dn15渦街流量計(jì)

dn15渦街流量計(jì)是根據(jù)“卡門漩渦”原理研制成的一種流體振蕩式流量測(cè)量?jī)x表。“卡門漩渦”現(xiàn)象是在流動(dòng)的流體中插入一根（或多根）迎流面為非流線型柱狀物時(shí)，流體在柱狀物兩側(cè)交替地分離釋放出兩列規(guī)則的漩渦。在測(cè)量管道的流體中設(shè)置非流線型的漩渦發(fā)生體，當(dāng)雷諾數(shù)達(dá)到一定值時(shí)，從漩渦發(fā)生體下游兩側(cè)交替地分離釋放出兩串規(guī)則地交錯(cuò)排列的漩渦，這種漩渦稱為卡門渦街，在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)漩渦的分離頻率與漩渦發(fā)生體的幾何尺寸、管道的幾何尺寸有關(guān)，漩渦的頻域正比于流量，并可由各種形式的傳感器檢出[1-3]。

流量計(jì)利用卡門渦街原理如圖1所示，有如下關(guān)系式：

式中d——阻流件的寬度，m；
`U——流經(jīng)流量計(jì)的流體平均流速，m/s；
f——漩渦的頻率Hz；
Sr——斯特勞哈數(shù)(Strouhalnumber)
m——漩渦發(fā)生體兩側(cè)弓形面積與管道橫截面面積之比，對(duì)于直徑為的圓柱形漩渦發(fā)生體：

式中K——流量計(jì)的儀表系數(shù)，1/m2。
　　K除與漩渦發(fā)生體、管道的幾何尺寸有關(guān)外，還與斯特勞哈數(shù)有關(guān)。斯特勞哈數(shù)為無(wú)量綱參數(shù)，它與漩渦發(fā)生體形狀及雷諾數(shù)有關(guān)，圖2所示為三角柱狀漩渦發(fā)生體的斯特勞哈數(shù)與管道雷諾數(shù)的關(guān)系圖。由圖2可見(jiàn)，在46210~710DRe???范圍內(nèi)，Sr可視為常數(shù)，這是儀表正常工作范圍。

當(dāng)測(cè)量氣體流量時(shí)，渦街流量計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)體積流量計(jì)算式為

式中Vnq，Vq——標(biāo)準(zhǔn)參比條件下(C?20，101.325kPa)工況下的體積流量m3/s;
Pn，P——標(biāo)準(zhǔn)參比條件下和工況下的壓力，Pa；
Tn，T——標(biāo)準(zhǔn)參比條件下和工況下的熱力學(xué)溫度，K;
Zn，Z——標(biāo)準(zhǔn)參比條件下和工況下的氣體壓縮系數(shù)；
　　由式(5)可見(jiàn)，dn15渦街流量計(jì)輸出的脈沖頻率信號(hào)不受流體物性和組分變化的影響，即儀表系數(shù)在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)僅與漩渦發(fā)生體及管道的形狀尺寸等有關(guān)。
2優(yōu)勢(shì)與局限性
2.1優(yōu)點(diǎn)
1)渦街流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝維護(hù)方便。
2)無(wú)可移動(dòng)部件，可靠性高。
3)重量輕，價(jià)格便宜，在眾多的流量計(jì)中，渦街流量計(jì)的經(jīng)濟(jì)性較好，是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的流量計(jì)。
4)適應(yīng)性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)形式多種多樣，可計(jì)量多種流體介質(zhì)，如液體、氣體、高溫蒸汽、低溫液體和部分混相流體[4]。
5)在一定的雷諾數(shù)范圍，輸出頻率信號(hào)不受流體物性（密度、黏度）和組分的影響。
6)壓力損失小。
7)在一種典型介質(zhì)中校驗(yàn)，而適用于各種介質(zhì)。
8)可以通過(guò)確定斯特勞哈爾數(shù)與發(fā)生體幾何參數(shù)之間的關(guān)系，來(lái)實(shí)現(xiàn)干標(biāo)定。
2.2局限性
1)渦街流量計(jì)不適用于低雷諾數(shù)測(cè)量（ReD≥2×104），因此不適用于低流速，或者小口徑，或者高黏度的流體計(jì)量。
2)漩渦分離的穩(wěn)定性受流速分布畸變及旋轉(zhuǎn)流的影響。
3)除了熱敏和超聲式，其他種類的渦街流量計(jì)對(duì)管道機(jī)械振動(dòng)均較敏感，不宜用于強(qiáng)震動(dòng)場(chǎng)所。
4)儀表口徑不宜過(guò)大，一般口徑不超過(guò)300mm。
5)渦街流量計(jì)適用的流體比較廣泛，但不適用于臟污流體。
6)渦街流量計(jì)在混相流體中的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)還少。
3渦街流量計(jì)的初步選型
　　渦街流量計(jì)同樣具有局限性，也有其適用范圍，因此何種工況選用渦街流量計(jì)，選用哪一類的渦街流量計(jì)，選用多大口徑都是需要重點(diǎn)研究的課題。下面本文根據(jù)已經(jīng)投產(chǎn)的某油氣生產(chǎn)平臺(tái)實(shí)際工況（表1）進(jìn)行了流量?jī)x表的初步選型。

　　由表1中的工藝參數(shù)可知，管道介質(zhì)為生產(chǎn)水。它由原油處理系統(tǒng)的生產(chǎn)污水經(jīng)過(guò)斜板除油器除掉浮油后產(chǎn)生。除掉浮油后的生產(chǎn)污水進(jìn)入溶氣式氣浮進(jìn)一步去除污水中的小油滴。首先從管道尺寸考慮，由于管道尺寸為8*25.4=203.2mm，超出靶式流量計(jì)（15~50mm）和科氏流量計(jì)（150~200mm）的常用測(cè)量管道尺寸范圍，排除靶式、浮子流量計(jì)和科氏流量計(jì)；從壓損方面考慮，排除孔板流量計(jì)（壓損：20~50kPaG）；從安裝方式方面考慮，排除浮子流量計(jì)（需要垂直安裝）；容積式、超聲式、電磁式、渦街流量計(jì)滿足上述要求。后從購(gòu)置考慮，由于渦街流量計(jì)的購(gòu)置、安裝、運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用較低的特點(diǎn)，因此在此選擇渦街流量計(jì)作為初步選型儀表。