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渦街流量計選型設計

渦街流量計作為一種新型流量計，80年代中期以來發(fā)展較快，它在流量測量方面有著諸多的優(yōu)點和長處，在現(xiàn)代流量測量中應用越來越廣泛。在國內使用渦街流量計進行流量測量也愈來愈得到重視，目前我國已有性能優(yōu)良并有自主知識產(chǎn)權的產(chǎn)品系列。渦街流量計是基于流體振動發(fā)展起來的，根據(jù)旋渦的不同，檢測方式從熱絲式、熱敏式逐漸發(fā)展了應力式、磁敏式及差動開關電容式、超聲波式等。上海儀川生產(chǎn)的渦街流量計幾乎可用于一切可形成旋渦列的場合，不僅可用于封閉的管道，還可用于開放的溝槽。與渦輪流量計相比，渦街流量計沒有可動的機械部件，維護工作量小，儀表常數(shù)穩(wěn)定；與孔板式流量計相比，渦街流量 計測量范圍大，壓力損失小，準確度高，安裝與維護簡單。但渦街流量計的環(huán)境相關參數(shù)較多，容易在使用現(xiàn)場被忽略而影響流量計性能的正確發(fā)揮。

渦街流量計的原理是在流量計管道中，設置一阻流件，當流體流經(jīng)阻流件時，由于阻流件表面的阻流作用等原因，在其下游會產(chǎn)生兩列不對稱的旋渦，這些旋渦在阻流件的側后方分開，形成所謂的卡門 （Karman）旋渦列，兩列旋渦的旋轉方向是相反的，卡門從理論上證明了當h/L=0.281（h為兩旋渦列之間的寬度，L為兩個相鄰旋渦間的距離）時，旋渦列是穩(wěn)定的，在此情況下，產(chǎn)生旋渦的頻率f與流量計管道中流體流速υ呈線性關系。

經(jīng)過實踐，如下幾個方面對渦街流量計的使用都有影響，應對這些問題進行分析。

（1）渦街流量計的測量范圍較大，一般10：1，但測量下限受許多因素限制：Re＞10000是渦街流量計工作的基本條件，除此以外，它還受旋渦能量的限制，介質流速較低，則旋渦的強度、旋轉速度也低，難以引起傳感元件產(chǎn)生響應信號，旋渦頻率f也小，還會使信號處理發(fā)生困難。測量上限則受傳感器的頻率響應（如磁敏式一般不超過400Hz）和電路的頻率限制，因此設計時一定要對流速范圍進行計算、核算，根據(jù)流體的流速進行選擇。使用現(xiàn)場環(huán)境條件復雜，選型時除注意環(huán)境溫度、濕度、氣氛等條件外，還要考慮電磁干擾。在強干擾如高壓輸電電站、大型整流所等場合，磁敏式、壓電應力式等儀表不能正常工作或不能準確測量。

（2）振動也是該類儀表的一大勁敵。因此在使用時注意避免機械振動，尤其是管道的橫向振動（垂直于管道軸線又垂直旋渦發(fā)生體軸線的振動），這種影響在流量計結構設計上是無法抑制和消除的。由于渦街信號對流場影響同樣敏感，故直管段長度不能保證穩(wěn)定渦街所必要的流動條件時，是不宜直接選用的（要加裝整流器）。即使是抗振性較強的電容式、超聲波式，保證流體為充分發(fā)展的單向流，也是不可忽略的。

（3）介質溫度對渦街流量計的使用性能也有很大的影響。如壓電應力式渦街流量計不能長期使用在300℃狀態(tài)下，因其絕緣阻抗會由常溫下的10 MΩ～100 MΩ急降至1 MΩ～10 KΩ，輸出信號也變小，導致測量特性惡化，對此宜選用磁敏式或電容式結構。在測量系統(tǒng)中，傳感器與轉換器宜采用分離安裝方式，以免長期高溫影響儀表可靠性和使用壽命。

渦街流量計是一種比較新型的流量計，如果選擇不當，性能也不能很好發(fā)揮。只有經(jīng)過合理選型、正確安裝后，還需要在使用過程中認真定期維護，不斷積累經(jīng)驗，提高對系統(tǒng)故障的預見性以及判斷、處理問題的能力，從而達到令人滿意的效果。

2. 電磁流量計選型設計

電磁流量計自20世紀50年代末國內工業(yè)應用以來，七八十年代在流量測量中運用和發(fā)展很快。電磁流量計的工作原理是基于法拉第電磁感應定律，即被測介質垂直于磁力線方向流動，因而在與介質流動和磁力線都垂直的方向上產(chǎn)生一感應電動勢EX，當磁場強度B與兩極間距離d一定時，則感應電動勢EX與被測介質流量（流速）成正比。電磁流量計不受溫度、壓力、粘度、重度等外界因素的影響，測量管內部無收縮或凸出部分的壓力損失，另外，流量元件檢測出的初信號，是一個與流體平均流速成精確線性變化的電壓，它與流體的其他性質無關，具有很大的*性。根據(jù)污水具有流量變化大、含雜質、腐蝕性小、有一定的導電能力等特性，測量污水的流量，電磁流量計是一個很好的選擇。它結構緊湊、體積小，安裝、操作、維護方便，如測量系統(tǒng)采用智能化設計，整體密封加強，能在較惡劣的環(huán)境下正常工作。可選用氯丁橡膠襯里，含鉬不銹鋼（OCrI8Ni12Mo2Ti）電極的電磁流量計，即可滿足污水流量測量的要求。選型時要注意以下幾點：

1 ）被測量液體必須是導電的液體或漿液；

2 ）口徑與量程，是正常量程超過滿量程的一半（我的選擇一般為正常流量的4～8倍），流速在 2 -4 米 之間；

3 ）使用壓力必須小于流量計耐壓；

4 ）不同溫度及腐蝕性介質選用不同內襯材料和電極材料。

電磁流量計的優(yōu)點：無節(jié)流部件，因此壓力損失小，減少能耗，只與被測流體的平均速度有關，測量范圍寬；只需經(jīng)水標定后即可測量其他介質，無須修正，作為結算用計量設備使用。由于技術及工藝材料的不斷改進，穩(wěn)定性、線性度、精度和壽命的不斷提高和管徑的不斷擴大，對于固液兩相的介質的測量采用了可更換電極，解決了高壓（ 32MPA ）、耐腐蝕（防強酸、堿襯里）介質的測量問題，以及口徑的不斷擴大（大作到 3200MM 口徑），壽命的不斷增長（一般大于 10 年），電磁流量計得到越來越廣泛的應用，其成本也得到了降低，但整體價格特別是大管徑的價格仍較高，因此在流量儀表的采購中有重要的地位。

某冶煉廠在生產(chǎn)中，由于生產(chǎn)工藝的需要，會產(chǎn)生大量的工業(yè)污水，污水處理分廠必須對污水的流量進行監(jiān)控。在以往的設計中，由于選用了其它的流量儀表，而在實際應用中發(fā)現(xiàn)測量的流量顯示值與實際流量偏差較大，而改用電磁流量計偏差大大減小。

3.節(jié)流式流量計選型設計

節(jié)流式流量計是一種使用歷史悠久，實驗數(shù)據(jù)較完善的測量裝置。它是以測量流體流經(jīng)節(jié)流裝置所產(chǎn)生的靜壓差來顯示流量大小的一種流量計?；镜呐渲檬怯晒?jié)流裝置、差壓信號管路和差壓變送器組成。工業(yè)上的節(jié)流裝置是已經(jīng)標準化了的“標準節(jié)流裝置”。如，標準孔板、噴嘴、文丘利噴嘴、文丘利管?，F(xiàn)在節(jié)流裝置特別是噴嘴流量測量朝一體化方向，將高精度的差壓變送器和溫度補償與噴嘴做成一體化，大大提高了精度。采用皮托管技術可對節(jié)流裝置進行在線標定。現(xiàn)今在工業(yè)測量中也采用一些非標準節(jié)流裝置，如雙重孔板，圓缺孔板，環(huán)形孔板等，這些儀表一般需要實流標定。標準節(jié)流裝置結構比較簡單，但由于它尺寸公差、形狀和位置公差的要求比較高，加工的技術難度較高。以標準孔板為例，它屬于超薄板狀零件，加工易產(chǎn)生變形，較大的孔板在使用過程中也易產(chǎn)生變形而影響精度。節(jié)流裝置的取壓孔一般不會開得太大，在使用過程中也會產(chǎn)生變形而影響測量精度。標準孔板由于在使用過程中經(jīng)過流體對它的摩擦，也會使其與測量有關的結構要素（如銳角）產(chǎn)生磨損而降低測量精度。

盡管差壓流量計發(fā)展較早，但隨著其他各種形式的流量儀表的不斷完善和開發(fā)，隨著工業(yè)發(fā)展對流量計量要求的不斷提高，差壓流量計在工業(yè)測量中的地位已經(jīng)部分地被先進的、高精度的、便利的流量儀表所取代