渦街流量計在鋼鐵廠氧氣流量計量中的應(yīng)用，流量計量技術(shù)是一門綜合性學(xué)科, 它集流體力學(xué)、儀表技術(shù)、計算機技術(shù)、電子電路、通訊技術(shù)及現(xiàn)場工藝狀況于一體,具有較深的理論研究價值,而流量計量是公司一項極其重要的工作,和生產(chǎn)操作、成本核算直接關(guān)聯(lián),可以說流量計量工作是影響我公司生產(chǎn)與效益的重要因素之一。在我廠動力量廠際流量計量中常用的流量計主要有以下幾種：孔板( 配差壓變送器、流量計算儀) 、渦街流量計、金屬轉(zhuǎn)子流量計、文丘里管、威力巴等。它們分別有著不同的測量原理及特點因而適用范圍( 對象) 也有所不同。其中渦街流量計在我廠的氧氣計量中取得了比較好的測量效果。下面結(jié)合實例闡述渦街流量計的使用方法及在使用中的注意事項。
渦街流量計是基于卡門渦街原理制成的一種流體振蕩性流量計。即在流動的流體中放置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),就會在其下流兩側(cè)產(chǎn)生兩列有規(guī)律的漩渦即卡門渦街, 其漩渦頻率正比于來流速度：
F = Stu / d (1)
式中 F - 渦街頻率
d - 漩渦發(fā)生體寬度
u - 來流速度
St- 斯特勞哈爾數(shù)
St的值與漩渦發(fā)生體寬度 d 和雷諾數(shù)Re 有關(guān)。當(dāng)雷諾數(shù)Re < 2 × 104情況下,St為變數(shù)：
當(dāng) Re 在 2 × 104～7 × 106的范圍內(nèi),St值基本上保持不變, 這段范圍為流量計的基本測量范圍。式(1)表明,當(dāng) d 和 St為定值時, 漩渦產(chǎn)生的頻率 F 與流體的平均流速 u 成正比, 由于渦街傳感器所測的并不是平均流速, 而大約是漩渦發(fā)生體兩側(cè)的流速。對于湍流狀態(tài), 不同的雷諾數(shù)下, 流速分布規(guī)律是不同的。即不同的流速下具有不同的流速分布, 進而說明了渦街流量傳感器檢測到的主要反映漩渦發(fā)生體兩側(cè)的流速與管道平均流速的關(guān)系不是確定的。這說明渦街流量傳感器的非線性誤差是其檢測機理所決定的。
2 渦街流量計在我廠的應(yīng)用實例
在動力部制氧出口富氧量計量、焦化廠用氮氣計量采用了渦街流量計。下面以制氧出口富氧量計量講述渦街流量計的選型及注意事項。
①工藝參數(shù)：被測介質(zhì)：氧氣工作壓力：1.6MPa(表壓)工作溫度：30℃被測流體流量：Q 2 0 m a x = 6 0 0 0 N m3/ hQ20com=4000Nm3/hQ20min=500Nm3/h 管道內(nèi)徑：D=150 當(dāng)?shù)仄骄髿鈮海?.1 MPa管道材質(zhì)：A 3 碳鋼
②設(shè)計計算：T1=273.15+30=303.15KP1=1.6+0.1=1.7MPa 工作狀態(tài)下氧氣壓縮系數(shù)：Z=0.994 ≈ 1。
其中：a1、a2 分別為口徑為50 的渦街流量計與口徑為 80 的渦街流量計的口徑面積。
由以上條件, 從理論上來說 5 0 的渦街流量計與口徑為 8 0 的渦街流量計均符合流量測量要求, 但綜合考慮, 由于富氧管道內(nèi)徑為 150mm, 當(dāng)縮徑到 50mm 時, 有可能當(dāng)用量較大時, 縮徑部位流通能力達不到要求, 在者, 從氧氣輸送角度著想, 管道內(nèi)徑由 1 5 0 m m 猛縮至 5 0 m m , 當(dāng)用量較大時, 縮徑部位流速大大增加, 從而使氣體及氣體與管道之間摩擦系數(shù)增大, 增加了隱患。所以從流通能力及角度兩方面綜合考慮, 選擇口徑為 8 0 的渦街流量計為佳。注意事項：
①在渦街流量計產(chǎn)品選型樣本中, 所指流量為工況下實際流量, 在選型時必須將標(biāo)況下流量換算成工況下流量。
②在渦街流量計產(chǎn)品選型過程中, 一般無需考慮流量上限值, 但流量下限值必須滿足, 為滿足流量下限值的測量要求, 通?？紤]縮徑, 在同樣滿足測量要求的情況下, 應(yīng)結(jié)合流體特性及管道條件綜合考慮縮徑的大小。
③在震動較強的地方不宜選用渦街流量計。
④渦街流量計的耐高溫性能較差, 所以不宜用作蒸汽的計量。在我廠也曾經(jīng)有過失敗的例子。
3 優(yōu)缺點
渦街流量計具有量程寬, 無可動部件,運行可靠, 維護簡單, 壓力損失小, 具有一定的計量精度等優(yōu)點。特別是在很寬的范圍內(nèi), 它的測量與介質(zhì)的密度、粘度等物性參數(shù)無關(guān), 因而受到普遍歡迎。旋渦流量計比較*, 但安裝也有一定的困難, 而且防震性能較差, 抗*力差;質(zhì)量流量計造價較高。
4 結(jié)語
對比孔板流量計、渦街流量計、金屬轉(zhuǎn)子流量計, 它們各有不同特點。孔板具有性的國家標(biāo)準(zhǔn), 適用范圍廣泛, 但是對于安裝要求也較高, 有嚴格的安裝規(guī)范,一旦安裝出現(xiàn)問題, 由此造成的誤差也是相當(dāng)大的, 而且孔板流量計的維護量較大。而渦街流量計的應(yīng)用具有一定局限性, 不適合測量臟污介質(zhì)、抗震動能力差、不適合測量低流速氣體, 但渦街流量計安裝簡單, 日常維護量小, 比較適合測量高流速大流量的干凈氣體。金屬轉(zhuǎn)子流量計比較適合小流量的計量, 但對管道的清潔度要求較高。在流量測量方面, 新技術(shù)、新發(fā)明、新產(chǎn)品不斷出現(xiàn), 我們計量工作者應(yīng)向計量技術(shù)的更高層次研究發(fā)展, 使鋼廠的氧氣流量計量工作更加完善。
