氯碱生产中涡街流量计的运用

　　涡街流量计主要用于测量工业管道中介质管道流体的流量。它具有压力损失低，测量范围大，精度高的特点。在测量流体流动条件时，它几乎没有流体密度，压力，温度，粘度和其他参数。该影响可用于测量液体，气体，蒸汽等介质，且维护量小，成本低，因此广泛应用于氯碱行业。
1、涡街流量计的工作原理
　　涡街流量计基于karmanvor-texstreet原理。当流体通过涡流产生体时，在身体的两侧交替出现规则的涡流。这个漩涡被称为卡曼涡街。涡旋的两侧以相反的方向旋转（见图1）。每个漩涡将产生一个低压区。传感器监测压力变化并将其转换为脉冲信号。在流量计的允许范围内，涡街的形成有一定的规律。因此，涡街频率与体积流量成正比。校准系数（K因子）是比例常数，通常称为仪表系数。 K系数是流量计的流量系数。其物理意义是每立方米流体的脉冲数。

　　K系数仅取决于流量计允许范围内的流量量规的几何形状与流体流量和物理特性（如粘度和密度）无关。因此，K因子与被测介质的类型无关。
　　初始测量信号（涡旋频率）已经数字化并且与流量成线性比例。流量计经过校准以确定出厂前的K因子。
　　流量计的允许范围主要取决于雷诺数（Re），它是用于表征流体流动特性的流体的惯性力和粘性力的比率。当使用涡街流量计进行测量时，当Re> 4000时，仪表将具有显示值;当Re> 20000时，仪表的测量值是线性的。计算Re的公式如式（1）所示。

式中：Qe为流体流速，m3 / s; di是内径，m; μ是流体动力粘度，Pa·s; ρ是流体密度，kg / m3。

涡街流量计穿过车身后的涡流流动示意图
2、涡街流量计功能
2.1、优点
（1）安装简单，免维护（与差压流量计相比）。
（2）测量液体，气体和蒸汽的广泛应用（与电磁流量计相比）。
（3）当测量液体，气体或蒸汽时，仪器内置温度和压力传感器直接补偿质量流量，标准流量，热量和比焓。
（4）成本低，压力损失小（与科里奥利质量流量计相比）。
（5）结构简单坚固，无移动部件，使用寿命长。
（6）采用抗机械振动，冲击和污垢的结构设计。
（7）更换传感器后无需重新校准。
2.2、缺点
（1）调节比小于10：1（质量流量计一般为25：1，电磁流量计为100：1）。
（2）管道振动对流量计有很大影响。
（3）最小流量受Re影响。
（4）安装要求高，对直管段和垫圈的同心度要求较高（质量流量计无直管段要求，电磁流量计要求直管段的长度在前面是10DN，后面的直管段的长度是5DN）。
3、涡街流量计选择注意事项
　　涡街流量计根据传感器形式分为法兰式，夹式和插头式。选择类型时，首选法兰类型，然后是夹具类型和插头类型。这是因为安装时对夹紧涡流流量计和插入式涡街流量计的精度影响很大，而且不规则的安装会造成很大的测量误差。在Re的影响下，当测量液体时，流量计直径通常小于管道的直径，并且气体的直径从一个齿轮到两个齿轮测量。为了根据等式（1）计算Re，具体要求是：在最小流量下Re> 20000。如果您担心计算结果的准确性，可以委托涡街流量计制造商进行计算。制造商拥有专业的计算软件（如E + H Applicator流量计算软件），可根据用户要求（介质，流量范围，温度，压力）计算介质密度，粘度，声速，流量范围（精度范围内） ），压力损失，流量，体积流量误差，质量流量误差，Re，涡流频率，推荐仪器口径等参数。
　　变送器可以通过两种方式进行选择：集成式和分体式。必须根据现场条件和环境进行选择。在测量高温介质或安装在井中时，建议使用分体式仪表，以便于检修，调试或改善变送器的工作环境。
　　当测量气体或蒸汽时，涡街流量计的选择必须考虑温度和压力补偿[1]。由于气体是可压缩流体，其体积会随着温度和压力的变化而变化。因此，在测量气体流量时，需要流量计输出质量流量或标准体积流量，而涡流流量计是一种速度型流量计，它只能测量工作状态下的体积流量，因此需要温度和压力补偿，以及工作条件体积流量转换为质量流量或标准体积流量。在测量一般气体时，补偿原理符合标准气体状态方程，方程如方程（2）所示。

　　通用气体的温度和压力补偿由主机（DCS控制系统）通过其专用的补偿功能块实现。
　　在测量蒸汽时，不能使用标准的气体状态方程。一般来说，以下两种补偿方法可用。
（1）一些制造商的涡街流量计传感器内置温度和压力探头。仪表根据测量的温度和压力判断蒸汽是饱和蒸汽还是过热蒸汽。质量流量由集成在仪器中的蒸汽数据库自动计算。当涡街流量计传感器没有内置温度和压力传感元件时，只能在仪表内部进行静态补偿（即输入固定温度和压力补偿值）。该方法仅适用于温度和压力变化不大的地方。
（2）使用蒸汽流量积算仪，将涡街流量计测得的流量和温度压力变送器测得的信号传递给蒸汽流量积算仪，用蒸汽流量积算仪完成温度和压力补偿。 [2]。蒸汽流量积算仪内置过热蒸汽和饱和蒸汽数据，可根据设计的流量测量单元输出质量流量，标准体积流量，平衡热量和比焓等。
4、涡街流量计的安装要求
　　被测介质的稳定流动状态是确保精确测量涡流流量计的先决条件。为了使涡街流量计的测量值更加稳定和准确，在安装过程中应注意以下三点。
（1）确保传感器铭牌上的箭头指向与流体流动方向相同的方向。
（2）涡街流量计的最小直管段要求如图2所示。当现场有2个或太多干扰源时，建议遵循最长的直管要求。在图2中，A代表前部直管段，B代表后部直管段，h代表管道扩张时产生的高度差，DN代表管道直径。

　　涡街流量计对涡街流量计不同条件下最小直管段的要求
　　当现场不能满足直管段要求时，建议使用与涡街流量计匹配的流量镇流器。流量镇流器在保证测量精度的前提下，减少10DN前直管段的长度。
（3）涡街流量计的安装方法和注意事项。
1安装涡街流量计的最佳方法是将其安装在直立管道中。最好从下往上流动液体。
2当涡街流量计安装在水平管道中时，当被测介质温度高于200°C时，变送器头必须向下安装，以避免由于介质温度过高导致变送器电路板烧毁[3]。
3测量蒸汽时，管道绝缘不应超过最大绝缘标记。
4涡街流量计应位于泵或压缩机出口附近或振动较高的地方。
5、安装涡街流量计时，垫圈必须标准化。垫圈的直径不得小于流量计的直径，密封不应进入管道。
涡街流量计使用中常见的5个问题及对策
（1）不允许测量。
1流量过低，Re低于20000;对策：增加流量或减小流量计的直径。
2大管道振动;对策：改变流量计的安装位置，加固管道，并在流量计前后添加软连接。
3测量气体或蒸汽时补偿方法或参数不正确;对策：使用流量累加器进行补偿或应用机器（DCS）补偿。
4直管段前后流量计较短;对策：更换流量计安装位置或流量压载。
5安装流量计时，垫圈不同心或突入管道;对策：正确选择匹配垫片并正确组装。
6气液两相或液体固体含量;对策：改善工艺条件。
7如K米因数或口径的关键参数被修改;对策：根据仪表铭牌信息输入正确的参数。
8仪器传感器损坏，导致传感器灵敏度差;对策：更换传感器。
（2）传感器损坏。
1流速太快。根据经验，当流量超过仪表最大量程的95％时，很容易造成传感器损坏;对策：减慢介质流速或更换大口径流量计。
2水锤。在蒸汽测量中，99％的涡街流量计传感器损坏是由水锤引起的;对策：过程管道增加疏水阀，缓慢打开阀门以避免水锤。
3清洗管道时，不会移除流量计。管道中残留的焊渣，焊条和小铁块会损坏传感器。对策：在清除管道之前需要拆除涡街流量计。
4腐蚀。传感器材料选择错误;对策：根据被测介质的特性从正确的材料中选择。
5高温。传感器工作温度大于其额定值;对策：改善工艺条件或使用分离式传感器测量。
六、结论
　　涡街流量计是一种新型流量计，可根据卡门涡旋原理测量封闭管道的流体流量。它具有良好的介质适应性，可以直接测量蒸汽，空气和其他气体，水和其他液体，无需温度和压力补偿。工作容积流量，配有温度，压力传感器可以测量标准体积流量和质量流量，是节流流量计的理想替代品。温度补偿型集成涡街流量计还具有温度传感器，可直接测量饱和蒸汽的温度并计算压力以显示饱和蒸汽的质量流量。温度和压力补偿集成式涡街流量计有一个用于气体流量测量的温度和压力传感器，它可以直接测量气体介质的温度和压力，从而显示气体的体积流量。
　　涡街流量计测量液体，气体和蒸汽等介质，并广泛用于氯碱行业。但是，只有在正确设计，正确选择和正确安装的条件下，测量才能准确，稳定，并发挥应有的作用。