[摘要(yao)]渦街流量計 在計(ji)量蒸汽時，管内蒸(zheng)汽流速必須限定(dìng)在一個範圍内,渦(wo)街流量計才能正(zhèng)常工作。有人使用(yong)一些看似無意其(qí)實違法的手段,緻(zhì)使下遊的壓力驟(zhòu)降,導🔅緻蒸汽流速(sù)超過渦街流量計(ji)❤️測量流速上限，渦(wo)街流量計不能正(zhèng)常工作,計量嚴重(zhòng)偏小。最後提出采(cǎi)用加裝限流裝置(zhi)的方法來控制蒸(zhēng)汽流速以保證♈渦(wō)街流量計正常計(ji)量。
目前，渦街流量(liang)計廣泛運用在蒸(zheng)汽計量上。渦街流(liú)量計🚶‍♀️是一種發展(zhan)比較成熟的流量(liàng)計，其主要優點📐有(yǒu):無可動部件，結構(gou)簡單牢固，安裝方(fang)便，維護費用較低(di)，量程比一般在10:1以(yi)上,精度也相對較(jiao)高，測量氣🌐體一般(ban)在1.0級到1.5級之間，測(ce)量液體一般在1.0級(jí)。
在多年的檢定工(gōng)作中，發現有人使(shǐ)用了一個蒸汽📞渦(wō)街流量計的漏洞(dòng)，在保持渦街流量(liàng)計計量管段♊原封(feng)不動的情況下，隻(zhi)在🔴蒸汽出口處做(zuo)文章，即可緻使渦(wō)街流量計計量嚴(yan)重偏♈小。
圖1中看到(dao)在渦街流量計計(jì)量段,沒有任何修(xiū)改，而在㊙️其後的大(da)型儲氣罐卻大有(yǒu)文章。整個系統根(gēn)據儲氣罐内壓力(lì)☂️變化來對前後閥(fá)[]分别進行自動控(kòng)制，從而進行-套充(chong)氣、放氣、再充🔞氣、放(fàng)氣的循環操作。整(zhěng)個循環過程是:開(kai)始時，儲氣罐是空(kong)的，閥門1、閥門2都關(guan)閉。然後閥門1快速(su)打開，上遊0.8MPa的過和(hé)熱蒸汽劇㊙️烈充人(rén)空罐。然後儲氣罐(guàn)充氣🔞漸滿，壓力升(sheng)高至--定壓力後，關(guan)閉閥門1，打開閥門(mén)2，讓儲氣罐中蒸汽(qi)排出以供使用。這(zhe)樣操作👅的目的主(zhǔ)要是使大部分流(liú)過渦街流量計的(de)蒸汽以🔞極高流速(su)通過。

爲什麽這樣(yàng)會使蒸汽流速達(dá)到非常高的程度(dù)呢?而渦🌍街流量計(jì)在高流速下計量(liàng)會有什麽問題呢(ne)?
1分析蒸汽的流速(su)
臨界壓力比是分(fen)析管内流動的一(yi)個重要數值，蒸汽(qì)在出口外㊙️的背壓(yā)p。與臨界界面前的(de)進口壓力P之⭕比小(xiao)于或等于臨界壓(yā)力比時，在臨界截(jie)面上，蒸汽🏒流.速達(dá)到臨界值音速c。

當(dang)過流氣體爲過熱(re)蒸汽時:k=1.3,?cr=0.546pcr稱爲:臨界(jie)壓力。
所以得到:通(tōng)過降低背壓比，能(neng)讓通過蒸汽的流(liu)速提升到相對于(yu)渦街流量計來說(shuō)非常高的程度,甚(shen)至達到音👉速，過熱(rè)蒸汽音速可以達(da)到500m/s以上。
從熱網過(guò)來的蒸汽壓力一(yī)般高于0.8MPa，而在儲氣(qi)罐開始充氣時，罐(guan)内壓力幾乎爲常(chang)壓。根據蒸汽的臨(lin)界🌏流原理。蒸汽管(guan)道和容器的前後(hòu)壓力比隻要低于(yú)臨界壓力比?cr=0.546,那麽(me)管内蒸汽的流速(sù)将達到音速。在這(zhe)個案例裏，儲氣罐(guan)内壓力按充氣階(jiē)段中後期才逐漸(jiàn)升高到的0.4MPa來計算(suan)，背壓比爲0.5。也就是(shi)說，在大部分蒸汽(qì)通過階🔞段，背壓比(bǐ)都小于0.546,蒸汽的流(liu)速都保🚶‍♀️持在音速(sù)，音速是大大超過(guò)渦街流量計測量(liang)流速上限的。通過(guò)這樣一個辦法，即(jí)能大幅度🈲提高通(tōng)過渦街流量✏️計的(de)蒸汽流速，緻使渦(wō)街流量計計量嚴(yan)重偏少。不法用戶(hù)還狡辯，所有計量(liang)器具㊙️都通過了國(guo)家法定計量檢定(ding)機構的檢定。确實(shi)，這種情況，單是檢(jian)定流量計是無法(fa)發現問題的。可以(yǐ)判斷，介質的高流(liu)速🧑🏽‍🤝‍🧑🏻對渦街流量計(ji)的計量性能♈産生(sheng)了很大的影響緻(zhì)使其計量不準。爲(wei)什麽這麽說呢?再(zài)來分析氣體的高(gāo)流速對㊙️渦街流量(liang)計的影響。
2渦街流(liú)量計工作原理
在(zai)流體中安放漩渦(wō)發生體，流體在漩(xuán)渦發生體兩側交(jiao)替地分列出兩列(liè)有規律的交錯排(pái)列的漩渦，在定雷(lei)諾數範圍内👅，改漩(xuan)渦的頻率與漩渦(wō)發生體的幾何尺(chi)寸有關，所産生的(de)漩渦頻率♊f正比于(yu)流量，此頻率可由(yóu)各種傳感器檢出(chū)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼。

渦街流量計就是(shì)利用卡門渦街原(yuán)理，得到如下關系(xi)

式中:b-阻流件的寬(kuan)度，m;ū一流經流量計(ji)的流體平均流速(sù)，m/s;f一漩渦的頻率，Hz;Sr斯(si)特羅哈爾數(無量(liang)綱)。
斯特羅哈爾數(shu)爲無量綱參數，它(ta)與漩渦發生體的(de)形狀及雷諾數有(you)關。圖3所示爲三角(jiǎo)柱漩渦發生體的(de)斯特勞哈爾數.與(yǔ)🚶‍♀️管道雷諾數的關(guan)系。

由圖3可見，在ReD=2×104~7×10'6範(fan)圍内，斯特勞哈爾(ěr)數可視爲常數。使(shǐ)用的渦街流量計(ji)都是在斯特勞哈(hā)爾數視爲常數🔞的(de)這個範🐆圍内設計(ji)的。因此使用渦街(jiē)流量計時--定☔要避(bì)免測量介質的雷(léi)諾數在2×104~7×106這個範圍(wéi)外，超過這💘個範圍(wéi)，斯特勞哈爾數不(bú)再是常數，渦街流(liú)量計測得的頻率(lǜ)與🐕流速也不再是(shì)簡單的正🤩比關系(xì)。也就是說，超過雷(léi)諾數2×104~7×106這個範圍，便(biàn)違反了渦街流量(liang)計的設計原理，這(zhè)時候渦街流量計(ji)是不能正常計量(liàng)的。因爲雷諾數與(yǔ)介⭕質流速有關，所(suo)以具體到介質流(liu)速的話🙇‍♀️，對于蒸汽(qi)來💔說，渦街🥵流量計(jì)的流速測量範圍(wei)控制在5m/s~60m/s之間，好的(de)渦街流量計量程(chéng)上限最多再往上(shàng)延伸20%。因此在選型(xíng)渦街流量計的口(kǒu)徑和流量測🥵量範(fan)圍時，要保證滿足(zú)這個💃🏻流速限定。絕(jue)大部分渦街流🔆量(liang)計對于高流速介(jiè)質是沒有辦法計(ji)量的。所以上訴案(àn)例中，用普通渦街(jie)流量計去計量📧音(yīn)🍉速下的蒸汽，得到(dào)的結果是完全不(bu)可信，不能用的。
渦(wo)街流量計是一種(zhong)數字儀表，是通過(guo)傳感器來檢測😍漩(xuán)渦頻🍓率的。流量計(jì)的電氣性能必須(xū)要工作在适宜它(ta)的條件💔下。來看看(kàn)在高流速下，渦街(jiē)流量計檢測漩渦(wo)頻率的情況。引用(yong)-個高流速㊙️下渦街(jie)流量計的實驗4。該(gāi)實驗在采用在線(xiàn)實時頻譜分析時(shí)發👣現:在口徑爲DN80及(jí)其以下的管線上(shang)，經常會出現高于(yu)🐉80m/s的高流速，其🍉中有(you)近一半的出現超(chāo)過100m/s的高流✊速，更有(yǒu)甚者，流速高達180m/s。一(yī)般的渦街流量計(ji)在通過介質流速(sù)過高時，會發生劇(ju)烈的漏波現象🐇，因(yīn)而産生難以估算(suàn)的誤差。

從圖4上看(kan)漏波的結果就是(shi)檢測到的脈沖不(bu)再連🏃🏻續🔞，發生了漏(lòu)缺。所以這種情況(kuang)下，測量結果的趨(qu)勢是一般都是偏(pian)小。在高流速下，漩(xuan)渦發生體後的流(liu)體運動更加複雜(zá)。渦街傳感器檢測(ce)信号需要--定的清(qīng)晰度，如果流速過(guo)高，流場變得更加(jiā)複雜。此時傳感器(qi)将受到嚴重幹擾(rao)，目标信号清晰度(dù)急劇下降，使渦街(jie)流量傳感器測不(bú)準或🔴者測不到。
可(kě)以看到，高流速下(xia)的渦街流量計的(de)漏波十分明顯，正(zheng)是利用了渦街的(de)這個漏洞，讓渦街(jiē)流量計在超高流(liú)速下大量漏波，緻(zhì)使最後得到的流(liu)量遠小于實際流(liu)量。
除了是上述案(àn)例中的裝置，還有(you)一種把蒸汽直接(jiē)放人水池中加熱(rè)水的熱水站，采用(yòng)了手段這些都是(shì)爲♍了設法讓🔞蒸汽(qi)㊙️出口的壓力驟降(jiàng),得到突然變小的(de)背壓比，以🤟大大提(ti)🔞高蒸汽🔞的流速💰。即(ji)使達不到🔞音速，也(ye)遠㊙️高于渦街流量(liàng)計的測量上限，導(dǎo)緻渦街🔞流量計的(de)不正常工作。因此(ci)爲了保證渦街流(liú)量計正常計量，必(bi)須重視渦街流量(liang)計的測量範圍，管(guan)内流速必須限定(dìng)在渦街流量計的(de)測量範圍以内。
對(dui)于那些在後端搞(gǎo)壓力驟降提高蒸(zhēng)汽流速的，可以想(xiang)辦法把蒸汽流速(su)限定在合理範圍(wéi)内。比如采用限流(liu)裝置，在渦街流量(liang)計後方管線上安(ān)裝臨界流文丘裏(li)噴嘴。
當蒸汽通過(guo)臨界流文丘裏噴(pen)嘴時，在噴嘴上、下(xià)遊壓力比如果🔞小(xiao)于或等于該噴嘴(zuǐ)的臨界壓力比時(shi)，噴嘴喉部形成☀️臨(lín)界狀态🐅，流過噴嘴(zui)的蒸汽質量流量(liàng)達到最大。這時蒸(zhēng)汽的質量流量不(bú)受下遊狀态變化(hua)的影響。根據這個(ge)原理，把臨界流文(wen)☀️丘裏噴嘴安裝在(zài)可能🎯會發生壓力(lì)驟降的管段前，就(jiu)能穩穩的限死上(shàng)遊通過渦街流量(liàng)計的最大流量了(le)。而選用文丘裏噴(pen)嘴的🔅原因是能夠(gòu)減少壓力損失。

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