摘　要：旋(xuan)進流量(liang)計 是速(su)度流量(liàng)計的一(yi)種，基于(yu)漩渦進(jìn)動原理(li)。結合工(gong)🏃‍♂️程設計(ji)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼，針對幾(ji)種氣體(ti)和液體(tǐ)的流量(liang)計選型(xing)進行分(fèn)析，分别(bié)研究了(le)同一流(liu)量工況(kuàng)下不同(tóng)流量計(jì)的适用(yòng)性和優(you)缺點，并(bìng)得出下(xià)列結論(lun)：旋🙇🏻進流(liu)量計能(néng)夠滿足(zú)大部分(fèn)所列出(chū)的流量(liang)工況，而(er)且精度(du)較高、量(liang)程範圍(wei)較大、安(an)裝維護(hu)方便，但(dan)不适合(hé)低流速(sù)工況。
　　在(zài)石化裝(zhuāng)置的工(gong)藝生産(chǎn)過程中(zhōng)，流量是(shi)一個非(fei)常重要(yao)的過程(cheng)🍓參數和(he)監控對(duì)象，流量(liang)的測量(liàng)顯得尤(you)爲重要(yào)。随⭐着流(liu)量檢測(cè)技術的(de)不斷發(fā)展，可供(gòng)選擇的(de)流量計(jì)很多。如(rú)何針對(duì)不同工(gōng)況要求(qiu)，選擇合(hé)适的流(liu)量計來(lai)滿足用(yòng)戶對精(jīng)度、維護(hu)量、可靠(kào)性、經濟(jì)🌈性等要(yào)求。
　　早期(qī)的旋進(jìn)流量計(ji)在1967年由(yóu)德國FISCHERPORTER公(gong)司發明(ming)。經過幾(jǐ)十年💃🏻的(de)技術發(fa)展，此種(zhǒng)類流量(liang)計已經(jīng)從簡單(dān)的、僅能(neng)測量氣(qi)體流量(liàng)的單一(yī)功能，發(fa)展到可(kě)以應用(yòng)于氣體(ti)、蒸汽和(he)液體介(jiè)質的流(liu)量測量(liàng)，并且可(kě)以帶溫(wēn)度、壓力(lì)自動補(bǔ)償，還可(ke)以進行(háng)流量累(lei)計計量(liàng)[1]的多⛹🏻‍♀️種(zhong)功能。所(suo)輸出的(de)信号可(ke)✔️以爲支(zhī)持HART協議(yi)的通訊(xùn)信号、支(zhī)持RS485通訊(xùn)協議信(xìn)号等。旋(xuan)進流量(liàng)計具有(yǒu)精度高(gāo)、可靠性(xìng)好、壓力(li)損失較(jiao)小、對直(zhi)管段要(yào)求短、安(ān)裝維護(hù)方便等(děng)優點，可(ke)以适用(yong)于較爲(wei)廣泛的(de)流量檢(jian)測場合(hé)。
1結構及(jí)工作原(yuán)理
1.1流量(liàng)計的結(jié)構
　　旋進(jin)流量計(ji)本體由(yóu)漩渦發(fa)生體（起(qi)旋器）、殼(ké)體、壓電(diàn)傳感器(qì)和整流(liú)器組成(cheng)，如圖1所(suo)示。
旋進(jìn)流量計(jì)剖面結(jie)構如圖(tu)2所示。

漩渦發(fā)生體（起(qi)旋器）：螺(luó)旋狀葉(yè)片安裝(zhuang)在入口(kǒu)，用于産(chǎn)生漩渦(wō)流。
殼體(ti)：形狀類(lei)似于文(wen)丘裏管(guǎn)，用于産(chan)生二次(ci)漩渦。壓(ya)電❌傳♊感(gan)器：用于(yú)檢測漩(xuan)渦的振(zhèn)動頻率(lǜ)。振動頻(pin)率與流(liú)速♋成正(zhèng)☀️比。
整流(liú)器：安裝(zhuāng)在流量(liang)計出口(kǒu)，用于消(xiao)除漩渦(wō)流，減少(shao)對下遊(yóu)🆚的💔影響(xiǎng)。

1.2工作原(yuán)理[1-3]
　　旋進(jin)流量計(jì)是速度(du)流量計(ji)的一種(zhong)，基于漩(xuan)渦進動(dòng)㊙️現象🛀🏻進(jin)行計量(liang)。流體進(jin)入漩渦(wo)發生體(tǐ)後産生(shēng)劇烈的(de)旋轉運(yùn)動形成(cheng)漩☎️渦流(liu)。漩渦流(liu)加速，沿(yan)流動方(fang)向經縮(suo)徑段，流(liú)動強度(dù)增強。當(dāng)漩渦流(liu)進入擴(kuo)散段後(hou)，在導流(liú)體回流(liú)的作✏️用(yong)下，該漩(xuan)渦産生(shēng)二次旋(xuan)轉運動(dong)，即漩渦(wo)進動。二(èr)次漩渦(wō)進動的(de)頻率🏃與(yu)流體的(de)流速成(chéng)正比。因(yin)此☀️漩渦(wō)的頻率(lü)可👉以反(fan)映此流(liú)體的流(liu)速和流(liú)量♻️大小(xiǎo)。如果測(ce)量設備(bei)内部采(cǎi)用最佳(jiā)的設計(jì)，漩渦的(de)頻率将(jiang)在較寬(kuān)的流量(liang)範圍内(nèi)呈線性(xìng)。壓📧電傳(chuan)感器測(cè)到此頻(pín)率後，将(jiang)信号傳(chuan)輸到流(liú)量計傳(chuán)感器進(jìn)行下遊(you)處理。
漩(xuán)渦進動(dòng)頻率與(yǔ)介質流(liú)速成正(zheng)比，與截(jié)流體幾(ji)何♋尺寸(cun)成反比(bǐ)。

式中
f——漩(xuán)渦進動(dong)頻率；
St——斯(sī)特羅哈(hā)爾常數(shu)（通過實(shi)驗得到(dào)的無因(yin)次數）；
v——流(liú)速；
d——截流(liu)體因數(shu)（由截流(liú)體幾何(he)尺寸決(jue)定）。
以上(shang)公式可(ke)得出，測(cè)量出漩(xuan)渦進動(dong)頻率可(kě)測得流(liu)體流速(sù)和瞬時(shi)流量。
圖(tú)3表示出(chū)斯特羅(luó)哈爾常(chang)數與雷(lei)諾Re的關(guan)系。曲線(xian)的線性(xing)✏️區域對(dui)應的爲(wèi)旋進流(liu)量計的(de)測量範(fàn)圍。

雷諾(nuo)數（Re）的計(ji)算：
Re=?ρ?/(2827×V×D)
式中(zhong)
ρ——工作密(mì)度，kg/m3；
V——運動(dòng)黏度，m2/s；
D——管(guǎn)徑，m。
2工程(cheng)設計中(zhōng)的選型(xíng)考慮
　　工(gōng)程設計(jì)中主要(yào)根據流(liu)量工況(kuang)，按工藝(yì)要求（精(jīng)度、測量(liang)範圍、壓(ya)✨力損失(shī)等），從适(shì)用性、可(kě)靠性、安(an)裝方便(biàn)、經濟性(xing)等方面(mian)考慮進(jìn)行流量(liang)計的選(xuǎn)型。本文(wen)列舉🔞的(de)旋進流(liu)量計爲(wèi)某進口(kou)品牌産(chan)品，并有(yǒu)多種場(chang)合的應(yīng)用。
2.1适用(yòng)性方面(mian)的考慮(lǜ)
（1）流體介(jiè)質旋進(jin)流量計(jì)适用于(yú)氣體、蒸(zhēng)汽和液(ye)體介質(zhi)。
（2）精度旋(xuán)進流量(liàng)計在最(zui)小雷諾(nuò)數Remin和最(zuì)大流量(liang)Qmax之間🥵的(de)線性範(fan)圍測量(liang)精度爲(wèi)≤±0.5%。
（3）流速旋(xuan)進流量(liàng)計在測(ce)量介質(zhi)時，要考(kǎo)慮流速(su)不能⭐過(guò)低⭐（具體(tǐ)以廠家(jiā)計算爲(wèi)準）。
（4）流量(liàng)計口徑(jing)市場上(shàng)常見旋(xuan)進流量(liàng)計最大(dà)尺寸爲(wei)DN400，最小♈爲(wèi)DN15。流量計(jì)口徑的(de)選擇基(jī)于最大(da)工作流(liú)量Qmax。建議(yi)最🎯大工(gōng)作流量(liàng)應🔱大于(yú)該口徑(jing)允許量(liang)程一半(ban)時的流(liu)量。可以(yǐ)選擇縮(suō)徑🌈，但最(zuì)大✏️工作(zuò)流量不(bu)要低于(yú)該口徑(jìng)允許最(zui)大量程(chéng)時流量(liàng)的15%。
（5）材料(liao)的選擇(ze)
a.測量管(guǎn)材料通(tōng)常爲不(bú)鏽鋼316/316L，HastelloyC。
b.内(nèi)襯材料(liào)根據介(jiè)質的腐(fu)蝕性、溫(wen)度等要(yao)求來選(xuǎn)擇具體(ti)材料。
PTFE（-55~260℃）
石(shi)墨（-55~280℃）
Kalrez（-20~275℃）
2.2安裝(zhuāng)和應用(yong)
（1）被測介(jie)質的流(liú)動方向(xiàng)需要與(yǔ)流量計(jì)上的指(zhǐ)示方向(xiàng)一㊙️緻。
（2）避(bì)免管路(lu)的機械(xiè)振動（如(rú)有必要(yào)，安裝支(zhi)架）。
（3）選擇(ze)符合環(huán)境條件(jiàn)的流量(liang)計。流量(liang)計周圍(wéi)不能有(you)📐強烈磁(cí)場🥰幹擾(rǎo)。
（4）輸送設(she)備的振(zhèn)動頻率(lü)不得在(zài)流量計(ji)的測量(liàng)頻率範(fan)圍🏃‍♂️以♋内(nei)。可以使(shi)用适當(dang)的阻尼(ní)裝置減(jiǎn)弱活塞(sāi)泵或壓(ya)縮機輸(shu)送過程(cheng)🈲中的交(jiāo)替（脈動(dong)）流量。
（5）閥(fá)門通常(cháng)布置在(zai)流量計(ji)的下遊(you)。如果通(tōng)過活塞(sāi)泵或壓(ya)縮機❓輸(shū)🌈送測量(liang)介質（液(ye)體）壓力(li)10bar[145psi]，當閥門(men)閉合時(shi)，可能會(huì)産生液(yè)🌈壓振🆚動(dòng)，這時閥(fa)門必須(xu)安裝在(zai)流量計(ji)上遊，并(bing)且可能(néng)需要安(ān)裝合适(shi)的阻尼(ní)裝置（例(lì)如：空氣(qì)罐）。
（6）流量(liàng)計在測(ce)量液體(tǐ)時要避(bì)免氣穴(xue)現象的(de)産生。
（7）測(ce)量高溫(wen)介質時(shi)
流量計(jì)在測量(liàng)>150℃的高溫(wēn)介質時(shí)，傳感器(qi)的安裝(zhuāng)必須是(shì)變送器(qì)朝向一(yi)側或朝(cháo)下，或者(zhe)采用分(fèn)體式安(ān)裝。
（8）流量(liang)計傳感(gan)器帶保(bǎo)溫層時(shi)，考慮保(bao)溫層厚(hòu)度，具體(tǐ)咨🐇詢廠(chang)家。
2.3直管(guan)段要求(qiú)
　　流量計(ji)安裝直(zhi)管段要(yao)求滿足(zú)與否，直(zhí)接影響(xiǎng)流量🛀測(cè)量的🈚穩(wen)定性和(he)精度。旋(xuan)進流量(liàng)計進出(chū)口直管(guan)段要求(qiú)見表1。從(cóng)表1可知(zhī)㊙️，其直管(guǎn)段要求(qiu)并不高(gao)，這一優(you)💃勢在舊(jiu)裝置擴(kuo)容改造(zào)的應用(yong)中尤爲(wei)突出。

2.4多(duo)探頭的(de)選擇
　　基(ji)于旋進(jìn)流量計(ji)的漩渦(wo)特點，并(bing)在其本(ben)體尺寸(cùn)允許的(de)條件下(xia)，旋進流(liu)量計可(ke)以采用(yong)多探頭(tóu)的測量(liàng)方式。這(zhe)種選擇(ze)爲用戶(hu)實現三(san)取二流(liú)量聯鎖(suo)提供了(le)經濟可(ke)行的實(shí)施方案(an)。
3應用分(fèn)析
　　适用(yong)于氣體(ti)、蒸汽和(he)液體介(jiè)質測量(liang)的流量(liang)計有多(duō)種🈲可選(xuan)，在此選(xuǎn)擇精度(du)較好的(de)4種流量(liang)計與旋(xuan)進流🐅量(liàng)計👉做對(duì)💰比，主要(yao)針對測(cè)量範圍(wei)、精度和(hé)壓損是(shi)否🔆符合(he)工⚽藝條(tiáo)件進行(hang)對比分(fen)析。所選(xuan)流🛀量計(jì)如下，均(jun1)爲在國(guó)内外石(shí)化裝置(zhì)上有多(duō)年應用(yong)的國外(wai)産品。
旋(xuan)進流量(liang)計（精度(du)爲液體(ti)±0.5%，氣體±5%）
（精(jing)度爲液(ye)體±0.75%，氣體(tǐ)±0.9%）
渦街流(liú)量計 科(kē)裏奧 利(li)質量流(liú)量計（精(jīng)度爲液(yè)體±0.075%~0.1%，氣體(ti)±0.5%）
熱式質(zhì)量流量(liang)計 （精度(dù)爲±0.5%，主要(yào)測氣體(ti)介質）
電(dian)磁流量(liang)計 （精度(dù)±0.5%，主要測(cè)量導電(diàn)類液體(tǐ)）
　　以上渦(wō)街流量(liàng)計的精(jing)度低于(yu)其他流(liu)量計，但(dàn)是也屬(shǔ)于精度(du)🏃‍♀️較💰好且(qie)常用的(de)流量計(jì)。并且由(yóu)于渦街(jiē)流量計(ji)💚和旋進(jin)流量計(ji)⛷️的原理(lǐ)類似，在(zai)下列對(duì)比中渦(wo)街流量(liang)計的精(jing)度雖然(rán)不能達(dá)到本文(wen)所列的(de)工藝條(tiao)件，但可(kě)以對比(bǐ)渦街流(liu)量計和(he)旋進流(liu)⭕量計的(de)測量範(fàn)圍和壓(yā)損。
3.1氣體(ti)測量
（1）當(dang)測量介(jie)質爲氫(qīng)氣，工藝(yi)要求精(jīng)度高時(shi)，不能低(di)于±0.5%。市場(chang)上測量(liàng)氣體精(jīng)度較好(hǎo)的流量(liàng)計有熱(rè)式質量(liàng)流量計(jì)和科裏(li)奧利質(zhì)量流量(liàng)計（我們(men)選擇測(ce)量氣體(ti)精度🈲爲(wèi)±0.5%的産品(pin)），這裏選(xuan)擇這❌2種(zhong)流量計(ji)與旋進(jin)流量計(jì)做對比(bi)。表2爲工(gōng)藝條件(jian)，表3~表5爲(wèi)3種流🌈量(liang)計的選(xuan)✌️型後的(de)量程範(fan)圍和壓(yā)力損失(shī)，通過表(biǎo)🔴6對比流(liú)量計是(shì)否滿足(zu)工藝條(tiáo)件。



　　通過(guò)以上對(duì)比，可知(zhī)旋進流(liu)量計在(zai)流速大(dà)于一定(ding)值💃時，測(ce)量時的(de)精度和(he)流量範(fan)圍可以(yǐ)與科裏(li)奧利🌐質(zhì)量流量(liang)計和熱(rè)式質量(liang)流量計(ji)相媲美(mei)。但是在(zài)流速很(hěn)小💛的情(qíng)況下，旋(xuan)進流量(liang)計與這(zhè)兩種流(liú)量計相(xiang)比則遜(xun)色很多(duo)。
　　這3種流(liú)量計在(zài)價格方(fāng)面，科裏(li)奧利質(zhi)量流量(liàng)計是🔴旋(xuan)💃🏻進流量(liang)計價格(gé)的3~5倍。熱(re)式質量(liang)流量計(jì)和科裏(lǐ)奧利質(zhi)🌈量流量(liang)計針對(dui)🐅不同工(gong)況下的(de)應用選(xuan)型，在價(jià)格方面(miàn)各有優(yōu)勢。
（2）測量(liàng)介質爲(wei)氣體（除(chu)氫氣外(wai)）時，在此(ci)選擇旋(xuán)進流量(liàng)🔱計✨（精度(dù)爲氣體(tǐ)±0.5%）、渦街流(liu)量計（精(jīng)度爲氣(qì)體±0.9%）和科(ke)裏奧利(lì)質量流(liu)量計（精(jing)度爲氣(qì)體±0.5%）做對(dui)比分析(xi)，以下主(zhǔ)要對比(bi)3種流量(liang)計的測(cè)量🚩範圍(wéi)（3種流量(liang)計都爲(wèi)同一品(pin)牌産品(pǐn)）。表7爲工(gong)藝條件(jian)，表8~表10爲(wèi)3種流量(liàng)計❤️的選(xuǎn)型後的(de)量程範(fàn)圍和壓(ya)力損失(shī)，通過表(biao)11對比流(liu)量計是(shì)否滿足(zú)工藝條(tiao)🥵件。

　　通過(guò)列表可(ke)以看出(chu)旋進流(liú)量計在(zài)測量氣(qi)體時，保(bǎo)證👣精度(dù)❤️±0.5%的情況(kuang)下，量程(chéng)比較大(da)，可以滿(mǎn)足1∶30的量(liàng)程比。
3.2測(cè)量介質(zhi)爲液體(ti)
　　測量液(ye)體時，選(xuǎn)擇旋進(jin)流量計(jì)（精度爲(wèi)液體±0.5%）、渦(wō)街流🈲量(liang)計（精🈲度(dù)爲液體(tǐ)±0.75%）、科裏奧(ào)利質量(liàng)流量計(jì)（精度爲(wèi)液體±0.1%）和(hé)電磁流(liú)量🈲計（精(jing)度爲液(yè)體±0.5%）進行(háng)對比分(fen)析。表12爲(wèi)工藝條(tiáo)件，表13~表(biao)16爲3種流(liú)量計的(de)選型後(hou)的量程(chéng)範圍和(hé)壓力損(sǔn)失，通過(guo)表17的對(dui)比，可知(zhi)流量計(ji)💜是否滿(man)足工藝(yi)條件要(yao)求。



　　通過(guo)以上比(bi)較，可知(zhī)旋進流(liú)量計在(zai)測量液(yè)體時也(ye)有很大(dà)的☀️優勢(shì)，量程比(bǐ)大，精度(du)較高，還(hái)可以測(cè)量非導(dao)電類類(lèi)液體☀️。
在(zai)産品的(de)價格方(fāng)面，以渦(wo)街流量(liang)計的價(jia)格作爲(wei)标準來(lai)🏃🏻衡量，科(ke)裏奧利(li)流量計(ji)（精度液(ye)體爲±0.1%.氣(qi)體±0.5%）是渦(wō)🐇街的3~5倍(bèi)左右，旋(xuán)進流量(liàng)計🚩是渦(wo)街流量(liang)計的1.3~1.7倍(bei)左右，電(diàn)磁流㊙️量(liang)計是渦(wo)街流量(liang)計的0.8~1倍(bèi)左右⭐（以(yǐ)上4種流(liú)量計價(jia)格均以(yǐ)同一廠(chǎng)家産品(pǐn)的價格(ge)作爲基(ji)礎）。
4結束(shù)語
　　旋進(jìn)流量計(ji)精度（±0.5%）較(jiào)高，可以(yǐ)滿足大(da)多數應(yīng)用場合(hé)的測量(liàng)要求；可(kě)達1：30的量(liàng)程比，滿(mǎn)足寬測(cè)量範圍(wei)的應🎯用(yòng)；直管段(duàn)要求不(bu)高，在工(gōng)藝裝置(zhì)配管緊(jǐn)湊的場(chǎng)合，應用(yòng)優勢明(ming)顯☂️。尤其(qí)在🔞可實(shí)現多探(tàn)頭💛傳感(gan)器應用(yong)方面，爲(wèi)安全儀(yi)表系統(tǒng)流量測(cè)量子系(xì)統的可(ke)靠性/可(ke)用性冗(rǒng)餘架構(gou)設計提(ti)供了一(yī)種便㊙️利(li)的實施(shi)方案，具(jù)有較爲(wei)突出的(de)優勢。

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