渦街(jiē)流量計 的(de)工作原理、選型(xíng)注意(yì)事項及安裝要求(qiú)，分析渦(wō)街流量計(jì)在氧(yǎng)化鋁生産(chǎn)蒸汽(qì)計量(liàng)使用過程(chéng)中的(de)常見問題(tí)及相應對(duì)策。
　　拜(bài)耳法生産(chǎn)氧化(huà)鋁過程(chéng)中，蒸汽(qì)是氧(yǎng)化鋁企業運(yùn)行中的重要(yào)能源(yuán)，用于加熱苛性鈉溶(róng)液與(yǔ)鋁土(tǔ)礦(kuàng)石，同時(shí)也用(yòng)于加熱濃(nóng)縮(suō)分(fèn)解後的母(mǔ)液。據(jù)統(tǒng)計(jì)蒸(zhēng)汽(qì)消耗(hào)占氧(yǎng)化鋁(lǚ)能源成本(běn)的40%~60%。對(duì)于氧化鋁企業，蒸汽消耗(hào)成爲(wèi)企業(yè)成本(běn)的(de)重要組(zǔ)成部(bù)分，在(zài)氧化鋁企業的(de)發展和生存中起着決定(dìng)性因(yīn)素。
1氧化(huà)鋁生産(chǎn)中蒸汽消(xiāo)耗分(fèn)布及目前的現狀
　　在拜耳法氧(yǎng)化鋁生産(chǎn)中，工(gōng)藝綜(zōng)合能耗主要由蒸汽、電力(lì)、水、壓縮空氣和(hé)燃料組成，其中蒸汽(qì)是氧(yǎng)化鋁(lǚ)生産(chǎn)的主要(yào)能源消(xiāo)耗(hào)指(zhǐ)标之一，汽耗的高低(dī)直接(jiē)反映這個(gè)企業的生(shēng)産管(guǎn)理和駕(jià)馭生(shēng)産(chǎn)的能力。
　　以(yǐ)某一(yī)氧化鋁(lǚ)爲例，工藝綜(zōng)合能耗約(yuē)15.72gj/t-al2o3，蒸汽約占(zhàn)42%，其中(zhōng)蒸汽由高壓蒸(zhēng)汽和低壓蒸汽兩部分組成。表(biǎo)1爲某(mǒu)氧化鋁企(qǐ)業高低(dī)壓蒸汽(qì)消耗(hào)點(diǎn)。
　　以表1爲(wèi)例，氧(yǎng)化鋁(lǚ)企業(yè)蒸汽需要計量(liàng)點一(yī)般(bān)在8~10個，用汽(qì)量從3.5~206t/h不等，溫(wēn)度和壓力(lì)也不(bú)盡相(xiàng)同(tóng)。
　　目(mù)前，在(zài)氧化鋁(lǚ)企(qǐ)業蒸(zhēng)汽計(jì)量(liàng)儀表通常采(cǎi)用兩大類，一類是基于伯(bó)努力方程(chéng)原理的，如 差(chà)壓孔闆(pǎn)流量計 ﹑音(yīn)速噴嘴、 阿牛巴流量(liàng)計 、德爾塔巴、平衡式等(děng)，在這類(lèi)儀表中，又以差壓孔闆、阿牛巴(bā)、德爾塔巴占比較多；另一類是(shì)基于線性連續(xù)方程原理的，如渦流(liú)量計(jì)、質量(liàng)流量計，由(yóu)于質(zhì)量流量計價(jià)格昂貴，且(qiě)高(gāo)溫狀(zhuàng)态下精度喪失，故而(ér)又多以渦(wō)流量計計量爲主。

基(jī)于伯努力(lì)方程原(yuán)理的蒸汽計(jì)量(liàng)儀表，其(qí)流量計量方程式爲(wèi)（1）：

其(qí)中：
qf爲工(gōng)況體積流(liú)量；
p爲差壓(yā)；
ρf爲工況下(xià)介質密(mì)度(dù)；
σ爲流量系數；
k與介質(zhì)黏度(dù)加(jiā)工(gōng)精度(dù)有關(guān)系數；
τ爲介質膨(péng)脹系(xì)數。
　　公式（1）說(shuō)明(míng)，一方面由于(yú)方程式中(zhōng)存在着(zhe)介質蒸(zhēng)汽的(de)密度(dù)ρf，因此(cǐ)，計量(liàng)儀表的标(biāo)定在氧化鋁企(qǐ)業中是(shì)個很麻(má)煩而且往往不(bú)準确(què)的，一般(bān)生(shēng)産廠大都(dōu)采用(yòng)水标定，這種方(fāng)法标定出來的精度，不代表測(cè)量蒸汽(qì)的精度(dù)。另一方面由于(yú)方程式(shì)（1）中(zhōng)還有(yǒu)一個(gè)氣體的膨脹系數τ，對于不(bú)同的(de)蒸汽(qì)，不同(tóng)的壓力(lì)，不同的(de)溫度條(tiáo)件下的(de)膨脹系數(shù)都不(bú)盡相(xiàng)同，因此，即(jí)使用壓縮(suō)空氣進行(háng)标(biāo)定(dìng)出來(lái)的精度也不代表測(cè)量蒸汽的(de)精度。
2渦街流量(liàng)計工作原理
渦(wō)街流(liú)量計(jì)是基(jī)于線(xiàn)性連續方程原理(lǐ):

其中：
st斯(sī)特勞哈爾數，無(wú)量綱；
v介質流(liú)速；
f頻率(lǜ)hz/s；
d迎流面寬(kuān)度。
　　在(zài)這個公式（2）中有2個(gè)函數，一(yī)個是流體(tǐ)流速v，另一(yī)個是斯(sī)特(tè)勞哈爾數(shù)st，而斯特勞哈爾數st是(shì)雷諾數(shù)re的函數(shù)，當雷諾數re到達(dá)20000後，斯特勞(láo)哈爾數st就是一個常數。當(dāng)渦街(jiē)流量(liàng)計測(cè)量發生體(tǐ)形狀固定，迎流(liú)面寬(kuān)度(dù)就一(yī)定(dìng)，這樣一來，頻率僅僅取(qǔ)決于流(liú)體流速，是(shì)線性(xìng)連續(xù)方(fāng)程，通過(guò)圖1示渦街流量計測(cè)量模(mó)型推(tuī)導，得到(dào)流(liú)量計量方(fāng)程式（3）：

　　其中(zhōng)：st斯特勞(láo)哈爾數，無量(liàng)綱；f頻率hz/s；d流(liú)量計通徑(jìng)；d迎流面寬(kuān)度。
　　渦街流(liú)量計是基于線(xiàn)性連(lián)續方程原(yuán)理，隻(zhī)要雷(léi)諾數大于(yú)20000，測量與流(liú)體的性質無關，與密(mì)度、黏度等(děng)均無關(guān)。用水标(biāo)定出來(lái)的流量系數同樣(yàng)适用于蒸汽計量，在(zài)常溫下标定出的流量系數同樣适用于低溫(wēn)和高(gāo)溫蒸汽。這(zhè)樣，渦(wō)街流量計(jì)更能(néng)适應氧化(huà)鋁企業(yè)内(nèi)高低(dī)壓、不同溫度蒸(zhēng)汽計量(liàng)的需求(qiú)。

　　k爲流量系數，含(hán)義是每升(shēng)流量(liàng)由幾(jǐ)個脈(mò)沖表示，即是p/l，經過公(gōng)式變換，實際運(yùn)用中的渦(wō)街流量計計算(suàn)公式(shì)（4）：

　　一般，渦街(jiē)流量(liàng)計的流(liú)量(liàng)系數，其實(shí)在設計時(shí)就已(yǐ)經定下來(lái)了，但是每個生(shēng)産廠都要(yào)對每(měi)一台流量計進(jìn)行标定，就是爲(wèi)了檢驗制造誤(wù)差。但不管這(zhè)個(gè)數是什麽數，标(biāo)定合(hé)格了(le)的流(liú)量系數(shù)就(jiù)是正(zhèng)确計(jì)量的常數(shù)，适用于(yú)不同工(gōng)況狀(zhuàng)态的蒸汽(qì)。
　　另外(wài)要(yào)注意，從公式(shì)（4）可以(yǐ)看出(chū)，渦街(jiē)流量(liàng)計隻(zhī)能測流體(tǐ)的工(gōng)況體積方，質量方和(hé)标(biāo)準體積(jī)方是根據密度(dù)或壓力溫度換(huàn)算出來的。
3氧(yǎng)化鋁生産中蒸汽計量(liàng)設(shè)計選型
　　以表1爲例，氧化(huà)鋁企業蒸(zhēng)汽需要計量點在8~10個(gè)左右，且一般均爲過(guò)熱(rè)蒸汽，數(shù)學模式(shì)爲二元(yuán)函數(shù)，因此,設計(jì)時需要考(kǎo)慮壓力、溫(wēn)度雙(shuāng)補償(cháng)。
3.1工藝參(cān)數的選擇
　　設(shè)計選型時(shí)要考(kǎo)慮的因素(sù)包括：流量參數(shù)範圍、壓力(lì)參數(shù)範圍、溫(wēn)度參數(shù)範圍，以流量選通徑。同時(shí)遵循(xún)如下原則(zé)：
（1）最(zuì)高(gāo)壓力情況下考(kǎo)慮最(zuì)小流量是否在(zài)該通徑的(de)工作範圍(wéi)之内(nèi)；
（2）最低(dī)壓(yā)力(lì)情況(kuàng)下考慮最(zuì)大流量是否超出該(gāi)通徑的工作範(fàn)圍之(zhī)内(nèi)；
另外，最(zuì)高溫(wēn)度對應脈(mò)沖輸(shū)出時應考(kǎo)慮發生(shēng)體寬度(dù)的膨(péng)脹(zhàng)系數，工(gōng)況溫度條件下(xià)的流量(liàng)系數kt：

其(qí)中：
t爲(wèi)工況溫度；k爲标準流量系(xì)數（一般在(zài)儀表銘牌上(shàng)）。
3.2通徑的(de)選擇
　　設(shè)計(jì)選型時，考慮到減少(shǎo)壓力損(sǔn)失，在進行蒸(zhēng)汽(qì)計量時(shí)，對流量下(xià)限有(yǒu)一定要(yào)求，要根(gēn)據蒸汽流量的大小來選取流(liú)量計的通徑，而(ér)不能根據原管(guǎn)道内徑來(lái)選取流量(liàng)計通徑.
　　蒸(zhēng)汽流量計通徑選擇(zé)可以采用(yòng)查表法及計算(suàn)驗證(zhèng)。
　　查(chá)表(biǎo)法即(jí)是在産品(pǐn)樣本(běn)上，根(gēn)據(jù)工況壓(yā)力下蒸汽可測流量範圍表查(chá)取流量通(tōng)徑；然後計算驗證流(liú)速、雷諾(nuò)數(shù)是否在一定範圍内(nèi)。
（1）流(liú)速計算：蒸汽(qì)流速範圍一(yī)般(bān)2m/s~60m/s，最高應＜80m/s。

其中：v爲(wèi)流速；q爲(wèi)體積流(liú)量：d爲流(liú)量計通(tōng)徑。
（2）雷(léi)諾數計算(suàn)法：①最低流(liú)量時(shí)的雷(léi)諾數不得(dé)小于5000；②保證精度(dù)最低流量時的(de)雷諾(nuò)數(shù)不(bú)得小(xiǎo)于20000。

　　其(qí)中(zhōng)：v爲流速(sù)；ρ爲密度；μ介(jiè)質黏度；d爲流(liú)量計通(tōng)徑。
　　當(dāng)然有的産(chǎn)品能(néng)提(tí)供計算(suàn)機選(xuǎn)型軟(ruǎn)件，直(zhí)接把(bǎ)相關(guān)工藝(yì)參數(shù)輸入(rù)，就能(néng)得到理想的結(jié)果(guǒ)。
3.3注意事(shì)項
（1）選(xuǎn)擇信号輸出時(shí)建議使用脈沖(chòng)（頻率(lǜ)）輸出方式，如果(guǒ)要求輸出電流信号，轉換(huàn)過程(chéng)将喪失±0.2%~0.4%精度。
（2）在(zài)氧化鋁企(qǐ)業中(zhōng)，蒸(zhēng)汽(qì)的溫(wēn)度一(yī)般都(dōu)大于(yú)150℃，建議采(cǎi)用分體(tǐ)型渦(wō)街(jiē)流量計，另外一定要考(kǎo)慮溫度(dù)和壓力(lì)補償(cháng)問(wèn)題。
4安裝(zhuāng)要求
　　在氧化鋁(lǚ)企業蒸(zhēng)汽測量(liàng)過程中，被測蒸(zhēng)汽具有穩(wěn)定流态是(shì)保證渦街(jiē)流量(liàng)計精确測量的前(qián)提條(tiáo)件，要使渦(wō)街流量計的測量值更穩定、準确，安裝時需(xū)注意以下(xià)幾點。
（1）安裝确保傳感器銘(míng)牌上(shàng)的箭頭指(zhǐ)向與(yǔ)流體(tǐ)流向一緻(zhì)。
（2）安裝建議(yì)遵循(xún)直管段的(de)要(yào)求(qiú)，見表2，當現(xiàn)場無(wú)法滿足(zú)直(zhí)管段要求(qiú)時，建議采用與(yǔ)渦街流量(liàng)計配套的流量鎮流器(qì)。
表(biǎo)2氧化(huà)鋁企業(yè)蒸汽計量上下遊特殊(shū)情況前後(hòu)直

（3）安(ān)裝傳感器避(bì)開振動源或者在(zài)振動(dòng)較小(xiǎo)的地(dì)方，遠離大功率(lǜ)用(yòng)電(diàn)設備(bèi)。
（4）安裝(zhuāng)帶焊接時(shí)要注(zhù)意搭(dā)鐵的位置(zhì)，防止壓電(diàn)晶片(piàn)的損(sǔn)壞，一般要(yào)件焊左(zuǒ)搭左，焊(hàn)右搭(dā)右。
5常見(jiàn)問(wèn)題及注意(yì)事項(xiàng)
5.1無流量(liàng)有(yǒu)信号(hào)
　　首先檢測判斷是否有振(zhèn)動，如(rú)有輕微振(zhèn)動，處理方(fāng)法(fǎ)是外部(bù)機械消振措施(shī)，如用橡膠(jiāo)軟接(jiē)頭，橡膠軟墊等(děng)消振(zhèn)，用支架(jià)固(gù)定管道；或(huò)者是根據産品說明(míng)書調(diào)整(zhěng)參(cān)數設(shè)置，消(xiāo)除振動。如(rú)嚴重振(zhèn)動，則是(shì)更改流量(liàng)計安(ān)裝位置、加固管(guǎn)線、流量計前後(hòu)加(jiā)軟連接。
　　其次(cì)檢測(cè)判斷(duàn)是(shì)否(fǒu)有50hz工頻(pín)幹擾通常采用頻率計(jì)測量(liàng)或電流值(zhí)計算(suàn)方法。這裏(lǐ)介紹(shào)電流值計(jì)算方法，計(jì)算公(gōng)式（8）：

其中(zhōng)：
qf體積方(fāng)m3/h；qm質量(liàng)方kg/h；ρ工況密(mì)度kg/m3；kt儀表流(liú)量系(xì)統.
如(rú)果計算(suàn)出(chū)的結果是(shì)或者接近(jìn)50hz，可采取保(bǎo)證轉換器(qì)的外(wài)殼接(jiē)地螺(luó)釘可(kě)靠接地(dì)或(huò)者把(bǎ)整個(gè)轉換器浮(fú)地。
5.2有流量(liàng)無信(xìn)号
　　首(shǒu)先檢測接(jiē)線是否正确，供(gòng)電電源的電壓(yā)等級是否符合(hé)要求(qiú)，電源極性是否(fǒu)接正确，分(fèn)體式的還要檢(jiǎn)測專用電纜是(shì)否連接正确，再(zài)有就是檢(jiǎn)查發生體、轉換器是(shì)否損壞。
　　其次判(pàn)斷實(shí)際工藝蒸(zhēng)汽流量是(shì)否太小，判(pàn)斷方法是在靠近流(liú)量計(jì)的管道旁有規(guī)律地連(lián)續敲擊,無論何種型号(hào)的流(liú)量計均會(huì)出現流量顯示(shì)。處理辦法就是(shì)更換通徑小(xiǎo)一(yī)些的流(liú)量計或(huò)在工藝條件允(yǔn)許的情(qíng)況下加(jiā)大(dà)流量。
5.3流量不(bú)穩定
　　現場觀察流量(liàng)計(jì)安裝時(shí)墊片(piàn)是(shì)否同心(xīn)或伸(shēn)人管(guǎn)道，工藝管道(dào)是(shì)否符合表2氧化鋁企(qǐ)業安裝要求或(huò)者産品說明書(shū)的最(zuì)大要求。處(chù)理辦法就是正(zhèng)确選用配套墊(niàn)片并正确裝配(pèi)，更改流量計安(ān)裝位(wèi)置或加流(liú)量鎮流(liú)器。
6小結
　　渦街流量計(jì)是(shì)基于(yú)線性(xìng)連續(xù)方程原(yuán)理(lǐ)進行(háng)測量(liàng)的(de)新型流(liú)量計，因具有良(liáng)好的(de)介質适(shì)應能力，是節流式(shì)流量計的(de)理想替代(dài)産(chǎn)品。它可(kě)以測量氧化鋁(lǚ)企業高(gāo)低壓蒸(zhēng)汽，在氧(yǎng)化(huà)鋁行業中廣(guǎng)泛應用(yòng)。但隻(zhī)有在正确(què)設(shè)計(jì)、正确選型(xíng)以及正确安裝(zhuāng)的條(tiáo)件下(xià)才能(néng)保證其(qí)測量準(zhǔn)确穩定，爲降低(dī)氧(yǎng)化鋁能源消耗發(fā)揮其(qí)應有(yǒu)的作(zuò)用。

以上内容來源于網絡，如有侵權(quán)請聯系即删除!