摘(zhāi)要：介紹(shào)了渦街(jiē)流量計(ji) 的工作(zuò)原理，并(bìng)對渦街(jie)流量計(ji)的優缺(que)點進行(hang)了分析(xi)；其次結(jié)合采油(yóu)平台實(shi)際工況(kuàng)進行了(le)流量儀(yí)表選型(xing)；并且介(jie)紹了針(zhen)對渦街(jie)流量計(ji)的防振(zhen)措施；最(zui)後通過(guò)計算對(dui)比分析(xī)，證明渦(wō)街流量(liang)計是一(yi)款相對(duì)節能的(de)流量計(ji)。
0引言?
　　在(zài)工業生(shēng)産過程(chéng)中，爲了(le)有效地(dì)指導生(sheng)産操作(zuò)、監視和(hé)🔞控制生(sheng)🈚産過程(chéng)，經常需(xū)要檢測(cè)生産過(guo)程中各(gè)種流動(dòng)介質（如(ru)液體、氣(qì)體🌂或蒸(zhēng)汽）的流(liú)量，以便(bian)爲管理(li)和控✉️制(zhì)生産提(tí)供依♻️據(jù)。同時🆚，工(gong)業生✂️産(chan)的各環(huan)節之間(jiān)經常🌏有(yǒu)物料的(de)輸送，需(xū)要對它(ta)們進行(háng)精确的(de)計量，作(zuò)爲經濟(jì)核算的(de)重要依(yī)據。所以(yǐ)❗，流量監(jiān)測在💔現(xiàn)代化工(gōng)業生✏️産(chan)過程中(zhong)顯得十(shí)分重要(yào)。
1工作原(yuan)理
　　渦街(jiē)流量計(jì)（又稱漩(xuan)渦流量(liang)計）是根(gēn)據“卡門(mén)漩渦”原(yuan)⛱️理研制(zhì)成👅的一(yī)種流體(ti)振蕩式(shì)流量測(cè)量儀表(biǎo)。“卡門漩(xuán)渦”現象(xiang)是在㊙️流(liú)動㊙️的流(liú)體中插(chā)入一根(gen)（或多根(gēn)）迎流面(mian)爲非流(liu)線👌型柱(zhu)狀物時(shi)，流體在(zài)柱🌂狀物(wu)兩側交(jiao)替地分(fèn)離釋放(fang)出兩❤️列(lie)規則的(de)🔞漩渦。在(zài)測量管(guan)道的💘流(liu)體中設(shè)置🆚非流(liu)線型的(de)☀️漩渦發(fa)生體，當(dang)雷諾數(shu)達🛀到一(yi)定值時(shi)🔴，從㊙️漩渦(wo)發生體(ti)下🎯遊兩(liǎng)側交替(tì)地分離(li)釋放出(chu)兩串規(guī)則地交(jiao)錯排列(liè)的漩渦(wō)，這種漩(xuan)渦稱爲(wei)卡門渦(wō)街，在一(yī)定雷諾(nuò)數範圍(wei)内漩渦(wo)🥵的分離(lí)頻率與(yǔ)漩渦發(fā)生體的(de)幾何尺(chi)寸、管道(dao)的幾何(hé)尺寸有(you)⛱️關，漩渦(wo)的頻域(yù)正比于(yu)流量，并(bìng)可由各(ge)種形式(shì)的傳感(gan)器檢出(chū)[1-3]。

流量(liang)計利用(yòng)卡門渦(wō)街原理(lǐ)如圖1所(suǒ)示，有如(ru)下關系(xi)⭐式：

式中(zhōng)d——阻流件(jiàn)的寬度(du)，m；
`U——流經流(liu)量計的(de)流體平(píng)均流速(sù)，m/s；
f——漩渦的(de)頻率Hz；
Sr——斯(si)特勞哈(hā)數(Strouhalnumber)
m——漩渦(wo)發生體(ti)兩側弓(gōng)形面積(jī)與管道(dào)橫截面(mian)面積之(zhī)比🐅，對于(yú)直徑爲(wèi)的圓柱(zhù)形漩渦(wō)發生體(ti)：

式中K——流(liú)量計的(de)儀表系(xì)數，1/m2。
　　K除與(yu)漩渦發(fā)生體、管(guan)道的幾(jǐ)何尺寸(cun)有關外(wài)，還與斯(si)特勞哈(hā)💯數有關(guān)。斯特勞(láo)哈數爲(wei)無量綱(gang)參數，它(ta)與漩渦(wō)發生體(ti)形狀及(jí)雷諾數(shù)✊有關，圖(tu)2所示爲(wei)三角柱(zhù)狀漩渦(wo)發生體(tǐ)的斯特(te)勞哈數(shù)與管道(dào)雷諾數(shù)的關系(xi)圖。由圖(tu)2可🐉見，在(zài)46210~710DRe???範圍内(nei)，Sr可視爲(wèi)常數，這(zhe)是儀表(biao)正常工(gong)作範圍(wei)。

當測量(liang)氣體流(liu)量時，渦(wō)街流量(liang)計的标(biao)準體積(jī)流量計(ji)算式爲(wèi)

式中Vnq，Vq——标(biao)準參比(bǐ)條件下(xià)(C?20，101.325kPa)工況下(xia)的體積(ji)流量m3/s;
Pn，P——标(biāo)準參比(bi)條件下(xia)和工況(kuang)下的絕(jue)對壓力(lì)，Pa；
Tn，T——标準參(cān)比條件(jiàn)下和工(gōng)況下的(de)熱力學(xue)溫度，K;
Zn，Z——标(biāo)準參比(bi)條件下(xia)和工況(kuàng)下的氣(qi)體壓縮(suō)系數；
　　由(you)式(5)可見(jiàn)，渦街流(liu)量計輸(shu)出的脈(mò)沖頻率(lü)信号不(bu)受流體(tǐ)物性🈚和(hé)組分變(bian)化的影(yǐng)響，即儀(yí)表系數(shù)在一定(dìng)雷諾數(shu)範圍内(nei)😘僅與🙇‍♀️漩(xuán)渦發生(shēng)體及管(guan)道的形(xíng)狀尺寸(cùn)等有關(guān)。
2優勢與(yǔ)局限性(xing)
2.1優點
1)渦(wo)街流量(liàng)計結構(gou)簡單，安(an)裝維護(hù)方便。
2)無(wú)可移動(dòng)部件，可(ke)靠性高(gao)。
3)重量輕(qīng)，價格便(bian)宜，在衆(zhong)多的流(liu)量計中(zhong)，渦街流(liu)量計的(de)經濟性(xing)較🌈好，是(shi)一種經(jīng)濟實惠(hui)的流量(liàng)計。
4)适應(ying)性強，結(jie)構形式(shì)多種多(duo)樣，可計(ji)量多種(zhong)流體介(jiè)質，如液(ye)體♈、氣體(tǐ)、高溫蒸(zheng)汽、低溫(wen)液體和(hé)部分混(hun)相流體(ti)[4]。
5)在一定(ding)的雷諾(nuo)數範圍(wei)，輸出頻(pin)率信号(hao)不受流(liú)體物性(xìng)（密度💃🏻、黏(nian)度）和組(zu)分的影(yǐng)響。
6)壓力(li)損失小(xiao)。
7)在一種(zhǒng)典型介(jie)質中校(xiào)驗，而适(shi)用于各(ge)種介質(zhi)。
8)可以通(tong)過确定(ding)斯特勞(láo)哈爾數(shù)與發生(sheng)體幾何(he)參數之(zhi)間的關(guan)系，來實(shí)現幹标(biao)定。
2.2局限(xiàn)性
1)渦街(jie)流量計(ji)不适用(yòng)于低雷(léi)諾數測(ce)量（ReD≥2×104），因此(cǐ)不适用(yòng)于低㊙️流(liú)速，或者(zhě)小口徑(jing)，或者高(gāo)黏度的(de)流體計(jì)量。
2)漩渦(wō)分離的(de)穩定性(xìng)受流速(su)分布畸(ji)變及旋(xuán)轉流的(de)影💋響。
3)除(chu)了熱敏(min)和超聲(shēng)式，其他(ta)種類的(de)渦街流(liu)量計對(dui)管道機(jī)械振動(dong)均較敏(mǐn)感，不宜(yí)用于強(qiang)震動場(chang)所。
4)儀表(biǎo)口徑不(bu)宜過大(dà)，一般口(kǒu)徑不超(chao)過300mm。
5)渦街(jie)流量計(ji)适用的(de)流體比(bi)較廣泛(fan)，但不适(shì)用于髒(zang)污💃🏻流👅體(ti)。
6)渦街流(liu)量計在(zai)混相流(liú)體中的(de)應用經(jīng)驗還少(shǎo)。
3渦街流(liu)量計的(de)初步選(xuǎn)型
　　渦街(jiē)流量計(ji)同樣具(ju)有局限(xian)性，也有(you)其适用(yong)範圍，因(yin)此何種(zhǒng)工🥵況選(xuǎn)用渦街(jie)流量計(ji)，選用哪(na)一類的(de)渦街流(liu)量計，根(gen)據已經(jīng)投産的(de)😄某油氣(qì)生産平(ping)台實際(jì)工況（表(biao)1）進🚩行了(le)流量儀(yí)表🧡的初(chū)步⛹🏻‍♀️選型(xíng)。

　　由表1中(zhong)的工藝(yì)參數可(kě)知，管道(dao)介質爲(wèi)生産水(shui)。它由原(yuán)🌍油🧡處理(lǐ)系統的(de)生産污(wū)水經過(guo)斜闆除(chu)油器除(chú)掉浮油(you)後産生(sheng)。除掉浮(fú)油後的(de)生産污(wu)水進入(rù)溶氣式(shì)氣浮進(jin)🔞一步去(qù)除污水(shuǐ)中的小(xiao)油滴。首(shou)先從管(guan)道尺寸(cùn)考慮，由(yóu)于管道(dao)尺寸爲(wèi)8*25.4=203.2mm，超出靶(ba)式流量(liang)計（15~50mm）和科(kē)氏😍流量(liàng)計（150~200mm）的常(cháng)🆚用測量(liang)管道尺(chi)寸範圍(wei)，排除靶(ba)式、浮子(zi)流量計(ji)和科氏(shì)流量計(ji)；從壓損(sǔn)方面考(kao)慮，排除(chu)孔闆流(liu)量計（壓(yā)損：20~50kPaG）；從安(ān)㊙️裝方式(shì)方面考(kao)慮，排除(chu)浮子流(liu)量計🌈（需(xu)要垂直(zhi)安裝）；容(rong)積式、超(chāo)聲式、電(diàn)磁❤️式、渦(wo)街流量(liang)計滿足(zu)上述要(yào)求。最後(hòu)從購置(zhì)考慮，由(you)于渦街(jiē)流量👨‍❤️‍👨計(ji)的購置(zhi)、安裝、運(yun)行、維護(hu)費用較(jiao)低的特(te)點，因此(cǐ)在此選(xuǎn)擇渦街(jiē)流量計(ji)作爲初(chu)步選型(xíng)儀表。
4防(fáng)振措施(shī)探讨
　　海(hǎi)洋平台(tai)本身空(kōng)間比較(jiao)緊湊，在(zài)較小的(de)空間内(nèi)布置了(le)大量的(de)工藝和(he)生産設(shè)備。一些(xiē)振動源(yuan)比如空(kong)氣壓縮(suō)機和泵(bèng)會對渦(wo)街流量(liang)計的使(shi)用産生(shēng)影響。在(zai)此介紹(shao)幾種減(jian)振措施(shī)[5,6]：
1）在儀表(biǎo)選型之(zhī)初，就要(yao)确保渦(wō)街流量(liang)計安裝(zhuang)環境無(wu)振動或(huo)振動較(jiao)小，不影(ying)響渦街(jie)流量計(ji)的正常(chang)工作；
2）抗(kàng)振接頭(tou)耐壓、耐(nai)腐蝕、價(jia)格低、安(an)裝簡單(dan)易行，可(kě)以擴大(da)渦街流(liu)量計的(de)使用範(fàn)圍，也适(shì)用于其(qi)他減振(zhèn)場所🈲，此(cǐ)方法在(zai)海洋平(píng)台中的(de)渦街流(liu)量計的(de)選型和(hé)使用♌過(guo)程中值(zhi)得借鑒(jian)；
3）當管道(dao)振動速(sù)度大于(yu)1g或者振(zhen)動頻率(lǜ)達到500Hz以(yǐ)上時✉️，在(zai)傳感🐪器(qì)2倍口徑(jìng)處安裝(zhuāng)固定支(zhi)撐點；
4）将(jiang)渦街流(liu)量計軸(zhou)向旋轉(zhuǎn)适當角(jiao)度，适當(dang)調整渦(wo)街流量(liàng)計觸發(fa)電平；
5）在(zài)小管徑(jing)流量測(cè)量中可(ke)以采用(yòng)彈性軟(ruan)管連接(jie)渦📞街流(liú)量計。
5渦(wo)街流量(liang)計的能(néng)耗分析(xī)
　　渦街流(liu)量計屬(shǔ)于阻力(li)型流量(liàng)計。它們(men)阻礙流(liú)體的♋流(liú)動，使🤩流(liu)‼️體流經(jing)流量計(ji)時産生(sheng)壓力損(sǔn)失，從而(er)引起輸(shu)送單位(wei)流體所(suo)用的🤟推(tuī)動功的(de)增加，即(jí)需要多(duō)消耗能(neng)量，實際(jì)使用的(de)流量計(ji)📱多爲阻(zu)力型流(liu)量計。
　　不(bu)同的阻(zǔ)力型流(liú)量計對(duì)流體阻(zǔ)礙作用(yong)的大小(xiao)不同，阻(zǔ)礙作用(yong)的大小(xiao)可由壓(ya)力損失(shī)表示。阻(zǔ)礙作用(yong)大的引(yin)起的能(néng)耗就大(da)，如 孔闆(pǎn)流量計(jì) 、噴嘴流(liu)量計，渦(wo)街流量(liang)計次之(zhī)。通常把(ba)能耗相(xiàng)對較小(xiao)的流量(liàng)計叫節(jiē)能型流(liú)量計，相(xiàng)對于孔(kǒng)闆、噴嘴(zui)流量計(ji)，渦街流(liú)量計能(neng)耗較⭐小(xiǎo)。從這三(sān)種流量(liàng)計看，孔(kǒng)闆流量(liàng)計的壓(yā)損最大(da)，通常爲(wèi)20~50kPa；渦街流(liu)量計最(zui)小，通☂️常(cháng)爲2~15kPa。隻有(you)通過對(dui)流量計(jì)的能耗(hào)計算，才(cái)能了解(jiě)每種流(liu)量計的(de)能耗，也(yě)才能進(jin)一步比(bǐ)較節能(neng)型流量(liang)計節能(neng)量的大(dà)小。
5.1測量(liàng)液體時(shi)壓損及(ji)能耗計(ji)算[7]
由于(yu)液體介(jie)質可看(kàn)作是不(bu)可壓縮(suō)性流體(tǐ)，壓力變(bian)化但密(mi)度不變(bian)。
1）用孔闆(pǎn)時，壓損(sǔn)計算

5.2測(cè)量氣體(tǐ)時壓損(sǔn)及能耗(hao)分析計(jì)算
　　由于(yu)氣體具(ju)有很強(qiang)的可壓(ya)縮性，經(jīng)過流量(liàng)計後壓(yā)力由于(yú)損失❓而(ér)由P1變爲(wei)P2，這時的(de)比容。也(yě)發生了(le)變化，由(yóu)n1變爲n2，相(xiang)應地體(ti)積流量(liang)🔅由qn1，變爲(wei)qn2，能耗的(de)計算按(àn)下式計(ji)算:

　　式中(zhong)W—功率W；P1—壓(yā)損前流(liu)體壓力(lì)，Pa；P2—壓損後(hou)流體壓(ya)力；qn1—壓損(sun)前流體(tǐ)體積✌️流(liú)量，m3/s；qn2—壓損(sun)後流體(ti)體積流(liu)量，m3/s；?h—電機(jī)和風機(ji)效率。
　　若(ruò)把氣體(tǐ)看作理(li)想氣體(ti)，通過流(liu)量計的(de)過程看(kàn)作絕熱(rè)過🆚程，則(zé)由工程(chéng)熱力學(xue)可知：
P2=P1-△W(10)
壓(yā)損仍由(yóu)式（6），式（8）計(jì)算。


5.3舉例(li)計算
　　由(you)表3和表(biǎo)4中的渦(wō)街流量(liàng)計和孔(kǒng)闆流量(liang)計在不(bú)同工況(kuang)下👨‍❤️‍👨的壓(yā)🍉損和能(neng)耗對比(bi)可知，渦(wō)街流量(liàng)計有相(xiàng)對較💁小(xiǎo)的壓損(sǔn)和能耗(hao)，在孔闆(pan)流量計(jì)和渦街(jiē)流量計(jì)同時适(shì)用的💜工(gong)況下優(yōu)先選用(yong)渦街流(liu)量計。
6結(jié)束語
　　渦(wō)街流量(liang)計的工(gong)作原理(lǐ)和優點(dian)與局限(xian)性的基(ji)礎上，結(jié)合海🐪洋(yang)生産平(píng)台實際(ji)工況進(jìn)行了選(xuǎn)型并提(tí)出了☔具(ju)體防振(zhèn)🔴措施。最(zui)後，介紹(shao)了一種(zhong)壓損與(yu)能耗的(de)計算方(fāng)法，并💞通(tōng)過與孔(kong)闆流量(liàng)計的對(dui)比，證明(míng)渦街流(liú)量計🌈是(shi)一款相(xiang)對節能(neng)的流量(liang)計。

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