摘要(yào)：渦街流(liu)量計 因(yīn)其儀表(biao)系數與(yǔ)流體特(tè)性無關(guan)、精度高(gāo)、寬量程(chéng)比🤟和低(dī)壓💯損等(děng)優點，在(zai)化工領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣。以(yi)熱解📞分(fèn)級煉制(zhi)新工藝(yi)對煤及(ji)液化殘(cán)渣進行(hang)煉制利(lì)用中的(de)産品🐕之(zhi)一熱解(jie)氣爲例(lì)，介紹渦(wo)街流量(liang)計的選(xuǎn)型設㊙️計(jì)。
　　我國低(di)階煤資(zī)源儲藏(cang)豐富，占(zhàn)可采儲(chǔ)量40?以上(shang)。然而🐅它(tā)的高效(xiao)利用一(yī)直是業(yè)内努力(li)攻克的(de)難題。低(di)階🌏煤含(han)水量高(gao)，熱值低(dī)，機械強(qiang)度低，化(hua)學穩定(ding)性差。采(cai)用熱解(jie)分級煉(lian)制新工(gong)藝對煤(méi)及液化(huà)殘渣進(jin)行煉制(zhi)利用，在(zài)溫和的(de)條件下(xia)對原🐉料(liào)進行加(jia)🔞工處理(li)，分步驟(zhòu)地将其(qi)中有用(yong)的成分(fen)充分提(ti)取✊出來(lai)，得到的(de)産品之(zhi)一爲熱(re)❄️解氣，去(qù)除焦油(yóu)後的熱(re)解氣組(zǔ)💯成見表(biao)1，采用渦(wo)街流量(liang)🌏計對其(qí)進行測(ce)量。

1渦街(jiē)流量計(jì)概述
　　渦(wo)街流量(liàng)計是20世(shi)紀70年代(dài)發展起(qi)來的一(yī)種新型(xíng)流量儀(yí)表，80年代(dai)制定了(le)渦街流(liú)量計專(zhuan)業标準(zhǔn)（ZBN12008-1989)和檢測(cè)規程（JJG620-1989)。渦(wo)街流量(liàng)計目💁前(qian)已發展(zhan)成爲主(zhǔ)流流量(liàng)儀表😘之(zhi)一，因👌其(qi)有諸⭐多(duo)優點💰，吸(xi)引了國(guó)内外衆(zhōng)多研究(jiu)者和企(qǐ)業的關(guān)注。研究(jiū)者從多(duō)方面對(duì)其進行(háng)深入的(de)研究：①旋(xuán)渦發生(shēng)體的研(yán)究[1，2+;②壓電(dian)傳感器(qi)探頭位(wei)置的🐕研(yan)究[3];③數字(zi)信号處(chù)理方法(fa)的研究(jiu)[4];④渦街信(xin)号檢測(ce)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(liu)量計的(de)安裝、運(yun)行、維護(hu)費低⭐于(yu)節流式(shi)、容積式(shì)等，購置(zhì)費低于(yu)容積式(shi)、質量式(shi)等，是一(yī)種🔆實用(yong)性和經(jīng)濟性都(dōu)較好的(de)流量計(ji)，受到用(yòng)戶廣泛(fan)歡迎。該(gāi)流量計(jì)優點如(ru)下：
(1)在一(yī)定雷諾(nuò)數Re範圍(wei)内（2X104~2X106)，輸出(chu)頻率信(xìn)号不受(shou)流體物(wu)性（密度(du)、粘度）和(hé)組分變(bian)化影響(xiǎng)，即儀表(biao)系數僅(jin)與旋👅渦(wō)發生體(tǐ)的形狀(zhuàng)尺寸及(jí)管道的(de)形狀尺(chǐ)寸有關(guan)，可以在(zai)一😄種典(dian)型🏃🏻‍♂️介質(zhì)中🐅校驗(yàn)而适用(yòng)于各種(zhǒng)介質。
(2)高(gao)(差壓、計(ji)比較）。
(3)量(liang)程比可(kě)達10:1或20:1，目(mu)前已有(you)廠家在(zài)研制适(shì)用于氣(qi)體測量(liàng)能達到(dào)⛷️80S的渦街(jiē)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(jiang)低能耗(hào)。
(5)結構簡(jiǎn)單牢固(gù)，安裝維(wei)護方便(bian)。
(6)使用範(fan)圍廣，可(kě)測量液(yè)體、氣體(tǐ)、蒸汽和(hé)部分混(hun)相流體(ti)。
2渦街流(liu)量計的(de)參數計(jì)算
2.1工作(zuo)狀态和(hé)标準狀(zhuàng)态下的(de)體積流(liú)量換算(suan)
　　渦街流(liú)量計的(de)輸出信(xin)号是與(yǔ)工作狀(zhuang)态的體(tǐ)積流量(liàng)成正比(bi)㊙️例💚，氣體(ti)的體積(jī)流量受(shou)溫度、壓(yā)力影響(xiang)較☁️大，在(zai)👌流量計(jì)選型時(shí)，若提供(gong)的流量(liang)是标準(zhǔn)狀态下(xià)的體積(jī)流量或(huò)💃質量流(liú)👅量，應把(ba)它換算(suàn)成工作(zuò)狀态下(xià)的體積(jī)流量。

　　式(shi)中，qv、qn分别(bie)爲工作(zuò)狀态和(he)标準狀(zhuang)态下的(de)體積流(liú)量，m3/h;P、Pn分别(bie)爲工💁作(zuò)狀态和(hé)标準狀(zhuang)态下的(de)絕對壓(ya)力，PaT、Tn、分别(bie)爲工作(zuo)狀态和(hé)标準狀(zhuang)态㊙️下的(de)熱力學(xue)溫度，K。
23雷(léi)諾數、壓(ya)力損失(shī)和背壓(ya)的計算(suàn)
　　在渦街(jie)流量計(jì)選擇流(liú)量計通(tong)徑時，主(zhu)要是對(dui)流量下(xià)限值進(jìn)✔️行🈲核算(suan)雷諾數(shù)，最小雷(lei)諾數不(bu)應低于(yu)下限雷(léi)諾數，即(ji)雷諾數(shù)Re≥2×104。在測量(liang)介質爲(wei)液态時(shi)，還應檢(jiǎn)查最小(xiao)工作壓(ya)力是否(fou)高于工(gōng)作溫度(du)下的飽(bao)和蒸汽(qì)壓，即是(shi)否産生(shēng)氣穴現(xian)象。
⑴雷諾(nuo)數Re是一(yi)個表針(zhēn)流體慣(guan)性力與(yǔ)粘性力(li)之比的(de)無量綱(gāng)❤️量：

式中(zhōng)，Q爲體積(ji)流量，m3/h;D爲(wei)流量計(jì)内徑，mm;v爲(wei)運動粘(zhān)度，m2/s。
(2)壓力(li)損失：選(xuan)擇流量(liang)計時，通(tōng)常可能(neng)會對流(liu)量計的(de)通徑進(jìn)行适當(dang)縮小，以(yǐ)取得較(jiao)大流速(su)和合适(shi)的流量(liàng)量程。但(dàn)是如果(guo)縮徑過(guò)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(liàng)計的通(tong)徑時，也(yě)需⛹🏻‍♀️要适(shi)當考慮(lǜ)壓力損(sǔn)失，盡可(kě)能☔減小(xiao)壓力損(sun)失。壓力(lì)損✏️失ΔP計(jì)算：
ΔP=1.1×10-5ρ?V2（3）
　　式中(zhōng)，ΔP爲壓力(lì)損失，kg/m2;ρ爲(wèi)流體密(mì)度，kg/m3;V爲流(liu)速，m/s。
(3)背壓(yā)：測量液(yè)體的流(liú)量時，要(yao)确認工(gōng)藝管道(dao)的壓力(li)對于較(jiào)小的❄️公(gōng)稱通徑(jìng)而言有(you)足夠大(da)的背壓(yā)，避免氣(qi)穴産生(shēng)💋。流量計(ji)下遊的(de)管道壓(ya)力應滿(man)足。
P≥2.7ΔP+1.3P0（4）
式中(zhōng)，P爲流量(liang)計下遊(yóu)3.5~7.5D的最小(xiao)管道壓(yā)力，kg/cm2（A）；P0爲液(ye)體的飽(bao)和蒸汽(qì)壓😘，kg/cm2。
（4）根據(jù)工藝要(yào)求及現(xian)成安裝(zhuāng)環境選(xuan)擇耐壓(yā)、耐溫等(děng)級、防護(hù)☔等級、防(fáng)爆等級(jí)、輸出信(xìn)号等。
3測(ce)量熱解(jiě)氣的渦(wō)街流量(liàng)計的選(xuǎn)型設計(ji)
　　熱解氣(qi)的組分(fèn)如表1所(suǒ)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(cāo)作溫度(du)48.9℃，操作壓(ya)力7.5kPa，管道(dao)DN80，最小流(liú)量50Nm3/h，正常(chang)流量100Nm3/h，最(zui)大流量(liang)150Nm3/h，儀表測(cè)量範圍(wei)選擇0?180Nm3/h。
　　在(zai)裝置運(yun)行的過(guo)程中，業(yè)主可能(neng)會根據(jù)需要适(shi)當🆚調❤️整(zheng)參數，因(yin)🤟此選擇(ze)量程比(bi)寬一些(xiē)的流量(liang)計會有(you)助于💋調(diào)整後的(de)🈲測量;另(lìng)外熱解(jie)氣作爲(wei)産品之(zhī)一，其流(liú)量是驗(yan)證工藝(yì)與關鍵(jian)設備的(de)工程可(ke)行性、優(you)化👅工藝(yì)參數的(de)關鍵參(can)數之一(yī)，因👄此使(shǐ)用精度(dù)高一些(xiē)的流量(liang)計也是(shì)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(bian)化，因此(cǐ)基于伯(bo)努利方(fāng)程原理(lǐ)的，如 孔(kong)闆流量(liàng)計 、噴嘴(zui)、 阿牛巴(bā)流量計(jì) 、德爾塔(ta)巴流量(liang)計、 平衡(héng)流量計(ji) 等都不(bú)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(zhan)度📧）和組(zu)分變化(hua)影響，且(qie)最終的(de)熱解氣(qi)産品或(huò)多或少(shao)都有焦(jiāo)油的💘存(cún)在，時間(jiān)長了可(kě)能堵塞(sāi)流量計(jì)。楔形流(liu)量計帶(dài)有自清(qing)潔功能(néng)，如果采(cǎi)用法蘭(lan)取壓，變(bian)送器采(cai)用隔膜(mo)密封🥵式(shi)變送器(qì)，其受焦(jiao)油的影(yǐng)響較小(xiao)， 楔形流(liu)量計 計(ji)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(yú)操作壓(ya)力的一(yi)半，此種(zhǒng)方案不(bu)可可取(qu)，當H/D比爲(wei)0.3時，其壓(yā)力損失(shi)爲1.09kPa，可以(yi)接受，但(dàn)最小流(liu)量時差(cha)壓隻有(yǒu)0.11Kpa，甚至正(zheng)常流量(liàng)時的差(cha)壓也有(yǒu)隻有0.45kpa，由(yóu)于采用(yong)🌈的是隔(gé)🐉膜密封(fēng)式變送(song)器，此時(shi)的精度(du)無法保(bǎo)證；另一(yī)類是基(jī)于線性(xing)連💚續方(fang)程原理(li)💋的，如渦(wo)街流量(liàng)計、質量(liàng)流☎️量計(ji)等，考慮(lǜ)到爲一(yī)個實⚽驗(yan)💁裝置，質(zhì)量流量(liang)計價格(gé)昂貴，因(yīn)此綜合(he)考慮介(jie)質和裝(zhuāng)置的特(tè)殊性、壓(yā)損、精度(du)和費用(yong)等因素(su)，選用渦(wō)街流量(liang)計測量(liang)熱解氣(qì)的流量(liàng)。
由式1可(kě)得最小(xiao)流量對(dui)應的工(gong)作狀态(tai)下的體(ti)積流量(liang)：

　　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(ji)可滿☔足(zu)要求。
按(an)式（3）可以(yi)核算下(xia)DN50和DN40口徑(jing)下的最(zui)大壓損(sǔn)：
DN50時：

　　從圖(tú)3可見，出(chu)流量計(ji)口徑爲(wèi)DN80時，最小(xiǎo)流量無(wú)法測量(liàng)；流量計(jì)口徑縮(suo)徑至DN50時(shí)，最小流(liú)量可測(cè)（此時流(liu)體的雷(lei)諾💁數非(fei)常接近(jin)2*104），但此時(shi)的流量(liàng)精度稍(shao)微差些(xiē)；流量計(jì)口徑縮(suō)徑至DN40時(shi)，最小流(liu)量🔱可測(ce)，且精度(dù)也能得(dé)到保證(zheng)。用上述(shu)公式計(ji)算的壓(yā)損與軟(ruǎn)件計算(suan)出來也(ye)基本抑(yi)制，差别(bié)來自計(ji)算值。如(rú)果流量(liang)計縮徑(jing)至DN25時，流(liú)量計的(de)⛹🏻‍♀️壓損已(yǐ)經達到(dào)7.6kpa，壓損較(jiào)大，無法(fa)滿足工(gōng)🏃藝要求(qiú)。因❓此選(xuǎn)擇DN40口徑(jing)的流量(liàng)計能滿(man)足要求(qiú)。對于DN50口(kou)㊙️徑的方(fāng)案，如果(guǒ)流🏒量大(da)于54Nm3/h時，流(liu)量計的(de)精度爲(wèi)此款流(liu)量計的(de)精度，
　　爲(wei)1.0%，當流量(liàng)爲50Nm3/h時，此(cǐ)時流量(liang)可測，隻(zhi)是精度(dù)稍差寫(xiě)，約爲1.81%，但(dàn)流量計(jì)的壓損(sǔn)會小很(hěn)多，從節(jiē)能降耗(hào)方面考(kǎo)慮，選擇(ze)DN50口徑的(de)流量計(jì)也是可(kě)以的，綜(zōng)上，選擇(ze)DN40口徑🙇🏻和(hé)DN50口徑的(de)渦街流(liú)量計都(dou)能滿足(zu)要求。
　　操(cao)作溫度(du)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(ji)可；根據(ju)《爆炸危(wēi)險環境(jìng)電力裝(zhuang)置設計(jì)規範🐉》GB50058-2014，各(gè)介質所(suo)在組别(bie)屬于㊙️危(wēi)險物料(liao)，見表㊙️2.因(yin)此儀表(biao)防爆标(biāo)志選擇(zé)ExiaIICT4Gb即能滿(man)足要求(qiu)。根🙇🏻據項(xiàng)目統一(yī)要求輸(shū)出信号(hao)選擇👨‍❤️‍👨爲(wèi)4~20mA+HART。

　　至此，渦(wo)街流量(liàng)計的選(xuan)型已經(jing)完成，但(dàn)考慮到(dao)熱解氣(qi)中焦油(you)的存在(zài)，選擇渦(wō)街流量(liàng)計時，需(xu)要注意(yì)：1不能選(xuan)用因⚽爲(wèi)技術需(xu)要而在(zai)渦街流(liú)量計中(zhong)設計了(le)小孔結(jie)構的流(liú)量計，因(yin)爲焦油(yóu)有可能(neng)堵塞這(zhè)些孔，從(cóng)而失去(qu)其原有(yǒu)的作用(yòng)；2焦油有(yǒu)可能附(fù)着在漩(xuán)渦發生(shēng)體上，從(cóng)而改變(biàn)其結構(gou)，影響測(ce)量精度(dù)，因此需(xū)要采用(yong)帶防粘(zhan)附作用(yong)的發生(shēng)體，另外(wai)考慮到(dao)熱解氣(qì)中焦油(yóu)含量較(jiao)🐕小，且由(you)于漩渦(wo)的存在(zai)，其有剝(bāo)離附着(zhe)發生體(ti)上的焦(jiao)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻油作用(yòng)，因此認(ren)爲對流(liú)量精度(du)的影響(xiǎng)較小。
4結(jie)語
　　目前(qian)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(yàn)過程中(zhong)，都能很(hen)好的測(cè)出熱🏒解(jie)氣的流(liu)量。現場(chang)的使用(yòng)結果表(biǎo)明，在發(fā)生體帶(dài)防粘附(fù)作用情(qíng)況下，低(dī)含量的(de)焦油對(duì)流量計(jì)的測量(liàng)精度影(yǐng)響不大(da)。目前化(hua)工廠常(cháng)用的流(liu)量計節(jie)流裝置(zhi)孔闆等(děng)，其🥵受流(liu)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(xian)堵🔱塞，直(zhí)管段要(yao)求甚至(zhi)高達50倍(bèi)管徑，另(lìng)外導壓(yā)系統還(hai)容易出(chu)現洩露(lù)。渦街流(liú)量計因(yin)其儀表(biǎo)系數與(yu)流體特(tè)性無關(guān)（氣液通(tong)用）、精度(du)高、寬量(liàng)程比和(hé)低壓👅損(sun)等優點(dian)，是節流(liú)裝置的(de)理想替(ti)代品，但(dàn)隻有正(zheng)确設計(ji)、正确選(xuan)型以及(ji)正确安(ān)裝的條(tiao)件下🈚才(cái)能發揮(huī)其應有(you)的作用(yòng)♈。

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