渦街流量計在工業生產中的使用與維護

牛澤亭(中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516086)

0 引言

在速度式流量計中，不可缺少的一種就是渦街流量計。渦街流量計主要應用于工業管道介質流體的流量測量，測量的內容較多，多見于進行測量單相流滿管介質，即氣體、蒸汽以及液體等[1]。渦街流量計能夠跟DCS系統聯合應用，具備較好的先進化特點，所以也屬于應用效果較佳的流量儀表[2]。以下是基于渦街流量計的工作原理，對其應用于工業生產中的相關內容進行分析。

1 渦街流量計的工作原理

渦街流量計的構成主要包括3個關鍵部分，分別是漩渦發生體、頻率檢測器、信號轉換器，其應用作用較多，一方面可以輸出4～20 mADC信號，另一方面也能夠效地輸出脈沖電壓信號。渦街流量計測量原理為：把非流體型阻流體安放到流動流體中的垂直流動方向，基于相應流量區間中，在阻流體兩側部位，分離流體，而且以交替的形式進行此活動，然后釋放交替漩渦列，可以理解為是頻率正比于管道內的平均流速、規則的交替漩渦列，而且其具備規律性、不對稱的特點，數量是兩串，另一重要的特點就是兩側漩渦具有不同的旋轉方向[3]。

對于流體的流量的計算，主要是以檢測元件測出漩渦頻率的方式進而獲得。被測介質平均流速、旋渦的發生頻率、旋渦發生體迎面寬度分別運用v、f、d進行表示，得到以下公式：

式中：Sr代表的是雷諾數函數，如果ReD=2.0×104～7.0×106之中，氣體、液體分別是每秒在5～50 m、0.5～7.0 m。如果具有已知的旋渦發生體的形狀、尺寸，常數項以Sr代表，則具備比例關系的就是渦街頻率、體積流量，這種關系比較穩定，在流體物理性質改變、組分變化的情況下，比例關系也不會更改。渦街流量計可以測量單相流環境的各種指標，常見的就是正氣流量、液體以及氣體流量等。應該保障流體是獨自存在的形式，因為混相流體的環境下，將會對于流量計的測量準確度產生明顯的影響，降低結果的精準度[4]。

2 渦街流量計的科學選用

渦街流量計的劃分中，依照傳感器進行劃分能夠分成3種，即法蘭式、夾持式、插入式。選用時要優先考慮法蘭式，這種選型應用比較廣泛，然后考慮運用夾持式。夾持式流量計、插入式流量計在安裝時很容易影響到精度，而且一旦安裝不科學規范，就會造成測量不精確，出現誤差現象。插入式渦街流量計主要是應用在不要求做精確控制和計量的場合中。

渦街流量計還分為一體式和分體式。如果處于高溫狀態下，或者是在高空、井中安裝，通常會應用到分體式儀表，主要的目的就是改善儀表工作環境，同時便捷檢修儀表。在實施一體式儀表過程中，需要在安裝點的周圍留出足夠的空間，目的就是方便安裝接線，以及讓日后的維護工作更加便捷。

3 渦街流量計的溫壓補償

氣體屬于壓縮流體，如果其體積狀態出現了改變的情況，則主要是由于溫度以及壓力指標產生的變化而導致。測量氣體流量的過程中，一方面要流量計可以準確的對于標準體積流量進行輸出，另一方面也需要質量流量的輸出。而且渦街流量計進行測量體積流量時，需要確保是在工況的環境中展開測量，所以渦街流量計進行一般氣體、蒸汽的測量過程中，應該全面的考慮到溫壓補償功能，并進行合理的儀表選型。經溫壓補償，能夠轉變工況體積流量成質量流量，或者是轉化成其他的體積流量，即標況體積流量。對于一般的氣體進行測量過程中，補償原理就是按照公式進行計算，其屬于標準氣體狀態方程式：

式中：P0代表的標準狀態中的絕對壓力(Pa)；P1代表的工況狀態中的絕對壓力(Pa)；T0表示的是標準環境中熱力學溫度(K)；T1代表的是工況下熱力學溫度(K)；V0表示的是標準環境下氣體體積；V1是工況狀態中氣體體積。

進行蒸汽的測量過程中，需要做好的工作就是飽和蒸氣的補償，應用的方式包括兩種，一種是壓力補償，另一種就是溫度補償。通常具備兩種具體的補償模式，即：如果渦街流量計傳感器中不具備溫度檢測元件以及內置壓力的情況下，僅可以于儀表內部實施靜態補償，也就是補償是采取將固定壓力值、溫度值輸入的方式實現。這種模式比較適用于不具備較大的溫度壓力改變的場合下。渦街流量計傳感器中，如果具備溫度檢測元件以及內置壓力的情況下，儀表按照所測溫度以及壓力的結果加以考慮，掌握住蒸汽的狀態，判斷好蒸汽是過熱蒸汽、飽和蒸氣的哪一種類型。對于質量流量，計算的方式需要獲得儀表中儲存的蒸汽數據庫指標，實施智能化計算；另外就是運用蒸汽流量積算儀，在蒸汽流量積算儀中，傳輸渦街流量計測量的工況體積流量、溫度，以及進行傳送壓力變送器測得到的信號。蒸汽流量積算儀內置過熱蒸汽、飽和蒸汽補償算法，能夠準確輸出質量流量以及標準體積流量，而且也可以把熱量和比焓等進行正確的輸出。

4 安裝渦街流量計的分析

安裝渦街流量計的質量水平，直接地影響到儀表正常運行，必須要按照標準的程序，科學合理地安裝。一旦不能正確地安裝渦街流量計，就會對于儀表測量的精度構成影響，甚至會對于儀表的應用年限產生影響，縮短應用時間，更嚴重的情況下，就會對儀表產生損壞。渦街流量計的安裝管道，高溫熱源是一項需要重點關注的內容，應該避免其產生嚴重的影響，同時還要考慮到輻射源產生的侵犯問題，而且安裝場所也要設置隔熱通風裝備，如在測量高溫蒸汽渦街流量計的管道部位要做好保溫，但是在傳感器部位不能有保溫。為了有效消除電干擾的問題，對象現場的布線要進行詳細的規劃，需要與高壓線、電源線、電力設備等保持安全可靠的距離。進行渦街流量計安裝過程中，也要考慮到不能在有劇烈震動的管道上面安裝，尤其是橫向震動的管道上面，要做好規避。渦街流量計也不能在過長的、架空的管道上安裝，這樣會讓流量計出現下垂的問題，形成法蘭密封泄漏的現象。如果條件不允許，必須要安裝到以上環境中，應該做好防范措施，即在傳感器的上下游增加管道緊固裝置，同時裝設防震墊。

另外，安裝渦街流量計還要考慮到環境因素的影響。若安裝在室外的環境下，做好防水的內容至關重要。電氣接口的部位彎折處理電纜線，一般是進行設置U 形狀態，可以避免外界的水沿著外部介質灌入到內部的儀表殼內。在渦街流量計安裝點上游進行不斷開關閥門的安裝時，可能會減少渦街流量計的應用時間，主要原因很有可能是流量計受到損壞。渦街流量計口徑，其在一致于工藝管道的情況下，如果不能符合流量儀表標準，或此流速下不能確保具備較高精確度的測量結果，甚至測量不出數據來，就應該將儀表的口徑進行縮小處理，促使將管內的流速有效提升，確保產生較好的測量精度。對于上下游的部位，應該具備充分的直管段。在上游的位置進行安置傳感器要考慮到建立在相同平面的前提下，擁有2個九十度的彎頭。測量以后，遵循實際的需求，在渦街流量計附近位置測量壓力、測量溫度時，測壓點在傳感器下游部位，測溫點同樣如此，二者各自處于(3-5)D部位、(6-8)D部位。

5 渦街流量計的維護與故障處理策略

渦街流量計并無可移動部件，這也讓其應用時不會出現較多維護任務，提升了工作的效率。儀表應用的起始階段，應該注意的問題就是液體的流量應該緩慢的增加，積極防范儀表渦街發生體受損的現象。

在進行維護渦街流量計工作中，平時主要的維護工作包括以下內容，流量計轉換器蓋子未擰好，造成密封不好進水，接線板故障或者接線端子接觸不良，要定期對轉換器密封進行檢查；定期的對于屏蔽狀態、接地情況做好檢查，有效消除外界的干擾現象，因為很多情況下，指示問題的產生是因外界的干擾導致；對于測量含有雜質介質的流量計的探頭部位需要定期清洗，因為污物堵塞探頭檢測孔的情況下，就會降低正常的測量效果，影響測量工作。

另外，渦街流量計的故障現象與處理。在計量不準確的情況下，處理這種問題時，主要就是檢查各種關鍵的參數是否處于合理的狀態中，即儀表K系數、口徑等。而且進行嚴密的檢查測量氣體和蒸汽有無科學的采取補償方式，檢查參數設置的合理性，以及安裝流量計時檢查好墊片有無同心、在管道內部伸入等。測量蒸汽的渦街流量計容易出現故障，主要是高溫造成，如安裝位置不正確，對于測量高溫介質的流量計的傳感器應該中間偏下，避免高溫蒸汽向上飄，造成傳感器相關部件故障；另外流量計保溫包的不合適，流量計管道部位未包保溫，傳感器部位包上了保溫，正確的做法是管道部位包上保溫，傳感器部位不包保溫，充分與環境接觸；還有一種就是選型不合適，未正確的選用耐相應工況高溫的傳感器材質。

6 結語

渦街流量計中應用了先進的技術手段，其中就包括了微功耗高新技術。渦街流量計能夠對于相應的數值就地顯示，包括瞬時流量以及累積流量等。當前在很多領域中已經廣泛的應用到渦街流量計，最常見的就是化工、電力、石油、冶金等領域。為了提升渦街流量計應用的質量，需要做到科學的選型，按照正確的方式進行安裝，同時要做到科學的維護，使其功效充分發揮。