摘要(yao)：渦街流(liú)量計 因(yin)其儀表(biao)系數與(yu)流體特(te)性無關(guān)、精度高(gāo)、寬量程(cheng)比✉️和低(dī)壓損等(deng)❤️優點，在(zai)化工領(lǐng)域的應(ying)用越來(lái)越廣。以(yǐ)🍉熱解分(fen)級煉制(zhi)新工🏒藝(yi)對🐆煤及(ji)液化殘(cán)渣進行(háng)煉制利(li)用中的(de)産品之(zhī)一熱解(jie)氣爲例(li)，介紹渦(wo)街流量(liàng)計的選(xuan)型設計(ji)。
　　我國低(dī)階煤資(zī)源儲藏(cang)豐富，占(zhàn)可采儲(chǔ)量40?以上(shàng)。然而它(tā)的高效(xiào)🈲利用一(yī)直是業(ye)内努力(lì)攻克的(de)難題。低(dī)階煤含(hán)水量高(gāo)，熱值低(di)🌈，機械強(qiang)度低，化(hua)學穩定(ding)性差。采(cai)用熱解(jiě)分級煉(liàn)制新工(gong)🔴藝對煤(mei)及液化(huà)殘渣進(jìn)行煉🔴制(zhì)利用，在(zai)😍溫和的(de)條件下(xia)對原♉料(liào)進行加(jiā)工處理(li)，分步驟(zhòu)地将其(qi)中有用(yòng)的成分(fen)充分提(tí)取出來(lái)，得到的(de)産品之(zhi)一爲熱(re)解氣，去(qù)除焦油(you)後的熱(rè)解氣組(zu)成見表(biao)1，采用渦(wo)🈲街流量(liang)計對其(qí)進行測(cè)量🐉。

1渦街(jie)流量計(jì)概述
　　渦(wō)街流量(liang)計是20世(shì)紀70年代(dài)發展起(qǐ)來的一(yi)種新型(xing)流量儀(yi)表☁️，80年代(dài)💁制定了(le)渦街流(liu)量計專(zhuan)業标準(zhǔn)（ZBN12008-1989)和檢測(ce)規程👅（JJG620-1989)。渦(wo)街流量(liàng)計目前(qián)已發展(zhǎn)成爲主(zhu)流流量(liang)儀表之(zhi)一，因其(qi)有諸多(duo)優點，吸(xi)引了國(guo)内外衆(zhōng)多研究(jiū)者和企(qi)業的關(guan)注。研究(jiū)🔞者從多(duō)方面對(dui)其進行(hang)深入的(de)研究：①旋(xuán)渦發生(sheng)體的研(yán)究[1，2+;②壓電(diàn)傳感器(qì)探頭位(wei)置的🈲研(yán)究[3];③數字(zi)信号處(chù)理方法(fa)的研究(jiū)[4];④渦街信(xìn)号檢測(cè)方㊙️法的(de)研究[5];⑤數(shù)值仿真(zhēn)方法💞的(de)研究[6]。
　　在(zai)衆多流(liú)量計中(zhong)，渦街流(liú)量計的(de)安裝、運(yùn)行、維護(hù)費低于(yu)節流式(shì)、容積式(shì)等，購置(zhi)費低于(yu)容積式(shi)、質量式(shi)等，是一(yī)種實用(yong)性和經(jing)濟性都(dōu)較好的(de)流量計(jì)，受到用(yong)戶廣泛(fan)歡迎🌈。該(gai)流量✔️計(jì)優點🧡如(rú)下：
(1)在一(yi)定雷諾(nuò)數Re範圍(wei)内（2X104~2X106)，輸出(chu)頻率信(xìn)号不受(shòu)流體物(wù)✉️性🐇（密💯度(du)、粘度💋）和(he)組分變(biàn)化影響(xiǎng)，即儀表(biǎo)系數僅(jǐn)與旋渦(wo)發生體(tǐ)的形狀(zhuàng)尺寸及(jí)🔴管道的(de)形狀尺(chi)寸有關(guān)，可以在(zài)一種典(dian)型介質(zhì)中校驗(yan)而适用(yòng)于各種(zhǒng)介質。
(2)高(gāo)(差壓、計(jì)比較）。
(3)量(liang)程比可(ke)達10:1或20:1，目(mù)前已有(yǒu)廠家在(zai)研制适(shi)用于氣(qì)體測量(liàng)能達到(dào)80S的渦街(jie)流量計(jì)。
(4)壓損小(xiǎo)（約爲孔(kong)闆流量(liàng)計的25%-50%)，大(da)幅度降(jiàng)低能耗(hao)。
(5)結構簡(jiǎn)單牢固(gù)，安裝維(wéi)護方便(bian)。
(6)使用範(fan)圍廣，可(ke)測量液(yè)體、氣體(ti)、蒸汽和(he)部分混(hùn)相流體(tǐ)。
2渦街流(liú)量計的(de)參數計(jì)算
2.1工作(zuò)狀态和(he)标準狀(zhuàng)态下的(de)體積流(liú)量換算(suan)
　　渦街流(liu)量計的(de)輸出信(xìn)号是與(yu)工作狀(zhuang)态的體(ti)積流🐅量(liàng)成⚽正比(bi)例，氣體(ti)的體積(ji)流量受(shou)溫度、壓(yā)力影響(xiang)較🌏大，在(zài)🎯流量🔱計(ji)選型時(shí)，若提供(gong)的流量(liang)是标準(zhun)狀态下(xia)的體積(ji)💜流量或(huò)質量流(liu)量，應把(ba)它換算(suàn)成工作(zuo)狀态下(xia)的體積(ji)流量。

　　式(shì)中，qv、qn分别(bié)爲工作(zuò)狀态和(he)标準狀(zhuàng)态下的(de)體積流(liu)量，m3/h;P、Pn分别(bie)爲工作(zuò)狀态和(he)标準狀(zhuang)态下的(de)絕對壓(yā)力，PaT、Tn、分别(bie)爲工作(zuo)狀态和(he)标準狀(zhuàng)态下的(de)熱力學(xue)溫度，K。
23雷(léi)諾數、壓(yā)力損失(shī)和背壓(yā)的計算(suàn)
　　在渦街(jiē)流量計(jì)選擇流(liu)量計通(tōng)徑時，主(zhu)要是對(dui)流量🐉下(xià)限🌐值進(jìn)行核算(suàn)雷諾數(shù)，最小雷(léi)諾數不(bú)應低于(yu)下限雷(léi)諾數⁉️，即(jí)雷諾數(shu)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻Re≥2×104。在測量(liàng)介質爲(wèi)液态時(shi)，還應檢(jiǎn)查最小(xiao)📧工作壓(ya)🍉力是否(fǒu)高于工(gōng)作溫度(dù)下的飽(bǎo)和蒸👅汽(qì)壓，即是(shi)否産生(shēng)氣👈穴現(xiàn)象。
⑴雷諾(nuò)數Re是一(yi)個表針(zhen)流體慣(guan)性力與(yǔ)粘性力(lì)之比的(de)無量綱(gāng)量㊙️：

式中(zhōng)，Q爲體積(jī)流量，m3/h;D爲(wei)流量計(jì)内徑，mm;v爲(wèi)運動粘(zhan)度，m2/s。
(2)壓力(li)損失：選(xuan)擇流量(liang)計時，通(tong)常可能(neng)會對流(liu)量計的(de)通徑🐉進(jìn)行㊙️适當(dāng)縮小，以(yi)取得較(jiao)大流速(sù)和合适(shì)的流㊙️量(liàng)量程。但(dan)是如果(guǒ)縮徑過(guo)于嚴重(zhong)，可能會(hui)導緻較(jiao)大的壓(yā)力💛損失(shī)，能耗會(huì)增加，因(yīn)此在選(xuǎn)擇✉️流量(liang)計的通(tong)徑時，也(ye)需要适(shi)當考✏️慮(lǜ)壓力損(sun)失，盡可(kě)能減小(xiao)壓力💁損(sǔn)失。壓力(li)損失ΔP計(jì)算：
ΔP=1.1×10-5ρ?V2（3）
　　式中(zhong)，ΔP爲壓力(li)損失，kg/m2;ρ爲(wèi)流體密(mì)度，kg/m3;V爲流(liu)速，m/s。
(3)背壓(ya)：測量液(ye)體的流(liu)量時，要(yao)确認工(gōng)藝管道(dào)的壓力(lì)✊對⚽于較(jiào)小的公(gōng)稱通徑(jìng)而言有(you)足夠大(da)的背壓(ya)，避免氣(qi)穴🈲産生(sheng)。流量計(ji)下遊的(de)🌐管道壓(ya)力應滿(mǎn)足。
P≥2.7ΔP+1.3P0（4）
式中(zhong)，P爲流量(liang)計下遊(you)3.5~7.5D的最小(xiǎo)管道壓(ya)力，kg/cm2（A）；P0爲液(yè)體的飽(bao)和蒸汽(qì)📱壓👄，kg/cm2。
（4）根據(jù)工藝要(yào)求及現(xiàn)成安裝(zhuang)環境選(xuǎn)擇耐壓(yā)、耐溫等(deng)級、防護(hu)等級、防(fáng)爆等級(ji)、輸出信(xìn)号等。
3測(ce)量熱解(jiě)氣的渦(wō)街流量(liàng)計的選(xuan)型設計(jì)
　　熱解氣(qi)的組分(fèn)如表1所(suo)述，其工(gōng)藝參數(shù)：操作密(mì)度0.63kg/m3，運動(dòng)粘度2X10_5m2/s，操(cao)作溫度(dù)48.9℃，操作壓(yā)力7.5kPa，管道(dao)DN80，最小流(liu)量50Nm3/h，正常(cháng)流量100Nm3/h，最(zui)大流量(liang)150Nm3/h，儀表測(ce)量範圍(wei)選擇0?180Nm3/h。
　　在(zai)裝置運(yun)行的過(guo)程中，業(ye)主可能(néng)會根據(ju)需要适(shi)當調💘整(zheng)參數，因(yin)此選擇(ze)量程比(bǐ)寬一些(xie)的流量(liàng)計會有(you)🔆助于調(diao)整後的(de)測量;另(ling)外熱解(jiě)氣作爲(wei)産品之(zhi)一，其流(liu)量是驗(yan)證工藝(yi)與關📐鍵(jiàn)設備的(de)工程可(ke)行性、優(yōu)化工藝(yì)參數⁉️的(de)關鍵參(can)數之一(yī)，因此使(shǐ)用精度(du)高一些(xie)的流量(liang)計也是(shi)有必要(yao)的❗；熱解(jie)氣的組(zǔ)分随着(zhe)參數🌈的(de)調整也(ye)可能📐會(huì)發生變(biàn)化，因此(ci)基于伯(bó)努利方(fāng)程🏒原理(lǐ)的，如 孔(kǒng)闆流量(liàng)計 、噴嘴(zuǐ)、 阿牛巴(bā)流量計(jì) 、德爾塔(tǎ)巴流量(liàng)計、 平衡(héng)流量計(ji) 等都不(bu)能很好(hao)的測量(liàng)，因爲這(zhe)類流量(liang)計受流(liu)體物性(xìng)🈲（密度、粘(zhān)度）和組(zǔ)分變化(huà)影響，且(qiě)最終的(de)熱解氣(qi)産品或(huo)多或少(shǎo)都有焦(jiāo)油的存(cún)在，時間(jiān)長了可(kě)能堵塞(sai)流量計(jì)。楔形流(liú)量計帶(dài)有自清(qīng)潔功能(neng)，如果采(cǎi)用法☂️蘭(lan)取壓，變(biàn)送器采(cǎi)用隔膜(mó)密封式(shi)變送器(qi)，其受焦(jiao)油的影(ying)響較小(xiǎo)， 楔形流(liú)量計 計(jì)算結果(guǒ)分别見(jiàn)圖1和圖(tú)2。

　　當H/D比爲(wèi)0.2時，其壓(ya)力損失(shi)達到4kPa，已(yǐ)經大于(yu)操作壓(ya)力的☀️一(yi)半，此種(zhong)方案不(bu)可可取(qu)，當H/D比爲(wei)0.3時，其壓(ya)力損失(shi)爲1.09kPa，可以(yǐ)接受，但(dàn)最小流(liú)量時差(cha)壓隻有(you)0.11Kpa，甚至正(zheng)常流量(liàng)時的差(chà)壓也有(yǒu)隻有0.45kpa，由(yóu)于采用(yòng)的是隔(ge)膜密封(feng)式變送(sòng)器，此時(shi)的精度(du)無法保(bao)證；另一(yi)類是基(jī)于線性(xìng)連🔞續方(fang)程原理(lǐ)的，如渦(wo)街流㊙️量(liàng)計、質量(liàng)流量計(ji)等，考慮(lü)㊙️到爲一(yi)個實驗(yan)裝置，質(zhi)量流量(liang)計價格(ge)昂貴，因(yin)🔞此綜合(hé)考慮介(jie)質和裝(zhuāng)置的特(te)殊性、壓(ya)損、精度(du)和費用(yong)等🔞因素(su)，選用渦(wō)街流量(liàng)計測量(liang)熱解氣(qi)的流量(liàng)。
由式1可(kě)得最小(xiao)流量對(duì)應的工(gōng)作狀态(tai)下的體(ti)積流量(liàng)：

　　由上述(shu)計算結(jié)果可知(zhi)，當流量(liàng)計縮徑(jing)至DN40時，雷(lei)諾數即(jí)💁可滿足(zú)要求。
按(an)式（3）可以(yǐ)核算下(xià)DN50和DN40口徑(jing)下的最(zui)大壓損(sǔn)：
DN50時：

　　從圖(tu)3可見，出(chū)流量計(jì)口徑爲(wei)DN80時，最小(xiao)流量無(wú)法測量(liang)；流💘量計(jì)口徑縮(suō)徑至DN50時(shí)，最小流(liú)量可測(cè)（此時流(liu)體的雷(lei)諾💋數非(fēi)常接近(jin)2*104），但此時(shí)的流量(liàng)精度稍(shao)微差些(xie)；流量計(jì)口徑縮(suō)徑至DN40時(shí)，最小流(liu)量可測(cè)，且精度(dù)也能得(dé)🔅到保證(zhèng)。用❌上述(shu)公式計(ji)算的壓(yā)損與軟(ruǎn)件計算(suàn)出來也(yě)基本抑(yi)制，差别(bié)來自計(jì)算值。如(rú)果流量(liàng)計縮徑(jìng)至DN25時，流(liu)量計的(de)壓損已(yi)經達到(dào)7.6kpa，壓損較(jiào)大，無法(fa)滿🔞足工(gong)藝要求(qiu)。因此選(xuǎn)擇DN40口徑(jìng)的流量(liang)計能💞滿(mǎn)足要求(qiu)。對于DN50口(kou)徑的方(fang)案，如果(guo)流🔆量大(da)于54Nm3/h時，流(liú)量計⁉️的(de)精度爲(wei)此款流(liu)量計的(de)精度，
　　爲(wei)1.0%，當流量(liang)爲50Nm3/h時，此(ci)時流量(liàng)可測，隻(zhī)是精度(du)稍差寫(xie)，約爲1.81%，但(dan)流量計(jì)的壓損(sun)會小很(hen)多，從節(jiē)能降耗(hào)方面考(kao)🌈慮，選擇(zé)DN50口徑的(de)流量計(ji)也是可(ke)以的，綜(zōng)上，選擇(zé)DN40口徑和(hé)DN50口徑的(de)渦街流(liu)量計都(dōu)能滿足(zú)要求。
　　操(cao)作溫度(dù)爲48.9℃，沒有(yǒu)特殊性(xìng)，選擇普(pu)通的渦(wo)街流量(liàng)計即可(kě)；根據現(xiàn)㊙️場情況(kuàng)，流量計(ji)爲露天(tian)安裝，防(fáng)護等級(ji)㊙️選擇IP65即(jí)可；根據(ju)《爆炸危(wēi)險環境(jìng)電力裝(zhuang)置設計(ji)規範》GB50058-2014，各(ge)介質所(suǒ)在組别(bie)屬于危(wēi)險物✌️料(liào)，見表2.因(yīn)此儀表(biao)防爆标(biao)志選擇(ze)ExiaIICT4Gb即能滿(mǎn)足要求(qiu)。根據項(xiàng)目統一(yi)要求輸(shu)出信号(hào)選擇爲(wei)4~20mA+HART。

　　至此，渦(wo)街流量(liàng)計的選(xuǎn)型已經(jīng)完成，但(dàn)考慮到(dao)熱解氣(qi)🚩中焦油(you)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼的存在(zai)，選擇渦(wō)街流量(liàng)計時，需(xu)要注意(yi)：1不能選(xuǎn)⛹🏻‍♀️用因爲(wèi)技術需(xū)⛹🏻‍♀️要而在(zài)渦街流(liú)量計中(zhong)設計了(le)小孔結(jié)構的流(liu)🐅量計，因(yin)爲焦油(yóu)🌈有可能(néng)堵塞這(zhe)些孔，從(cóng)而失去(qù)其原有(yǒu)的⁉️作用(yong)；2焦油有(you)可能附(fù)着在漩(xuán)渦發生(shēng)體上，從(cóng)而改變(bian)其結構(gou)，影響測(cè)量精度(dù)，因此需(xū)🐆要采用(yòng)帶防粘(zhan)附作用(yong)的發生(shēng)體，另外(wài)考慮到(dao)熱解氣(qi)中焦油(you)含量較(jiao)小，且由(yóu)于漩渦(wō)的存在(zài)，其有剝(bao)離附着(zhe)發生體(tǐ)上的焦(jiao)📞油作用(yong)，因此認(ren)爲對流(liu)量精度(du)的影響(xiang)較小。
4結(jie)語
　　目前(qián)項目已(yǐ)經開車(che)成功，渦(wō)街流量(liàng)計現場(chang)使用效(xiào)果🐪特❤️别(bie)好，在整(zhěng)個實驗(yan)過程中(zhōng)，都能很(hěn)好的測(ce)出熱解(jiě)氣的流(liú)量。現場(chǎng)的使用(yòng)結果表(biao)明，在發(fa)生體帶(dai)防粘附(fù)作用情(qíng)況下，低(dī)含量的(de)焦☔油對(duì)流量計(ji)的測量(liang)精度影(yǐng)響不大(da)。目前化(huà)工廠常(cháng)用的流(liú)量計節(jie)流裝置(zhi)孔闆等(deng)，其受流(liú)體物性(xìng)🏃影響大(da)，量程比(bi)一般隻(zhi)有🌈3:1，且容(rong)易出現(xiàn)堵🧡塞，直(zhí)管段要(yao)求甚至(zhi)高達50倍(bei)管徑，另(lìng)✨外導壓(ya)系統還(hai)容🚩易出(chū)現洩露(lu)。渦街💘流(liu)量計因(yin)其儀表(biǎo)系數與(yǔ)流體特(te)性無關(guān)（氣液通(tōng)用）、精度(dù)高、寬量(liang)程比和(he)低壓損(sǔn)等優點(dian)，是節流(liú)裝置的(de)理想替(ti)代品，但(dan)♉隻有正(zheng)确設計(ji)、正🏒确選(xuan)型以及(jí)正确安(an)裝的條(tiáo)件下♍才(cái)能發揮(hui)其應有(you)的作用(yong)🈲。

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