[摘要]渦(wo)街流量計 在(zài)計量蒸汽時(shi)，管内蒸汽流(liú)速必須限定(ding)在一個範❓圍(wéi)内,渦街流量(liàng)計才能正常(cháng)工作。有人使(shi)用一些看似(sì)無意其實違(wei)法的手段,緻(zhi)使下遊的壓(yā)力驟降,導🌈緻(zhi)蒸汽流速超(chao)過渦街流量(liang)計🚩測量流速(su)上限，渦街流(liú)量計不👅能正(zheng)常工作,計量(liàng)嚴重偏小。最(zuì)後提出采🥰用(yòng)加裝限流裝(zhuāng)置的方法👄來(lai)控制蒸汽流(liu)速以保證渦(wō)街流量計🧡正(zhèng)常計量。
目前(qián)，渦街流量計(jì)廣泛運用在(zai)蒸汽計量上(shàng)。渦街流🧡量計(ji)是🈚一種🈲發展(zhan)比較成熟的(de)流量計，其主(zhu)要優點有:無(wu)可動部件👈，結(jie)構簡單🚶牢固(gu)，安裝方便，維(wéi)護費用☂️較低(di)，量程比一♌般(ban)在10:1以上,精度(du)也相對較高(gāo)，測量氣🐆體一(yi)般在1.0級到1.5級(ji)之間，測量液(ye)體一般在1.0級(ji)。
在多年的檢(jian)定工作中，發(fa)現有人使用(yòng)了一個蒸汽(qi)渦街流量☁️計(jì)📱的漏洞，在保(bǎo)持渦街流量(liang)計計量管段(duan)⭐原封不動的(de)情況下💘，隻在(zài)蒸汽出口處(chù)做文章，即可(ke)緻使渦街流(liu)量❤️計計量嚴(yán)重偏小。
圖1中(zhōng)看到在渦街(jiē)流量計計量(liang)段,沒有任何(he)修改，而在🚶‍♀️其(qí)📱後🔴的大型儲(chu)氣罐卻大有(yǒu)文章。整個系(xi)統根據儲氣(qi)罐内壓力變(bian)化來對前後(hòu)閥[]分别進行(háng)自動控制，從(cóng)而進行-套充(chōng)氣、放氣、再充(chong)氣、放氣的循(xun)環操作。整個(ge)循環過程是(shì):開🔴始時，儲氣(qì)罐是空的，閥(fá)門1、閥門2都關(guān)閉。然後閥門(men)1快速打開，上(shang)遊0.8MPa的過🏃‍♀️和熱(re)蒸汽劇烈充(chōng)人空罐。然後(hòu)儲氣罐充氣(qi)❄️漸滿，壓力升(sheng)高至--定壓力(li)後，關😘閉閥門(men)💯1，打開閥門2，讓(ràng)儲氣罐中蒸(zhēng)汽排出以供(gong)使用。這樣操(cao)作的目的主(zhǔ)要是使大🌈部(bu)分流過渦街(jiē)流量計的蒸(zhēng)汽以極高流(liu)速通過。

爲什(shí)麽這樣會使(shi)蒸汽流速達(da)到非常高的(de)程度呢?而渦(wō)街流🔅量計在(zai)高流速下計(jì)量會有什麽(me)問題呢?
1分析(xī)蒸汽的流速(su)
臨界壓力比(bi)是分析管内(nèi)流動的一個(ge)重要數值，蒸(zheng)汽在💔出📧口外(wai)📧的背壓p。與臨(lin)界界面前的(de)進口壓力P之(zhī)比小🏃‍♀️于或等(děng)于臨界壓力(lì)比時，在臨界(jie)截面上，蒸汽(qì)♌流.速達到臨(lin)界值音速c。

當(dāng)過流氣體爲(wei)過熱蒸汽時(shi):k=1.3,?cr=0.546pcr稱爲:臨界壓(ya)力。
所以得到(dao):通過降低背(bèi)壓比，能讓通(tōng)過蒸汽的流(liú)速提🏃‍♂️升到相(xiàng)對✉️于渦街流(liú)量計來說非(fei)常高的程度(du),甚👣至達到音(yin)速，過熱蒸汽(qì)音速可以達(dá)到500m/s以上。
從熱(rè)網過來的蒸(zheng)汽壓力一般(bān)高于0.8MPa，而在儲(chu)氣罐開始💰充(chong)氣時，罐内壓(ya)力幾乎爲常(chang)壓。根據蒸汽(qi)的臨界🙇🏻流原(yuan)理。蒸汽管道(dào)和容器的前(qian)後壓力比隻(zhī)要低于臨界(jie)壓力比?cr=0.546,那💔麽(me)管内蒸汽的(de)流速将達到(dao)音速。在這個(ge)案例裏，儲氣(qì)罐内壓力按(an)充氣階段中(zhong)後期才逐漸(jiàn)升高到🔞的0.4MPa來(lái)計算，背✉️壓比(bǐ)爲0.5。也就是說(shuō)，在大部分蒸(zheng)汽通過階段(duan)，背壓比都小(xiǎo)🛀🏻于0.546,蒸汽的流(liú)速都保持在(zài)音速，音速是(shì)大大超過渦(wō)街流♋量計測(ce)量流速上限(xiàn)的。通過這樣(yàng)一個辦法，即(ji)能大幅度提(tí)高通過渦街(jie)流量計的蒸(zhēng)汽流速，緻使(shǐ)✔️渦街流量計(jì)計量嚴重偏(pian)少。不法用戶(hu)還狡辯，所有(you)計量器具都(dou)通過了🌈國家(jiā)法定計量檢(jian)定機構的檢(jiǎn)定。确實，這種(zhǒng)情況，單是檢(jiǎn)定流量計是(shi)無法發現問(wèn)題的。可以判(pan)斷，介質的高(gao)流速對渦街(jie)流量計的計(jì)量性能産生(shēng)了很大的影(ying)響緻使其計(jì)量🏃🏻不準。爲什(shi)麽這麽說呢(ne)?再來分🔴析氣(qi)體的高流速(sù)對㊙️渦街流量(liang)計的影響。
2渦(wō)街流量計工(gong)作原理
在流(liu)體中安放漩(xuan)渦發生體，流(liú)體在漩渦發(fa)生體兩側交(jiao)替地分列出(chu)兩列有規律(lü)的交錯排列(lie)的漩渦🏃‍♂️，在定(ding)❗雷諾數範圍(wéi)内，改漩渦的(de)頻率與漩渦(wo)發生體的幾(ji)何尺寸有關(guan)，所産生的漩(xuán)渦頻率f正比(bǐ)于流量，此頻(pin)率可由各種(zhǒng)傳‼️感器檢出(chū)。

渦街流量計(jì)就是利用卡(kǎ)門渦街原理(lǐ)，得到如下關(guān)系

式中:b-阻流(liu)件的寬度，m;ū一(yī)流經流量計(jì)的流體平均(jun1)流速✍️，m/s;f一漩渦(wo)的頻率，Hz;Sr斯特(tè)羅哈爾數(無(wu)量綱)。
斯特羅(luó)哈爾數爲無(wu)量綱參數，它(tā)與漩渦發生(sheng)體的形狀及(jí)雷諾數有關(guān)。圖3所示爲三(sān)角柱漩渦發(fa)生體的斯特(te)勞哈爾數.與(yu)管道雷諾數(shù)的關系。

由圖(tu)3可見，在ReD=2×104~7×10'6範圍(wéi)内，斯特勞哈(ha)爾數可視爲(wei)常數。使☀️用的(de)渦🥵街流量計(ji)都是在斯特(te)勞哈爾數視(shi)爲常數的這(zhè)個範圍内設(she)計的。因此使(shi)用渦街流量(liang)計時--定要避(bi)免測量介質(zhì)的雷諾數在(zài)🈚2×104~7×106這個範圍外(wài)，超過這個範(fan)圍，斯特勞哈(ha)爾數不再是(shi)常數，渦街流(liú)量計測得的(de)頻率與流速(su)也不再是簡(jiǎn)單的正比關(guan)系。也就是說(shuo)，超過雷諾數(shu)2×104~7×106這個範圍，便(biàn)違反了渦街(jie)流量計的設(she)計原理，這時(shi)候渦街流量(liàng)計是不能正(zhèng)常計量的。因(yīn)爲雷諾數與(yǔ)介質流速有(you)關，所以具體(ti)到介質流速(sù)的話，對于蒸(zhēng)汽來說，渦街(jiē)流量計的流(liu)速測量範圍(wéi)控制在5m/s~60m/s之間(jian)❤️，好的渦街流(liú)量計量程上(shang)限最多再往(wǎng)上延伸20%。因此(cǐ)在選型渦街(jiē)流量計的口(kou)徑和流量測(ce)量範圍時，要(yao)保證滿足這(zhe)個流速限定(dìng)。絕大部㊙️分渦(wo)街流❤️量計對(duì)于高流速介(jiè)質是沒有辦(ban)法計量的。所(suǒ)以上訴案例(li)中，用普通渦(wo)街流量計去(qu)計量音速下(xià)的蒸汽，得到(dào)的結果是完(wan)全不可📧信，不(bu)能用的。
渦街(jie)流量計是一(yi)種數字儀表(biǎo)，是通過傳感(gan)器來檢測漩(xuan)渦頻率的。流(liu)量計的電氣(qi)性能必須要(yào)工作在适宜(yi)它的📧條件下(xia)。來看看在高(gāo)流速下，渦街(jiē)流量計檢測(cè)漩渦頻率的(de)情況。引用-個(ge)高流速下渦(wo)街流量計的(de)實驗4。該實驗(yàn)在采用在線(xian)實時頻譜分(fen)析時發現:在(zài)口徑爲DN80及其(qí)以下的🚶管線(xiàn)上，經常✔️會出(chu)現高于80m/s的高(gao)流速，其中🥵有(yǒu)近一半的出(chu)🔅現超過100m/s的高(gao)流速，更有甚(shen)者，流速高達(da)180m/s。一般的渦街(jiē)流量計在通(tōng)過介質流速(su)過高時，會發(fa)生劇烈的漏(lou)波現象，因而(ér)産生難以估(gū)算的誤差。

從(cong)圖4上看漏波(bo)的結果就是(shi)檢測到的脈(mo)沖不再連續(xu)，發生💯了漏💁缺(quē)。所以這種情(qing)況下，測量結(jié)果的趨勢是(shì)一般都是偏(piān)小。在高流速(su)下，漩渦發生(shēng)體後的流體(ti)運動更加複(fú)雜。渦街傳感(gǎn)器檢測信号(hào)需要--定的清(qīng)晰度，如果流(liú)速過高，流場(chǎng)變得更加複(fú)雜。此時傳感(gan)器将受到嚴(yán)重幹擾，目标(biāo)信号清晰度(dù)急劇下降，使(shi)渦街流量傳(chuan)☎️感器測不準(zhǔn)或💚者測不到(dào)。
可以看到，高(gao)流速下的渦(wo)街流量計的(de)漏波十分明(míng)☀️顯，正是利用(yòng)了渦街的這(zhè)個漏洞，讓渦(wo)街流量計在(zài)超高流速下(xià)大量漏🐅波，緻(zhì)使最後得到(dao)的流量遠小(xiao)于實際流量(liang)。
除了是上述(shu)案例中的裝(zhuāng)置，還有一種(zhǒng)把蒸汽直接(jiē)放🏃‍♀️人🧑🏾‍🤝‍🧑🏼水池中(zhōng)加熱水的熱(rè)水站，采用了(le)手段這些都(dōu)是爲了設🏃🏻‍♂️法(fa)讓蒸汽出口(kou)🈲的壓力驟降(jiang),得到突然變(biàn)小的背壓比(bǐ)，以🈲大大提高(gao)蒸汽💃🏻的流速(sù)🚶。即使達不到(dao)音速，也遠高(gāo)于渦街流量(liàng)計的❤️測量上(shang)限，導緻渦街(jie)流量計的不(bu)正常工作。因(yin)此爲了保證(zhèng)渦街流量計(jì)正常計量，必(bi)須重視渦街(jie)流量計的測(cè)量範圍，管内(nèi)流速必須限(xiàn)定在渦街流(liu)📧量計的測🔴量(liàng)範圍以内。
對(dui)于那些在後(hòu)端搞壓力驟(zhòu)降提高蒸汽(qi)流速的，可以(yǐ)想辦🐉法⭐把蒸(zhēng)汽流速限定(dìng)在合理範圍(wei)内。比如采用(yong)限流裝置，在(zai)🐕渦街🛀🏻流量🌍計(jì)後方管線上(shang)安裝臨界流(liú)文丘裏噴嘴(zui)。
當蒸汽通過(guò)臨界流文丘(qiū)裏噴嘴時，在(zài)噴嘴上、下遊(you)壓力比如果(guǒ)小于或等于(yú)該噴嘴的臨(lin)界壓力比時(shi)，噴嘴喉部形(xíng)成臨界狀态(tài)，流過噴嘴的(de)蒸汽質量流(liú)💚量達到最大(da)。這時蒸汽的(de)質量😘流量不(bú)🚩受下遊狀态(tài)變化的影響(xiang)。根據這個原(yuan)理，把臨界流(liu)文丘裏噴嘴(zui)安裝在可能(neng)會發生壓力(li)🔞驟降的管段(duàn)前，就能穩穩(wen)🈲的限死上遊(you)通過渦街流(liu)量計的最大(dà)流量了。而選(xuan)用文丘裏噴(pen)嘴的原因是(shì)能夠減少壓(ya)力損失。

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