摘　要(yào)：旋進流量計 是(shì)速度流量(liàng)計的一種(zhǒng)，基于(yú)漩渦(wō)進動原(yuán)理。結合(hé)工程設計，針對(duì)幾種(zhǒng)氣體和液(yè)體的流量計選(xuǎn)型進行分析，分(fèn)别研究(jiū)了同一(yī)流量工況下不(bú)同(tóng)流量計的适(shì)用性和(hé)優缺點，并得(dé)出下列結(jié)論：旋進(jìn)流(liú)量計(jì)能夠滿足(zú)大部分所(suǒ)列出的流(liú)量工況，而(ér)且精度較高、量(liàng)程範(fàn)圍較大、安裝維(wéi)護方便，但不适(shì)合低流速工況(kuàng)。
　　在石(shí)化裝(zhuāng)置的(de)工藝生産(chǎn)過程中，流(liú)量是一個(gè)非常(cháng)重要(yào)的過(guò)程參數和監控(kòng)對象，流量(liàng)的測(cè)量顯得(dé)尤爲重(zhòng)要。随(suí)着(zhe)流量檢(jiǎn)測技術的不斷(duàn)發展，可(kě)供(gòng)選擇的流量計很多(duō)。如何針(zhēn)對(duì)不同工況(kuàng)要(yào)求，選擇(zé)合适的流(liú)量計(jì)來滿(mǎn)足用戶對(duì)精度、維護量、可(kě)靠性、經(jīng)濟性等(děng)要求。
　　早期的旋進流(liú)量計在1967年(nián)由德(dé)國(guó)fischerporter公(gōng)司發(fā)明。經(jīng)過幾十年(nián)的技術發展，此(cǐ)種類(lèi)流(liú)量計已(yǐ)經從簡單(dān)的、僅(jǐn)能測量氣體流(liú)量的單一功能，發展到可(kě)以應(yīng)用于氣(qì)體(tǐ)、蒸汽(qì)和液體介(jiè)質的(de)流量測量(liàng)，并且(qiě)可以(yǐ)帶溫度、壓(yā)力自(zì)動補(bǔ)償，還可以進(jìn)行(háng)流量累計(jì)計量[1]的多種功能。所(suǒ)輸出(chū)的信(xìn)号可以爲支持hart協議(yì)的通訊信号、支(zhī)持rs485通訊協(xié)議信(xìn)号等(děng)。旋(xuán)進(jìn)流量(liàng)計具(jù)有精度高、可靠(kào)性好(hǎo)、壓力(lì)損失(shī)較小、對直管段(duàn)要求(qiú)短、安(ān)裝維護方(fāng)便等優點(diǎn)，可以适(shì)用于較爲廣泛的流量(liàng)檢測場合。
1結構(gòu)及工(gōng)作原理
1.1流(liú)量計(jì)的結構
　　旋(xuán)進流(liú)量(liàng)計本體(tǐ)由漩渦(wō)發(fā)生體（起旋(xuán)器）、殼體、壓(yā)電傳(chuán)感器(qì)和整流器(qì)組成(chéng)，如圖(tú)1所示(shì)。
旋進(jìn)流量(liàng)計剖(pōu)面(miàn)結(jié)構如(rú)圖2所示。

漩渦發(fā)生體(tǐ)（起旋(xuán)器）：螺旋狀葉片安裝(zhuāng)在入口，用(yòng)于産生漩(xuán)渦流。
殼體(tǐ)：形狀類似(sì)于(yú)文丘裏(lǐ)管，用(yòng)于産(chǎn)生二次漩(xuán)渦。壓電傳(chuán)感器：用于(yú)檢測(cè)漩渦的振動頻(pín)率。振(zhèn)動(dòng)頻(pín)率與(yǔ)流速成正(zhèng)比。
整(zhěng)流器：安裝(zhuāng)在流量計出(chū)口，用于消除漩渦流，減少對下遊的影(yǐng)響。

1.2工作原(yuán)理[1-3]
　　旋(xuán)進流(liú)量(liàng)計是速度流量計的一(yī)種，基(jī)于漩渦進(jìn)動現象進(jìn)行計量。流體(tǐ)進入漩(xuán)渦發生體後産生(shēng)劇烈的旋轉(zhuǎn)運動(dòng)形成漩渦(wō)流。漩渦流(liú)加速(sù)，沿流(liú)動方(fāng)向經縮徑段，流動強(qiáng)度增強。當漩渦(wō)流進(jìn)入擴(kuò)散段(duàn)後，在導流(liú)體回(huí)流的(de)作(zuò)用下，該漩渦産生二次旋轉運動，即漩(xuán)渦進動(dòng)。二次(cì)漩(xuán)渦進動的頻率與流體的(de)流速成正比。因此漩(xuán)渦的頻率可以(yǐ)反映此流體的(de)流速和流量大(dà)小。如果測量設備内(nèi)部采(cǎi)用最(zuì)佳的(de)設計，漩渦(wō)的頻率将(jiāng)在較(jiào)寬的流量(liàng)範圍(wéi)内呈線(xiàn)性(xìng)。壓電傳感器(qì)測到此(cǐ)頻率後，将信号傳輸到流量計傳感器進行下(xià)遊處理(lǐ)。
漩渦進(jìn)動頻率與介質(zhì)流速(sù)成正比，與(yǔ)截流體幾(jǐ)何尺(chǐ)寸成(chéng)反(fǎn)比(bǐ)。

式中
f——漩渦(wō)進(jìn)動(dòng)頻率(lǜ)；
st——斯特羅哈(hā)爾常(cháng)數（通過實(shí)驗得到的(de)無因次(cì)數）；
v——流速(sù)；
d——截(jié)流(liú)體因數（由(yóu)截流體幾(jǐ)何尺(chǐ)寸決定）。
以上公式可得出(chū)，測量出(chū)漩渦進(jìn)動頻率可(kě)測得流體流(liú)速和瞬(shùn)時流量。
圖3表示出斯(sī)特羅哈爾(ěr)常數與雷諾re的(de)關系。曲(qǔ)線的線性區(qū)域對應的(de)爲旋(xuán)進流量計(jì)的測(cè)量範圍。

雷(léi)諾數（re）的計算：
re=?ρ?/(2827×v×d)
式(shì)中
ρ——工作密度，kg/m3；
v——運(yùn)動黏度(dù)，m2/s；
d——管徑，m。
2工(gōng)程設(shè)計(jì)中的選(xuǎn)型(xíng)考(kǎo)慮(lǜ)
　　工程設(shè)計中(zhōng)主要根據(jù)流量工(gōng)況(kuàng)，按工(gōng)藝要求（精度、測(cè)量範圍、壓力損失(shī)等），從适(shì)用性(xìng)、可靠性、安裝方(fāng)便、經濟性等方面考慮進行流量計的選(xuǎn)型。本(běn)文列舉的(de)旋進流量(liàng)計爲某進口品牌(pái)産品，并(bìng)有多(duō)種場合的(de)應用。
2.1适用性方(fāng)面的(de)考慮
（1）流體(tǐ)介質旋進(jìn)流量計适用于氣體(tǐ)、蒸汽和(hé)液(yè)體介質。
（2）精(jīng)度旋進流(liú)量計(jì)在(zài)最小雷諾數remin和最大流(liú)量qmax之間(jiān)的(de)線性(xìng)範圍測量(liàng)精度(dù)爲≤±0.5%。
（3）流(liú)速旋(xuán)進流(liú)量(liàng)計在測(cè)量介(jiè)質時(shí)，要考慮(lǜ)流速不能過低（具(jù)體以廠家計算(suàn)爲準(zhǔn)）。
（4）流量計口(kǒu)徑市場上(shàng)常見(jiàn)旋進流量計最大尺寸(cùn)爲(wèi)dn400，最小(xiǎo)爲dn15。流量(liàng)計口徑(jìng)的選擇基于最(zuì)大工作流量qmax。建(jiàn)議最大工(gōng)作流(liú)量應大于(yú)該口(kǒu)徑允許(xǔ)量(liàng)程一(yī)半時(shí)的流量。可(kě)以選擇縮徑，但最大工(gōng)作流量(liàng)不要低于該口(kǒu)徑允(yǔn)許(xǔ)最大量程時流量的15%。
（5）材(cái)料(liào)的選擇
a.測量(liàng)管材料(liào)通(tōng)常爲不鏽鋼(gāng)316/316l，hastelloyc。
b.内(nèi)襯材(cái)料根據介質的腐蝕(shí)性、溫度等要(yào)求(qiú)來選擇具(jù)體材料。
ptfe（-55~260℃）
石墨（-55~280℃）
kalrez（-20~275℃）
2.2安(ān)裝和(hé)應用(yòng)
（1）被測(cè)介質的流動方(fāng)向需(xū)要與(yǔ)流量計(jì)上(shàng)的指(zhǐ)示方(fāng)向一緻。
（2）避免管(guǎn)路的機械振動（如有必(bì)要(yào)，安裝支架(jià)）。
（3）選(xuǎn)擇符合(hé)環境條件(jiàn)的流(liú)量計(jì)。流(liú)量計(jì)周(zhōu)圍不能有強烈(liè)磁場(chǎng)幹擾。
（4）輸送(sòng)設備的振動頻(pín)率不得在流量(liàng)計的(de)測(cè)量頻(pín)率(lǜ)範圍以(yǐ)内。可以(yǐ)使用(yòng)适當(dāng)的阻(zǔ)尼裝(zhuāng)置減(jiǎn)弱活塞泵或壓縮機(jī)輸送過程中的(de)交替（脈動）流量(liàng)。
（5）閥門通常(cháng)布置(zhì)在流量計的下(xià)遊。如(rú)果(guǒ)通過活(huó)塞泵或壓縮機(jī)輸送測量(liàng)介質（液體(tǐ)）壓力(lì)10bar[145psi]，當閥門閉合(hé)時(shí)，可能(néng)會産生(shēng)液壓振(zhèn)動，這(zhè)時閥門必(bì)須安裝在流量計上遊(yóu)，并且可(kě)能需要(yào)安裝合(hé)适的阻尼裝置(zhì)（例如(rú)：空氣(qì)罐(guàn)）。
（6）流(liú)量計在測量液(yè)體時要(yào)避(bì)免氣(qì)穴現(xiàn)象(xiàng)的産生(shēng)。
（7）測量高溫介質(zhì)時
流量(liàng)計(jì)在測(cè)量>150℃的高溫介質時，傳感器的安(ān)裝必(bì)須是變送器朝向一側或(huò)朝下，或者采(cǎi)用(yòng)分體式安裝。
（8）流量計(jì)傳(chuán)感(gǎn)器帶(dài)保溫層(céng)時(shí)，考慮(lǜ)保(bǎo)溫(wēn)層厚度，具(jù)體咨(zī)詢廠家(jiā)。
2.3直(zhí)管段(duàn)要求
　　流量計安(ān)裝直管段(duàn)要求滿足與否，直接影響流量(liàng)測量的穩定(dìng)性和精(jīng)度。旋進流(liú)量計進出口直(zhí)管段(duàn)要求見表(biǎo)1。從表(biǎo)1可知，其直(zhí)管段(duàn)要求并不(bú)高，這(zhè)一(yī)優(yōu)勢在(zài)舊裝置擴容改造的(de)應用中尤(yóu)爲(wèi)突出。

2.4多探頭(tóu)的選擇
　　基于(yú)旋進流量計(jì)的漩渦特點，并(bìng)在其(qí)本體(tǐ)尺寸(cùn)允許(xǔ)的條件下(xià)，旋進(jìn)流量計可(kě)以(yǐ)采(cǎi)用多探頭(tóu)的測量方式(shì)。這種選(xuǎn)擇爲用戶實現(xiàn)三取二流量聯(lián)鎖提供了經濟可行的實施方案。
3應用分(fèn)析
　　适(shì)用于(yú)氣體、蒸汽(qì)和液(yè)體介質測(cè)量的(de)流量計(jì)有(yǒu)多種可(kě)選(xuǎn)，在此(cǐ)選擇(zé)精(jīng)度較好(hǎo)的4種(zhǒng)流量計與(yǔ)旋進(jìn)流量計做(zuò)對比，主要針對測量範圍、精度和壓損是否符合工藝(yì)條件進(jìn)行對比分(fèn)析。所選流量(liàng)計如下，均爲在(zài)國(guó)内外(wài)石化裝(zhuāng)置上有(yǒu)多年應用的國(guó)外産品(pǐn)。
旋進流(liú)量計（精(jīng)度爲液(yè)體±0.5%，氣體±5%）
（精(jīng)度爲(wèi)液體±0.75%，氣體±0.9%）
渦街(jiē)流量計 科裏奧(ào) 利質量流量計（精度爲液體±0.075%~0.1%，氣(qì)體±0.5%）
熱式質(zhì)量流量計(jì) （精(jīng)度(dù)爲±0.5%，主要測氣體(tǐ)介質(zhì)）
電磁流量(liàng)計 （精(jīng)度±0.5%，主(zhǔ)要測量(liàng)導(dǎo)電類(lèi)液體）
　　以上(shàng)渦街(jiē)流量計的(de)精度(dù)低于其他(tā)流量計，但(dàn)是也屬于(yú)精度較好(hǎo)且常用的流量(liàng)計。并且(qiě)由于渦(wō)街流(liú)量計(jì)和旋(xuán)進流量(liàng)計的原(yuán)理類(lèi)似，在下列對比中渦(wō)街流(liú)量計的(de)精(jīng)度雖(suī)然不(bú)能達到本(běn)文所列的(de)工藝條件，但可以對比渦街(jiē)流(liú)量計(jì)和旋進流量計(jì)的測(cè)量(liàng)範圍和(hé)壓(yā)損。
3.1氣體測量(liàng)
（1）當測(cè)量介(jiè)質(zhì)爲氫氣，工藝(yì)要求(qiú)精度高時，不能(néng)低于±0.5%。市場(chǎng)上測(cè)量氣體精度較(jiào)好的(de)流量(liàng)計有(yǒu)熱式質量流量(liàng)計和(hé)科裏奧利(lì)質量(liàng)流量計（我們(men)選擇測量氣(qì)體精度(dù)爲(wèi)±0.5%的(de)産品），這(zhè)裏選擇這(zhè)2種流量(liàng)計(jì)與旋(xuán)進流(liú)量計(jì)做對(duì)比(bǐ)。表2爲(wèi)工(gōng)藝條(tiáo)件，表(biǎo)3~表5爲3種(zhǒng)流(liú)量計的選型後(hòu)的量(liàng)程範圍和(hé)壓力損失，通過表6對比流(liú)量計(jì)是否(fǒu)滿足(zú)工藝條件(jiàn)。



　　通過(guò)以上(shàng)對比，可(kě)知(zhī)旋進(jìn)流量(liàng)計(jì)在(zài)流速(sù)大于(yú)一定值時(shí)，測量時的精度(dù)和流量範(fàn)圍可(kě)以與科(kē)裏(lǐ)奧利(lì)質量流(liú)量(liàng)計和熱(rè)式質量流量(liàng)計相媲美。但(dàn)是在流速(sù)很小的(de)情況下(xià)，旋進流(liú)量計(jì)與(yǔ)這兩種(zhǒng)流量計相比則(zé)遜色很多。
　　這(zhè)3種(zhǒng)流量(liàng)計在價格方面(miàn)，科裏奧利(lì)質量流量計是(shì)旋進流量計價(jià)格的3~5倍。熱(rè)式質(zhì)量流量(liàng)計(jì)和科(kē)裏奧利質(zhì)量流量計(jì)針對不同工況下(xià)的應用(yòng)選型，在價格方(fāng)面各有優(yōu)勢。
（2）測(cè)量介質(zhì)爲氣體(tǐ)（除氫氣外）時，在(zài)此選(xuǎn)擇旋進流(liú)量計（精度爲氣(qì)體±0.5%）、渦街流(liú)量計(jì)（精度(dù)爲氣體±0.9%）和科裏奧利質量流量計（精度爲(wèi)氣體±0.5%）做對比分(fèn)析，以下主(zhǔ)要對(duì)比3種(zhǒng)流量計的測量(liàng)範圍（3種流(liú)量(liàng)計(jì)都(dōu)爲同一(yī)品牌産品）。表7爲(wèi)工藝條件，表8~表(biǎo)10爲3種流量(liàng)計的選型(xíng)後的(de)量程(chéng)範圍和(hé)壓力損(sǔn)失，通過表11對比(bǐ)流量(liàng)計(jì)是否滿足工(gōng)藝條件。

　　通(tōng)過列表可(kě)以看出旋進流量計(jì)在測量氣(qì)體(tǐ)時(shí)，保證精度±0.5%的情(qíng)況下，量(liàng)程比較大，可以滿足1∶30的(de)量程比。
3.2測(cè)量介質爲液(yè)體
　　測(cè)量(liàng)液體時，選擇旋(xuán)進流(liú)量計(jì)（精度(dù)爲液體±0.5%）、渦(wō)街流(liú)量計（精度(dù)爲液(yè)體±0.75%）、科裏奧利質量流(liú)量計（精度(dù)爲液(yè)體±0.1%）和電磁(cí)流量計（精度爲(wèi)液(yè)體±0.5%）進行對比分析(xī)。表(biǎo)12爲工藝條件，表13~表(biǎo)16爲3種(zhǒng)流量計的選型(xíng)後的量程範圍(wéi)和壓力損失，通(tōng)過表17的對比，可(kě)知流量計(jì)是否(fǒu)滿足(zú)工(gōng)藝條件(jiàn)要求(qiú)。



　　通過以上(shàng)比較(jiào)，可(kě)知旋進(jìn)流量(liàng)計在測(cè)量(liàng)液體時也(yě)有很(hěn)大的優勢，量程比大(dà)，精度較高(gāo)，還(hái)可以測量非(fēi)導電類類(lèi)液(yè)體。
在産品的(de)價格(gé)方面(miàn)，以渦(wō)街流量計(jì)的價格作(zuò)爲标準來(lái)衡量，科裏奧利流(liú)量(liàng)計（精度液(yè)體爲(wèi)±0.1%.氣體(tǐ)±0.5%）是(shì)渦街的(de)3~5倍左右(yòu)，旋(xuán)進流(liú)量計是渦街流(liú)量計的1.3~1.7倍(bèi)左右(yòu)，電磁流量(liàng)計是渦街(jiē)流(liú)量(liàng)計的(de)0.8~1倍左(zuǒ)右（以上4種流量計價格均以同(tóng)一廠家産(chǎn)品的價格(gé)作爲基礎）。
4結(jié)束語
　　旋進流量(liàng)計(jì)精度(dù)（±0.5%）較高，可(kě)以滿足(zú)大多數應(yīng)用(yòng)場(chǎng)合的(de)測量(liàng)要求(qiú)；可達1：30的量程比，滿足寬(kuān)測量範(fàn)圍的應用(yòng)；直管(guǎn)段要求不高，在(zài)工藝裝置配管(guǎn)緊湊的(de)場合，應(yīng)用優勢明顯。尤(yóu)其(qí)在可實現多(duō)探頭(tóu)傳感(gǎn)器應用方面，爲安全(quán)儀表系統流量(liàng)測量(liàng)子系統的(de)可(kě)靠(kào)性(xìng)/可用性(xìng)冗餘架構設計(jì)提供(gòng)了(le)一種便(biàn)利的實(shí)施方案(àn)，具有較爲突出(chū)的(de)優(yōu)勢。

以(yǐ)上内(nèi)容源于(yú)網(wǎng)絡，如有侵權聯系即删除!