[摘要]渦(wo)街流量(liang)計 在計(ji)量蒸汽(qi)時，管内(nei)蒸汽流(liu)速必須(xu)限定在(zai)一個範(fan)圍内,渦(wo)街流量(liang)計才能(neng)正常工(gong)作。有人(ren)使用一(yi)些看似(si)無意其(qi)實違法(fa)的手段(duan)🔞,緻使下(xia)遊的壓(ya)力驟降(jiang),導緻蒸(zheng)汽流速(su)超🔴過渦(wo)街👄流量(liang)計測量(liang)流速上(shang)限，渦街(jie)流量計(ji)不能正(zheng)常工作(zuo),計量嚴(yan)❗重偏小(xiao)。最後提(ti)出采用(yong)加裝限(xian)流裝置(zhi)的方法(fa)來控制(zhi)蒸汽流(liu)速以保(bao)證渦街(jie)流量計(ji)正常計(ji)量。
目前(qian)，渦街流(liu)量計廣(guang)泛運用(yong)在蒸汽(qi)計量上(shang)。渦街流(liu)🌂量💜計是(shi)🌈一種發(fa)展比較(jiao)成熟的(de)流量計(ji)，其主要(yao)優點有(you):無可動(dong)部件，結(jie)構🔴簡單(dan)牢固，安(an)裝方便(bian)，維護費(fei)用較低(di)，量程比(bi)一般在(zai)10:1以💃🏻上,精(jing)度☔也相(xiang)對較高(gao)，測量氣(qi)體一般(ban)在1.0級到(dao)1.5級之間(jian)，測量液(ye)✏️體一般(ban)在👅1.0級。
在(zai)多年的(de)檢定工(gong)作中，發(fa)現有人(ren)使用了(le)一個蒸(zheng)汽渦街(jie)流量計(ji)的漏洞(dong)，在保持(chi)渦街流(liu)量計計(ji)量管段(duan)☔原封不(bu)動的情(qing)況下，隻(zhi)在蒸汽(qi)出口處(chu)做文章(zhang)，即可緻(zhi)使渦⭕街(jie)流量計(ji)計量嚴(yan)重偏小(xiao)。
圖1中看(kan)到在渦(wo)街流量(liang)計計量(liang)段,沒有(you)任何修(xiu)改，而在(zai)其後的(de)大✊型儲(chu)氣罐卻(que)大有文(wen)章。整個(ge)系統根(gen)據儲氣(qi)📱罐内壓(ya)力變化(hua)來對前(qian)後閥[]分(fen)别進行(hang)自動控(kong)制，從而(er)進行-套(tao)充氣、放(fang)💘氣、再充(chong)氣、放氣(qi)✉️的循環(huan)操作。整(zheng)個循環(huan)⭕過程是(shi):開始時(shi)，儲氣罐(guan)是空的(de)，閥門1、閥(fa)門2都關(guan)閉。然後(hou)閥門1快(kuai)速打🚶開(kai)，上遊0.8MPa的(de)過♻️和熱(re)蒸汽劇(ju)烈充人(ren)空罐。然(ran)後儲氣(qi)罐充氣(qi)漸滿，壓(ya)力升高(gao)至--定壓(ya)力後，關(guan)閉閥門(men)1，打開閥(fa)門2，讓儲(chu)氣罐中(zhong)蒸汽排(pai)出以供(gong)使用。這(zhe)樣操作(zuo)的目的(de)主要是(shi)使大部(bu)分流過(guo)渦街流(liu)量計的(de)蒸汽以(yi)極高流(liu)速通過(guo)。

爲什麽(me)這樣會(hui)使蒸汽(qi)流速達(da)到非常(chang)高的程(cheng)度呢?而(er)渦街流(liu)量計在(zai)高流速(su)下計量(liang)會有什(shi)麽問題(ti)呢?
1分析(xi)蒸汽的(de)流速
臨(lin)界壓力(li)比是分(fen)析管内(nei)流動的(de)一個重(zhong)要數值(zhi)，蒸汽在(zai)出口🐆外(wai)的背壓(ya)p。與臨界(jie)界面前(qian)的進口(kou)壓力P之(zhi)比小于(yu)或等于(yu)🚶臨界壓(ya)力比時(shi)，在臨界(jie)截面上(shang)，蒸汽☁️流(liu).速達到(dao)臨界值(zhi)音速c。

當(dang)過流氣(qi)體爲過(guo)熱蒸汽(qi)時:k=1.3,?cr=0.546pcr稱爲(wei):臨界壓(ya)力。
所以(yi)得到:通(tong)過降低(di)背壓比(bi)，能讓通(tong)過蒸汽(qi)的流速(su)提🐇升💁到(dao)相對于(yu)渦街流(liu)量計來(lai)說非常(chang)高的程(cheng)度,甚至(zhi)達♈到音(yin)🔆速，過熱(re)蒸汽音(yin)速可以(yi)達到500m/s以(yi)上。
從熱(re)網過來(lai)的蒸汽(qi)壓力一(yi)般高于(yu)0.8MPa，而在儲(chu)氣罐開(kai)始充🥰氣(qi)時，罐内(nei)壓力幾(ji)乎爲常(chang)壓。根據(ju)蒸汽的(de)臨界流(liu)原🔞理。蒸(zheng)汽管道(dao)和容器(qi)💋的前後(hou)壓力比(bi)隻要低(di)于臨界(jie)壓📱力比(bi)?cr=0.546,那☂️麽管(guan)内蒸汽(qi)的流速(su)将達到(dao)音速。在(zai)這個案(an)例裏，儲(chu)氣罐内(nei)壓力按(an)充氣階(jie)段中後(hou)期才逐(zhu)漸升高(gao)到🔞的0.4MPa來(lai)計算，背(bei)壓比爲(wei)0.5。也就是(shi)說，在大(da)部🥰分蒸(zheng)汽通過(guo)🥰階段，背(bei)壓比都(dou)小于0.546,蒸(zheng)汽的流(liu)速都保(bao)持在音(yin)速，音速(su)是大大(da)超過渦(wo)街流❓量(liang)計測量(liang)流速上(shang)限的。通(tong)過這樣(yang)一個辦(ban)法，即能(neng)大幅度(du)提高通(tong)過渦街(jie)流量計(ji)的蒸汽(qi)流速，緻(zhi)使渦街(jie)流量計(ji)計量嚴(yan)⛷️重偏少(shao)。不法用(yong)戶還狡(jiao)辯，所有(you)計量器(qi)具💚都通(tong)過了國(guo)家法定(ding)計量檢(jian)定機構(gou)的檢定(ding)。确實，這(zhe)種情況(kuang)，單是檢(jian)定流量(liang)計是無(wu)法發⭐現(xian)問題的(de)。可以判(pan)斷，介質(zhi)的高流(liu)速對渦(wo)街流量(liang)計的計(ji)量性能(neng)産生了(le)很大的(de)影響緻(zhi)使其計(ji)量不準(zhun)。爲什麽(me)這麽說(shuo)呢?再來(lai)分析氣(qi)體的高(gao)流速對(dui)渦街流(liu)量📱計的(de)影響。
2渦(wo)街流量(liang)計工作(zuo)原理
在(zai)流體中(zhong)安放漩(xuan)渦發生(sheng)體，流體(ti)在漩渦(wo)發生體(ti)兩側交(jiao)替地分(fen)列出兩(liang)列有規(gui)律的交(jiao)錯排列(lie)的漩渦(wo)，在定雷(lei)諾🐅數範(fan)圍内，改(gai)漩渦的(de)頻率與(yu)漩渦發(fa)生體的(de)幾何尺(chi)寸有關(guan)，所産生(sheng)的漩渦(wo)頻率f正(zheng)比于流(liu)量，此頻(pin)率可由(you)各種傳(chuan)感器檢(jian)出。

渦街(jie)流量計(ji)就是利(li)用卡門(men)渦街原(yuan)理，得到(dao)如下關(guan)系

式中(zhong):b-阻流件(jian)的寬度(du)，m;ū一流經(jing)流量計(ji)的流體(ti)平均流(liu)速⁉️，m/s;f一漩(xuan)渦🌈的頻(pin)率，Hz;Sr斯特(te)羅哈爾(er)數(無量(liang)綱)。
斯特(te)羅哈爾(er)數爲無(wu)量綱參(can)數，它與(yu)漩渦發(fa)生體的(de)形狀及(ji)雷諾數(shu)有關。圖(tu)3所示爲(wei)三角柱(zhu)漩渦發(fa)生體的(de)斯特勞(lao)哈爾數(shu).與管道(dao)📱雷諾數(shu)的關系(xi)。

由圖3可(ke)見，在ReD=2×104~7×10'6範(fan)圍内，斯(si)特勞哈(ha)爾數可(ke)視爲常(chang)數。使用(yong)的渦街(jie)流量計(ji)都是在(zai)斯特勞(lao)哈爾數(shu)視爲常(chang)數的這(zhe)個範圍(wei)内🏃設計(ji)的。因此(ci)使用渦(wo)街流量(liang)計時--定(ding)要避免(mian)測量介(jie)質的雷(lei)諾數在(zai)2×104~7×106這個範(fan)圍外，超(chao)過這個(ge)範圍，斯(si)✂️特勞哈(ha)爾數不(bu)再是常(chang)數，渦街(jie)🌏流量計(ji)測得的(de)頻率與(yu)‼️流速也(ye)不再是(shi)簡單的(de)正比關(guan)系。也就(jiu)是說，超(chao)過雷♋諾(nuo)數2×104~7×106這個(ge)範圍，便(bian)違反了(le)渦街流(liu)量計的(de)設計原(yuan)理，這時(shi)候渦街(jie)流量計(ji)是💛不能(neng)正常計(ji)量的。因(yin)爲雷諾(nuo)數與介(jie)質流速(su)有關，所(suo)以🐕具體(ti)到介質(zhi)流速的(de)話，對于(yu)蒸汽來(lai)🚩說，渦街(jie)流量計(ji)的流速(su)🏃🏻測量範(fan)圍控制(zhi)在5m/s~60m/s之間(jian)，好的渦(wo)街流量(liang)計量程(cheng)上限最(zui)多再往(wang)上延伸(shen)20%。因此在(zai)選型🈲渦(wo)街流量(liang)計的口(kou)徑和流(liu)🤩量測量(liang)範圍時(shi)，要保證(zheng)滿足這(zhe)個流速(su)限定。絕(jue)大部分(fen)渦街流(liu)量計對(dui)于高流(liu)速介質(zhi)是沒⭕有(you)辦法計(ji)量的。所(suo)以上訴(su)案🔅例中(zhong)🏒，用普通(tong)渦街流(liu)量計去(qu)計量音(yin)速下的(de)蒸汽，得(de)到的結(jie)果是完(wan)😄全不可(ke)🌍信，不能(neng)用的。
渦(wo)街流量(liang)計是一(yi)種數字(zi)儀表，是(shi)通過傳(chuan)感器來(lai)檢測♻️漩(xuan)渦頻率(lü)的。流量(liang)計的電(dian)氣性能(neng)必須要(yao)工作在(zai)适宜它(ta)的條件(jian)下。來看(kan)看在高(gao)流速下(xia)，渦街流(liu)量計檢(jian)測漩渦(wo)頻率的(de)情況🍉。引(yin)用-個♊高(gao)流速下(xia)渦街流(liu)量計的(de)實驗4。該(gai)實驗在(zai)采用在(zai)線⭐實時(shi)頻譜分(fen)析時發(fa)🙇‍♀️現:在口(kou)徑爲DN80及(ji)其以下(xia)的管線(xian)上，經常(chang)會出現(xian)高于80m/s的(de)高流速(su)，其✉️中🔞有(you)近一半(ban)的出現(xian)超過100m/s的(de)高流速(su)，更有甚(shen)者，流速(su)高達💁180m/s。一(yi)般的渦(wo)街流量(liang)計在通(tong)過介質(zhi)流速過(guo)高時，會(hui)發生🎯劇(ju)烈的漏(lou)波現象(xiang)，因而産(chan)生難以(yi)估算的(de)誤差。

從(cong)圖4上看(kan)漏波的(de)結果就(jiu)是檢測(ce)到的脈(mo)沖不再(zai)連🤟續，發(fa)生了漏(lou)缺。所以(yi)這種情(qing)況下，測(ce)量結果(guo)的趨勢(shi)是一般(ban)都是偏(pian)小。在高(gao)流速下(xia)，漩渦發(fa)生體後(hou)的流體(ti)運動更(geng)加複雜(za)。渦街傳(chuan)感器檢(jian)測信号(hao)需要--定(ding)的清晰(xi)度，如果(guo)流速過(guo)高，流場(chang)變🔴得更(geng)加複雜(za)。此時傳(chuan)❤️感器将(jiang)受到嚴(yan)重幹擾(rao)，目标信(xin)号清晰(xi)度急劇(ju)下降✍️，使(shi)渦街流(liu)量傳感(gan)器測不(bu)準或者(zhe)測不到(dao)。
可以看(kan)到，高流(liu)速下的(de)渦街流(liu)量計的(de)漏波十(shi)分明⭐顯(xian)，正是利(li)用了渦(wo)街的這(zhe)個漏洞(dong)，讓渦街(jie)流量計(ji)在超高(gao)流速下(xia)大量漏(lou)波，緻👈使(shi)最後得(de)到的流(liu)量遠小(xiao)于實際(ji)流量。
除(chu)了是上(shang)述案例(li)中的裝(zhuang)置，還有(you)一種把(ba)蒸汽直(zhi)接💃🏻放✔️人(ren)🌈水池🔅中(zhong)加熱水(shui)的熱水(shui)站，采用(yong)了手段(duan)這些都(dou)是爲了(le)設法讓(rang)蒸汽✏️出(chu)口的壓(ya)力驟降(jiang),得到突(tu)然變小(xiao)的背💃壓(ya)比，以大(da)大提高(gao)蒸汽🈚的(de)流速。即(ji)使達不(bu)到音速(su)，也遠✔️高(gao)于渦街(jie)🌂流量計(ji)的♋測量(liang)上限，導(dao)緻渦街(jie)流量計(ji)的不正(zheng)常工作(zuo)。因此爲(wei)了保證(zheng)渦街流(liu)量計正(zheng)常計量(liang)，必須重(zhong)視渦街(jie)流量計(ji)的測量(liang)範圍🙇‍♀️，管(guan)内流速(su)必須限(xian)定在渦(wo)街流量(liang)計的測(ce)量範圍(wei)以内。
對(dui)于那些(xie)在後端(duan)搞壓力(li)驟降提(ti)高蒸汽(qi)流速的(de)，可以想(xiang)辦法🔞把(ba)蒸汽流(liu)速限定(ding)在合理(li)範圍内(nei)。比如采(cai)用限流(liu)裝🔱置，在(zai)渦街流(liu)量計後(hou)方管線(xian)上安裝(zhuang)臨界流(liu)文丘裏(li)噴嘴。
當(dang)蒸汽通(tong)過臨界(jie)流文丘(qiu)裏噴嘴(zui)時，在噴(pen)嘴上、下(xia)遊壓力(li)比㊙️如果(guo)♍小于或(huo)等于該(gai)噴嘴的(de)臨界壓(ya)力比時(shi)，噴嘴喉(hou)部👈形成(cheng)臨界狀(zhuang)态，流過(guo)噴嘴的(de)蒸汽質(zhi)量流量(liang)達到最(zui)大。這時(shi)蒸汽🍉的(de)質量流(liu)量不♋受(shou)下遊狀(zhuang)态變化(hua)的影響(xiang)。根據這(zhe)個原理(li)，把臨界(jie)流文丘(qiu)裏噴嘴(zui)安裝在(zai)可能🥵會(hui)發生壓(ya)力驟降(jiang)的管段(duan)✍️前，就能(neng)穩穩的(de)限死上(shang)遊通過(guo)渦街流(liu)量計的(de)最大流(liu)量了🏃🏻‍♂️。而(er)選💚用文(wen)丘裏噴(pen)嘴的原(yuan)因是能(neng)夠減少(shao)壓力損(sun)失。

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