流量是石油化工企業(yè)監(jiān)控化工裝置生產(chǎn)過程中的一個重要參數(shù)，是保證石油化工裝置高效、安全、平穩(wěn)運行的重要手段。本文簡述了渦街流量計的特點，分析了渦街流量計在測量過程中容易出現(xiàn)影響測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的原因，并提出了改進(jìn)措施，以提高其測量準(zhǔn)確度。

前言

計量是石油化工企業(yè)的“眼睛”，計量就是計效益。氣體流量的測量在石油化工行業(yè)中對加強物料管理、能源管理，進(jìn)行物料交接、貿(mào)易結(jié)算、經(jīng)濟(jì)核算和效益分析與評價中具有重要意義。因此，現(xiàn)代石油化工企業(yè)對流量計量的要求越來越高。

1、渦街流量計特點

渦街流量計結(jié)構(gòu)簡單牢固，適用于多流體種類，測量精度較高且測量范圍寬，在石油化工企業(yè)中主要用于工業(yè)管道介質(zhì)流體的流量測量，如氣體、液體、蒸氣等多種介質(zhì)。其特點是壓力損失小，量程范圍大，精度高，在測量工況體積流量時幾乎不受流體密度、壓力、溫度、黏度等參數(shù)的影響。無可動機械零件，因此可靠性高，維護(hù)量小，儀表參數(shù)能長期穩(wěn)定。渦街流量計采用壓電應(yīng)力式傳感器，可靠性高，可在 -20℃～ +250℃的工作溫度范圍內(nèi)工作。有模擬標(biāo)準(zhǔn)信號，也有數(shù)字脈沖信號輸出，容易與計算機等數(shù)字系統(tǒng)配套使用，是一種比較先進(jìn)、理想的測量儀器。

渦街流量計是依據(jù)卡門旋渦原理進(jìn)行封閉管道流體流量測量的新型流量計。因其具有良好的介質(zhì)適應(yīng)能力，無須溫度壓力補償即可直接測量蒸汽、空氣、氣體、水、液體的工況體積流量，配備溫度、壓力傳感器可測量標(biāo)況體積流量和質(zhì)量流量，是節(jié)流式流量計的理想替代產(chǎn)品。它具有以下一些特點：

（1）無可動部件，可靠性高；（2）測量范圍寬，一般范圍可達(dá)到目的 10 ：1 以上 ；（3）輸出為脈沖頻率信號，其頻率與被測流體的實際體積流量成正比，與流體的組分、密度無關(guān)；（4）結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，維護(hù)費用低；（5）可應(yīng)用于液體、氣體、和蒸汽的流量測量；（6）整體精度較高。

2、工作原理

渦街流量計是利用流體力學(xué)中卡門渦街原理制成的一種流體振蕩性流量計。將一個非流線型的對稱形狀的物體（渦街流量傳感器中稱之為漩渦發(fā)生體）垂直放置在流體流動的管道中，流體繞過漩渦發(fā)生體時，出現(xiàn)了附面層分離，在漩渦發(fā)生體下流兩側(cè)產(chǎn)生兩列交替的漩渦即卡門渦街。在一定的流量（雷諾數(shù)）范圍內(nèi)，旋渦的分離頻率與流經(jīng)渦街流量傳感器處流體的體積流量成正比。

3、影響準(zhǔn)確度的因素分析及解決辦法

由于渦街流量計的結(jié)構(gòu)和測量原理的特點，其測量精度容易受到測量介質(zhì)、脈沖干擾、管道振動、安裝方式以及流體狀況等因素的影響。

3.1 測量介質(zhì)

渦街流量計主要用于測量單相流體，當(dāng)出現(xiàn)兩相流時測量結(jié)果將會出現(xiàn)明顯的偏差。例如在測量過熱蒸汽時，如果流動阻力損失太大或管道保溫不好，會造成過熱蒸汽溫度快速下降而使蒸汽由過熱變?yōu)轱柡?，出現(xiàn)凝結(jié)水。由于凝結(jié)水的密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于蒸汽密度，蒸汽凝結(jié)會導(dǎo)致渦街流量計測量蒸汽流量明顯變小。對此，我們應(yīng)對易于液化的氣體介質(zhì)采取加壓或保溫措施，并實時監(jiān)控介質(zhì)溫度與壓力，防止氣液兩相流出現(xiàn)。

3.2 脈沖干擾

渦街流量計在附近存在與其測量脈沖信號重疊的變頻器、電機等設(shè)備時，易發(fā)生外界干擾信號覆蓋或疊加被測信號，致使流量計無法進(jìn)行準(zhǔn)確計量的情況。這時應(yīng)做好流量計接地和屏蔽保護(hù)。也可對影響信號的噪聲源進(jìn)行控制，如對變頻器、電機電纜加裝金屬套管進(jìn)行屏蔽，遠(yuǎn)離噪聲源安裝流量計，在流量計與噪聲源之間加裝 T 形管、90 度彎頭、多孔消音器等管件，這些方法都可以在一定程度上降低噪聲的影響。

3.3 管道振動

渦街流量計本質(zhì)上是流體振動型流量計，一般對機械振動特別敏感。由于渦街流量計輸出脈沖與流速成正比、檢測渦街的升力與流速平方和被測流體的密度成正比，所以在小流量時，渦街流量傳感器信號頻率低且幅值小，受到低頻的管道振動干擾影響嚴(yán)重，輸出脈沖誤差大；隨著流量的增大，渦街流量傳感器信號頻率變大且幅值增強，受到低頻的管道振動干擾影響減弱，輸出脈沖也隨之誤差變小。

當(dāng)渦街流量計安裝位置出現(xiàn)管道振動時可以采取以下方法：（1）增設(shè)管道固定支架，限制管道振幅；（2）調(diào)整儀表電路的設(shè)定狀態(tài)，力求排除振動影響；（3）如以上無法實現(xiàn)時，可根據(jù)渦街流量計對不同方向的抗振能力的不同，在安裝管線上的流量計方向用 X-Y-Z 三維坐標(biāo)表示。X 是管道中心線方向，即流量計進(jìn)出口的方向；Z 是流量計柱體軸向 ；Y 是與管道中心線垂直同時與流量計柱體軸向垂直的方向，也是渦街流量計橫向力作用的方向。流量計 Z 方向的抗振能力***強而 Y 方向***差。觀察或測量管道的主要振動方向，旋轉(zhuǎn)流量計，直到 Z 軸與此主振方向重合，把儀表固定在該方向上。此方法可盡可能減小管道振動對流量計測量的影響。

3.4 流體狀況

流量計正常工作流體條件：①具有充分發(fā)展的湍流速度分布，無旋渦，速度軸對稱分布 ；②充滿圓管的單相流體 ；③定常流；④牛頓流體。

流量計在使用中如果偏離這些條件將產(chǎn)生附加誤差，在現(xiàn)場流體流動特性中，具有充分發(fā)展的湍流速度分布、無旋渦、速度軸對稱分布及定常流常常是難以滿足的，它們將造成測量誤差的增大，有時增大多少難以定量確定，因此在現(xiàn)場使用中必須密切注意流動特性的情況。

影響準(zhǔn)確流體的原因 ：流速分布畸變及旋轉(zhuǎn)流。流速分布畸變及旋轉(zhuǎn)流對流量計特性的影響因工作原理而異，有的很嚴(yán)重，有的無甚影響，一般來說，推理式流量計（差壓、渦輪、渦街、超聲、電磁等）都要受影響，而容積式流量計不受或基本不受影響。

在現(xiàn)場使用中非定常流并不少見，非定常流可分為兩大類 ：周期性脈動和隨機性波動。在發(fā)動機、泵、風(fēng)機等出口的流動可見周期脈動，而管道中的流動受阻流件及管道系統(tǒng)的干擾，一般都存在隨機性波動。至今還沒有明確規(guī)定流量所需要的定常流條件的定量指標(biāo)。滿足流量檢測件上下游直管段所需要的作業(yè)空間、加裝多孔導(dǎo)流裝置和保證安裝管線與流量計管徑中心線對齊，且無凸出物（如安裝的墊片）突入測量管道，可以有效避免非定常流的出現(xiàn)。

4.結(jié)束語

通過分析影響渦街流量計在氣體測量準(zhǔn)確度的幾點原因，并采取措施加以改善，能有效提高能源測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。保障石油化工裝置工藝操作控制，加強效益核算管理，為化工企業(yè)經(jīng)營管理決策提供更加可靠的依據(jù)。