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摘要：渦街流量計是現代石油化工生產中測量流量的重要工具之一。簡述了渦街流量計的測量原理，詳細闡述了解決渦街流量計選型的注意事項，提出了儀表選型、安裝、管理與維護的建議。
　　目前，渦街流量計不同品牌之間的性能差距較大，根據市場調研與用戶反饋，以艾默生和橫河為代表的品牌，是為大家公認使用情況較好的產品。然而即使是渦街流量計產品，在現場遇到流量范圍偏離、流量波動較大、配管與安裝情況較差、流量信號微弱以及現場干擾情況惡劣等不良工況條件，依舊會出現大量使用失敗的情形，且該問題非常普遍，也影響著用戶對于渦街流量計的態度，并逐漸在業內形成：“渦街流量計僅能在液體、蒸汽上使用”的評價。
　　為了保證在項目中能夠使用到真正好用的產品，避免投運和后期維護時的麻煩，選用渦街的核心原則是：更強的抗振能力，更寬的量程比，更可靠的接液材質，更持久的傳感器壽命，更優秀的現場配管安裝適應能力。文章簡述了渦街流量計的測量原理，詳細闡述了解決渦街流量計選型的注意事項，提供了儀表的選型、安裝、管理與維護的建議。
1.渦街流量計的工作原理
　　渦街流量計的工作原理（見圖1）是在流體中插入一物體時，流體流動受到影響，在障礙物后的兩側就會交替分離釋放出兩列旋渦，在下游形成互相平行的２個旋渦流。障礙物就是旋渦發生體，它可以是梯形柱、三棱柱體或者圓柱體等。一般情況下，物體后面產生的渦列是不穩定的，當渦列的間距Ｈ和旋渦的距離L滿足H/L＝0.281時，渦列達到穩定狀態，此渦列稱為卡門渦街。卡門渦街旋渦的發放頻率ｆ與流體的流速以及發放體的特征尺寸d（即發放體的寬度）的關系見式（1）。
ƒ＝St*ʋ/d（1）
　　式中:ƒ為渦街發生頻率，Hz;St為斯特勞哈爾數，為無量綱數，與旋渦發生體及雷諾數有關;ʋ為流速，m/s;d為發生體迎面寬度。
 
　　在雷諾數一定范圍內，St是恒定的，d是固定的，因此ƒ與ʋ成正比，通過傳感器可檢測出ƒ，即可求出流速ʋ。通過ʋ可以求出流體的體積流量，進而又可以求出流體的質量流量。
2渦街流量計選擇的原則
2.1抗振能力選擇
　　渦街流量計用不好的關鍵原因是抗振能力弱，從而導致測量下限不足，在現場出現諸如“零點不.干凈、小流量不指示”等問題，因此選擇渦街流量計時，要選擇抗振能力強的渦街流量計。工信部2016年發布并實施的《石油化工自動化儀表設計選型規范》(SH/T3005-2016)中指出:“當選用渦街流量計時，測量振動場合的流體流量應選用抗振型渦街流量計，其抗振強度不宜低于2g”。因此無論是在設計院的選型數據表還是在招標技術要求中，應該對抗振能力提出明確的要求，最好要求制造商提供“抗振型渦街流量計型式批準證明文件”。如果由于現實原因，導致具備官方認證的抗振型渦街流量計生產商數量沒有達到招標要求時，可參考企業自身或者同行業以往的渦街流量計使用情況，甄選出1到2家抗振能力尚可的合格供應商并邀請其參與競標。
2.2量程比選擇
　　渦街流量計是1種數字式儀表，根據數字原理的特性，實際流量一旦低于渦街流量計測量下限，并非是精度下降，而是示值直接歸零，無法顯示流量的基本趨勢;或者當實際流量高于上限時，出現可怕的“倒走現象”，現場指示甚至遠低于實際流量，流量趨勢出現完全相反的狀況，造成控制回路.崩潰，甚至傳感器、渦街發生體斷裂的危險。正因為渦街流量計的這種特性，在選用時必須要對其量程比做出要求，要求渦街流量計的量程比至少要在30:1以上(企業也可以在儀表計算書中體現更大的量程比)。該要求的目的是為應對工藝參數與實際投運工況參數嚴重不吻合，或者生產過程中的流量大范圍波動以及后期流量的調整，只有選用比較寬泛的量程比，才能在渦街流量計選型時將.上述3種情況涵蓋其中，留足量程余量，使得現場實際的流量變化范圍一直在渦街流量計的正常測量范圍當中
2.3傳感器材質選擇
　　要想選好渦街傳感器，需要知道渦街流量計的內部結構。渦街流量計的內部結構示意圖見圖2。
 
　　當介質流過渦街發生體產生卡門渦街后，其后部的測量傳感器受到漩渦的渦街升力，進而測得渦街發生頻率，計算出介質流量,。
　　目前市場中在用的比較主流的傳感器大都是應力式或電容式。應力式傳感器的傳感器結構示意圖見圖3.
 
　　由于壓電陶瓷本身的性質，如果其裸露在介質中，很容易被高速的卡門渦街折斷，因此其外面都會設置一層金屬外保護殼。如何金屬外保護殼很厚，會影響渦街升力傳導至壓電陶瓷的信號;如果金屬外保護殼太薄，則很難起到保護效果，因此金.屬外保護殼應該選用強度高的材質。
　　眾所周知，物體的質量越大，慣性就越大，所以傳感器質量越大越容易受到外界振動的干擾，使其難以區分正常的渦街升力和外界振動干擾。因此傳感器外殼應該選擇質量輕強度高的材質。
2.4縮頸選擇
　　對于設計單位而言，絕大多數工藝管道專業在選擇管道口徑時，為了免除管道設計偏小而出現的無法挽回的問題與責任，往往都會將管道設計偏大。這種情況會導致自控專業在流量計選型時頻繁面臨縮徑問題，尤其對于渦街流量計而言，流速偏.低可能直接導致無指示，最終無法有效顯示流量趨勢。因此渦街流量計在選型時，企業要依據自身的工藝特點及現場布置環境兼顧廠家的安裝建議，選用合適的縮徑產品。
　　隨著儀表技術的不斷發展，不同的渦街流量計.廠家在縮徑方面的技術開始出現較大的差異化。較傳統的縮徑方式(見圖4)，有的廠家開發出了可內縮一檔、兩檔的產品，也有可以無極數限制無限內縮的產品，或者僅需大小頭，無需變徑直管段的產品(見圖5)。
 
　　從圖4和圖5可以看出，儀表內部縮頸在配管成本、配管安裝的復雜程度、后期的更換以及維護成本上具有優勢，可以為用戶節省大筆材料、人工和時間成本，因此企業應根據裝置實際情況選擇合適的內縮頸產品。
3結束語
　　渦街流量計優點很多，如壓力損失小、整體結構堅固無可動部件、維護量小、測量精度高等。但任何儀表都得在合適的工況下才能發揮其應有的作用。因此要對渦街流量計的性能、特點進行全面深入的了解，這樣才能使渦街流量計成為石油化工測量中的助手。

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