huò)者是根據(ju)産品說明(míng)書調整參(can)數設置，消(xiāo)除振動。如(ru)嚴重振動(dong)，則是更改(gǎi)流量計安(ān)裝位置、加(jia)固管線、流(liu)量計前後(hòu)加軟連接(jiē)🥵。
　　其次檢測(ce)判斷是否(fǒu)有50Hz工頻幹(gàn)擾通常采(cai)用頻率計(jì)⛷️測🏒量或電(diàn)流值計算(suàn)方法。這裏(lǐ)介紹電流(liu)值計算方(fāng)法，計算公(gōng)💰式（8）：

其中：
Qf體(tǐ)積方m3/h；Qm質量(liàng)方Kg/h；ρ工況密(mì)度Kg/m3；Kt儀表流(liu)量系統.
如(ru)果計算出(chū)的結果是(shì)或者接近(jìn)50Hz，可采取保(bǎo)證轉換器(qì)👣的外殼接(jie)地螺釘可(kě)靠接地或(huo)者把整個(ge)轉換器浮(fú)地。
5.2有流量(liàng)無信号
　　首(shǒu)先檢測接(jiē)線是否正(zheng)确，供電電(dian)源的電壓(ya)等級是否(fǒu)符合要求(qiú)，電源極性(xìng)是否接正(zheng)确，分體式(shi)的還要檢(jian)測專用電(diàn)纜是否連(lian)接正确，再(zai)有就是檢(jian)查發生體(tǐ)、轉換器是(shì)否損壞。
　　其(qi)次判斷實(shí)際工藝蒸(zheng)汽流量是(shi)否太小，判(pan)斷方法是(shi)在靠近流(liu)量計的管(guǎn)道旁有規(guī)律地連續(xù)敲擊,無論(lun)何種型号(hào)的⭕流量🧑🏽‍🤝‍🧑🏻計(ji)均會出現(xian)流量顯示(shi)。處理辦法(fa)就是💚更換(huàn)通徑小一(yī)🛀些的流量(liang)計或在工(gōng)藝條件允(yǔn)許的情況(kuàng)下加大流(liu)量。
5.3流量不(bú)穩定
　　現場(chang)觀察流量(liang)計安裝時(shí)墊片是否(fou)同心或伸(shen)人管💜道⭕，工(gōng)藝管♈道是(shi)否符合表(biao)2氧化鋁企(qi)業安裝要(yao)求或者産(chan)品說♌明書(shū)的最大要(yào)求。處理辦(bàn)法就是正(zheng)确選用配(pei)套墊片并(bìng)正确裝配(pei)，更改流量(liàng)計安裝位(wei)置或加流(liú)量鎮流器(qi)。
6小結
　　渦街(jiē)流量計是(shi)基于線性(xing)連續方程(chéng)原理進行(háng)測量🥰的新(xin)型流量計(jì)，因具有良(liáng)好的介質(zhi)适應能力(li)，是節流式(shi)✨流量計的(de)理想替代(dài)産品。它可(ke)以測量氧(yǎng)化鋁企業(yè)高低壓蒸(zhēng)汽，在氧化(huà)鋁行業中(zhōng)廣泛應用(yòng)。但隻🔞有在(zài)正确設計(ji)、正确選型(xing)以及正确(que)安裝的條(tiáo)件下才能(neng)保證其測(ce)量準确穩(wen)🔞定，爲降低(di)氧化鋁能(néng)源消耗發(fa)揮其應有(yǒu)的作用。

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