摘要：天然氣是(shì)一種(zhǒng)多組分複雜的(de)混合氣體(tǐ),其流(liú)量的(de)計量(liàng)過去(qù)采用同心直角 孔闆(pǎn)差壓式流(liú)量計 測量方式(shì),由于(yú)多(duō)種(zhǒng)因素(sù)易引起測(cè)量誤差。從(cóng)智(zhì)能型渦(wō)街流量計 簡單(dān)的工作原理,使用實例介(jiè)紹應(yīng)用渦(wō)街(jiē)流量計測量(liàng)天然氣流(liú)量(liàng),提高天(tiān)然氣(qì)計量的精(jīng)度。
1前(qián)言
　　合(hé)成氨裝置(zhì)進入生産界區(qū)的燃(rán)料氣和原(yuán)料氣的流量測(cè)量,采用(yòng)的流量(liàng)計是節流(liú)元件(jiàn)爲标準(zhǔn)孔闆和(hé)均速(sù)流量(liàng)管的(de)差壓式流量計(jì)。由于天然氣是(shì)一種複雜的多(duō)組分的氣(qì)體混(hùn)合物(wù),天然氣輸(shū)送(sòng)中夾(jiá)帶的雜質和水(shuǐ)份,常常會造成孔闆結(jié)碳髒物(wù),均速流量管靜(jìng)動(dòng)壓孔(kǒng)堵塞(sāi),加之裝置(zhì)本身的精(jīng)度低(dī),很難使天然氣(qì)的流量測(cè)量準确可(kě)靠。
　　智(zhì)能型(xíng)渦街(jiē)流(liú)量計(又(yòu)稱漩渦流量計(jì)),是一(yī)種新型的(de).流量儀表,從70年代末(mò)出現至今,相維出現了熱(rè)敏式壓敏(mǐn)式(shì)應(yīng)力式(shì)超(chāo)聲(shēng)式電(diàn)容式等各種形式的儀表,随着(zhe)科學(xué)技術(shù)的日(rì)新月(yuè)異,渦街流(liú)量計的(de)發(fā)展速度也是非(fēi)常驚(jīng)人的(de)。
2渦街流量計測(cè)量原理及(jí)應用
　　智能(néng)型渦街流(liú)量計是利(lì)用流體力(lì)學中(zhōng)卡門渦街的原(yuán)理制作的一種(zhǒng)儀表(biǎo),其原理如(rú)圖1,圖2所(suǒ)示,當在流體(tǐ)流動的管(guǎn)道中放(fàng)入(rù)一個柱體(tǐ)障礙物(漩(xuán)渦發生體)時,在發生體(tǐ)下(xià)遊的(de)兩側就會交替(tì)地産(chǎn)生漩渦,這(zhè)些漩渦就是卡(kǎ)門漩(xuán)渦，也稱卡(kǎ)門渦(wō)街。對(duì)于 渦(wō)街流量計 ,在一(yī)定雷(léi)諾數(shù)範圍(wéi)内(2×104~7×106)内,下列方程(chéng)成立:
f=st×v/d
式中(zhōng)
f:發生(shēng)體一側(cè)産生的(de)卡門(mén)渦街頻率(lǜ)
st:斯特勞哈爾數(shù)(無量綱數)
v:流體(tǐ)的流速
d:漩(xuán)渦發(fā)生體的寬度

　　st的值與(yǔ)漩渦(wō)發生體寬(kuān)度d和(hé)雷諾(nuò)數re有(yǒu)關。當(dāng)雷諾數(shù)re<2×106情況下(xià),st爲變數;當re在2×104~7×106的範圍内,st值(zhí)基本(běn)保持不變(biàn),這段(duàn)範圍爲流量計的正常(cháng)測量範(fàn)圍。在漩渦(wō)發生體(tǐ)寬度d和斯特(tè)勞哈爾數(shù)st爲(wèi)定值時(shí),漩(xuán)渦産生的頻率(lǜ)f與流體(tǐ)的平(píng)均(jun1)流速v成正比(bǐ),因此(cǐ),可以(yǐ)從漩渦(wō)産生的(de)頻率f求出(chū)流體(tǐ)的平均(jun1)流(liú)速v。
　　由(yóu)于漩(xuán)渦流量計(jì)的管道(dào)内(nèi)插有(yǒu)漩渦發生(shēng)體,因(yīn)此在漩渦(wō)發生(shēng)體處的流(liú)速與(yǔ)管道内其他部(bù)位的平均流速(sù)不同(tóng),根據流體連續(xù)方程(chéng):q=v1a1=v2a2
式中q:通過(guò)流量(liàng)計的(de)流體流量
a1:流量計管(guǎn)道的載面(miàn)積.
v1:流量(liàng)計管道内流體的平均流速
a2:漩渦(wō)發生體處管道的截(jié)面積(jī)
v2:漩渦(wō)發生(shēng)體處管道内流(liú)體的平均流速(sù)
設:a2/a1=m
當(dāng)d/d<0.35時(shí)，可近似(sì)認爲:
m=1-1.25d/d
式(shì)中d:漩渦(wō)發生體寬(kuān)度
d:流(liú)量計管道(dào)内徑
整理(lǐ)f=stv/d;q=v;a2=v2a2；
m=1-1.25d/d;
得到:q=πd2/4×1/st×d(1-1.25d/d)×f
令:k=1/[πrd2/4.1/st×d(1-1.25d/d)]
則(zé):q=f/k
式中(zhōng):k爲(wèi)流量計(jì)的流(liú)量(liàng)系數,其物理意(yì)義(yì)是每(měi)升流(liú)體的(de)脈沖(chòng)數。
　　當流量(liàng)計的管道内(nèi)徑d和漩(xuán)渦發(fā)生體(tǐ)寬度(dù)d爲确定值時,k值(zhí)随之(zhī)而确(què)定。從q=f/k可知:在一(yī)定的(de)雷諾數re範(fàn)圍内,流量q與(yǔ)漩渦的(de)頻率(lǜ)f成線性關(guān)系,隻(zhī)要測量出(chū)漩渦的(de)頻(pín)率f就(jiù)能求得(dé)流過流量計(jì)管道流體(tǐ)的體(tǐ)積流量q。漩(xuán)渦流量計(jì)用一(yī)個有(yǒu)壓電(diàn)元件(jiàn)的傳(chuán)感器組件(jiàn)來測(cè)量交替作(zuò)用于發生體的(de)應力(lì)而産生的漩渦頻率f。
　　對渦街流(liú)量(liàng)計的安(ān)裝要求,與(yǔ)一般 孔闆(pǎn)流量計 的(de)安裝要求(qiú)有許多相同(tóng),流體流(liú)向要與流量計(jì)标示一緻。夾持(chí)型渦街(jiē)流(liú)量計(jì),要把儀器的口(kǒu)徑對準鄰(lín)近管(guǎn)道的内孔,這一(yī)點很(hěn)重要(yào),否則(zé)将影(yǐng)響測量準(zhǔn)确。安裝正(zhèng)确無(wú)誤後,将流量計(jì)的有關參數設置好(hǎo),即可(kě)投入(rù)使用(yòng)。yf100型(xíng)(e型(xíng))yeqflo(渦街(jiē)流量計)是一種(zhǒng)新穎的智(zhì)能型(xíng)流量計,由于功能齊(qí)全,該儀表(biǎo)可(kě)用(yòng)标準(zhǔn)的遙(yáo)控通信(xìn)和現場(chǎng)本機(jī)通信(xìn),先進(jìn)的通信(xìn)功(gōng)能使(shǐ)你可通過控制室“ctm-xl”或“μxl”操作(zuò)面闆(pǎn),或用(yòng)現場顯示器本機手(shǒu)持電腦終(zhōng)端(bt200)來(lái)監控(kòng)運行情況(kuàng)和設(shè)定參數。一旦選(xuǎn)定要測量(liàng)的流(liú)體後,儀(yí)表所要求的僅僅(jǐn)是實際需(xū)要的(de)那些(xiē)參數,并且(qiě)簡單方便(biàn)易操(cāo)作(zuò)。其主要參(cān)數(shù)的設置如(rú)圖3所示。
　　從(cóng)圖3中可以看出(chū),該流(liú)量計(jì)的測(cè)量流體(tǐ)可是(shì)液(yè)體、氣體和(hé)蒸汽(qì),并且可作(zuò)質量(liàng)型流量測量,或(huò)工作狀況(kuàng)下的(de)體積流(liú)量測(cè)量(liàng)與标(biāo)準狀況下(xià)的體(tǐ)積(jī)流量測量。

　　工藝(yì)生産上已(yǐ)習慣(guàn)于用标準狀況(kuàng)下的體(tǐ)積流量(liàng)來操(cāo)作和進行(háng)物料平衡(héng)計算(suàn)，加之天然氣這種多(duō)組分的氣(qì)體混合物,質量(liàng)測量中要求的(de)介質密度和粘度非常确(què)切的數值(zhí)難于實現,在實際使用上(shàng)采用(yòng)了标準狀(zhuàng)況氣(qì)體體積流量測(cè)量的方式(shì)。
　　流量計的測量(liàng)是基(jī)于q=f/k公式,這(zhè)裏q是天然氣在(zài)實際(jì)工作(zuò)壓力(lì)和溫度下的體(tǐ)積流(liú)量,換算.到(dào)标準(zhǔn)狀态下的(de)體積(jī)流量(liàng)應爲(wèi):
q棟=p/pn×(tn+273.15)/(tr+273.15)×qvk
　　這(zhè)是(shì)普遍應(yīng)用的測(cè)量方法(fǎ),從上(shàng)式(shì)看,測量(liàng)的累積是在一(yī)定工作時間内的平均溫(wēn)度和(hé)平均(jun1)壓(yā)力折算(suàn)到标(biāo)準狀态下(xià)的體積,爲保證流量(liàng)累(lèi)積量的(de)準确,必須(xū)進行在線實時溫度(dù)壓力(lì)測量,是通(tōng)過dcs内部(bù)運算功(gōng)能來(lái)實現其(qí)溫(wēn)度壓(yā)力(lì)補償的(de),補償方(fāng)式(shì)爲:

3渦街流(liú)量計與差(chà)壓式流量計的(de)比較(jiào)，
　　天然(rán)氣流(liú)量測量,過去全部采(cǎi)用的是孔(kǒng)闆取(qǔ)壓,近年選(xuǎn)用(yòng)了(le)渦街流量(liàng)計測量天(tiān)然(rán)氣(qì)流量，表2是渦街(jiē)流量計與(yǔ)差壓(yā)式流量(liàng)計的主(zhǔ)要性能比較,同(tóng)時表(biǎo)明了爲(wèi)什(shí)麽要選用渦街(jiē)流量計來測量天然氣，

　　智(zhì)能型(xíng)渦街(jiē)流量計結(jié)構簡單,檢測元件不接(jiē)觸介質(zhì),可測腐(fǔ)蝕性、較(jiào)髒介(jiè)質,無運動(dòng)件(jiàn),可靠性(xìng)高,耐(nài)用性強(qiáng),使用命(mìng)壽命長，基(jī)本上無需維護,在天(tiān)然氣流量(liàng)測量上得到(dào)了(le)很好(hǎo)的應用(yòng),大有全部取代(dài)孔闆式(shì)差壓計測量天(tiān)然氣(qì)的趨勢。但(dàn)天然氣是一種(zhǒng)較爲(wèi)複雜的多(duō)組份的氣體,引起測(cè)量(liàng)誤差的(de)因素(sù)比較(jiào)多。加之使用渦街流(liú)量計的(de)時間不長,需(xū)要收集有關數據(jù),用(yòng)大量(liàng)的實際工作去(qù)驗證(zhèng)确(què)定,積累(lèi)經驗,使渦街流量計在計量天(tiān)然氣上更加準(zhǔn)确,更(gèng)加完善,發揮其(qí)全部功能(néng)。

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