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天然氣流量計(jì)利用“卡門渦街”測(cè)量原理,，測(cè)量封閉管道內(nèi)介質(zhì)的工況體積流量，它具有其他流量計(jì)不可兼得的較多優(yōu)點(diǎn),，20世紀(jì)70年代以來(lái)得到了迅速的發(fā)展,。與渦輪流量計(jì)相比，它沒有可動(dòng)的機(jī)械部件,，從而維護(hù)量小,，儀表常數(shù)穩(wěn)定，容易在工作環(huán)境中保證精度,；與孔板相比,，它的測(cè)量范圍大，壓力損失小,，準(zhǔn)確度高,。渦街流量計(jì)屬于流體振動(dòng)式流量計(jì)，可用于測(cè)量飽和蒸汽,、過熱蒸汽,、各種氣體（如煤氣、天然氣,、壓縮空氣,、氧氣、氮?dú)?、氬氣,、氫氣、二氧化碳等）,、水及低粘度、低溫液體（如鹽水,、液氮）,。汽液通用，無(wú)需實(shí)液標(biāo)定,；可準(zhǔn)確測(cè)量封閉管道中蒸汽,、氣體和液體的流量。有抗振,、耐腐,、高溫、防爆等多種類型供選用,。通徑DN200以上為插入式,；適用于冶金、化工,、石油,、煤氣,、城市供排水、食品,、紡織,、礦山等工業(yè)過程、能源管理和環(huán)境工程行業(yè),。塔西南化肥廠32臺(tái)蘇州華陸儀器儀表有限公司公司生產(chǎn)的渦街流量計(jì)主要用于蒸汽,、天然氣、二氧化碳,、冷凝液等的測(cè)量,。

2天然氣流量計(jì)的測(cè)量原理:

渦街流量計(jì)是根據(jù)卡門渦街原理制成的，在流動(dòng)的液體中插入一個(gè)非流線型柱狀物,，則在柱體下游會(huì)產(chǎn)生如圖1所示的兩列不對(duì)稱且又有規(guī)律的漩渦,。該漩渦在柱體的側(cè)后方產(chǎn)生、分開,，形成漩渦列,，通常稱作卡門渦街或者卡門渦列。當(dāng)滿足h'/1=0.281時(shí),，所產(chǎn)生的卡門漩渦是穩(wěn)定的,，而且產(chǎn)生單列漩渦的頻率與圓柱體的直徑和流體流速有如下關(guān)系：

式中：f-旋渦的釋放頻率/Hz；υ-流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度/m/s,；d-旋渦發(fā)生體特征寬度/m,；St為斯特羅哈數(shù)，無(wú)量綱,，數(shù)值范圍為0.14~0.27,，St是雷諾數(shù)的函數(shù)，St=f（l/Re）,。

當(dāng)雷諾數(shù)Re在102～105范圍內(nèi),，St值約為0.2，因此,，在測(cè)量中,，要盡量滿足流體的雷諾數(shù)在102～105，旋渦頻率f＝0.2υ/d,。

由此可知,，通過測(cè)量旋渦頻率就可以計(jì)算出流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度v，再由式q=υA可以求出流量q,，其中A為流體流過旋渦發(fā)生體的截面積,。

渦街流量計(jì)由檢測(cè)器、放大器和轉(zhuǎn)換器等組成,，當(dāng)旋渦在發(fā)生體兩側(cè)產(chǎn)生時(shí),，利用壓電傳感器測(cè)出與流體流向垂直的交變升力變化,，將升力的變化轉(zhuǎn)換為電的頻率信號(hào)，再將頻率信號(hào)進(jìn)行放大和整形,，直接以數(shù)字輸出,，與數(shù)字顯示儀表配套，也可以通過D/A轉(zhuǎn)換成4mA～20mADC輸出,，以便進(jìn)行測(cè)量指示,、記錄、積算和控制等,。

3 天然氣流量計(jì)在塔西南化肥廠的應(yīng)用

塔西南化肥廠主要生產(chǎn)裝置合成氨裝置和尿素裝置流量?jī)x表共116塊,，其中渦街流量計(jì)32塊，占28%,，主要用于測(cè)量蒸汽,、天然氣、二氧化碳,、冷凝液等,。用于蒸汽測(cè)量的渦街流量計(jì)的效果為明顯，在塔西南化肥廠的中壓蒸汽中加入了磷酸三鈉,，磷酸三鈉易結(jié)晶,，采用差壓式流量計(jì)，如果現(xiàn)場(chǎng)一次表的排污閥等有泄漏現(xiàn)象,，磷酸三鈉就會(huì)在引壓管線中沉淀,、析出，造成引壓管線的堵塞,，從而導(dǎo)致流量?jī)x表指示不準(zhǔn)確或者波動(dòng)大,，給工藝人員的正常操作和控制帶來(lái)困難。下面結(jié)合塔西南化肥廠用于中壓蒸汽測(cè)量的渦街流量計(jì)FT-3002,，談?wù)劀u街流量計(jì)的安裝,、故障處理及常規(guī)維護(hù)。

3.1 天然氣流量計(jì)的安裝

（1）渦街流量計(jì)盡量安裝在遠(yuǎn)離振動(dòng)源和電磁較強(qiáng)的地方,，F(xiàn)T-3002安裝位置附近無(wú)電磁流量計(jì)等高頻率電磁設(shè)備。

（2）閥門位置和直管段長(zhǎng)度選擇,。一般來(lái)講,，把渦街流量計(jì)安裝在閥門的上游，直管段較長(zhǎng),，前后直管段要滿足渦街流量計(jì)的要求,。塔西南化肥廠的中壓蒸汽由輔助鍋爐提供，中壓蒸汽的流量控制由調(diào)節(jié)閥完成,，F(xiàn)T-3002的安裝位置距離調(diào)節(jié)閥大約200m左右,，流量計(jì)前后直管段約20m左右,，這樣由于調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)帶來(lái)的流體振動(dòng)就不會(huì)對(duì)渦街流量計(jì)的測(cè)量產(chǎn)生任何影響，保證了測(cè)量的穩(wěn)定和準(zhǔn)確,。

（3）有縮頸,、擴(kuò)頸和彎管時(shí)，應(yīng)配置合理的上,、下游直管段,，如果管道中有一個(gè)彎管接頭，那么流量計(jì)和旋渦發(fā)生體與彎管接頭應(yīng)在同一平面,。

（4）設(shè)計(jì)流量計(jì)的安裝管道時(shí),，應(yīng)設(shè)計(jì)旁路管道，方便拆卸,、維修和調(diào)試,。新安裝的管道或維修過的管道，運(yùn)行前應(yīng)沖洗掉管內(nèi)的鐵銹,、水垢渣和污泥,。FT-3002安裝位置較高，搭建了專門的維護(hù)平臺(tái),，這樣保證了儀表維護(hù)人員的人生安全,。

（5）要做好渦街流量計(jì)的防雨、防雷電工作,。如果渦街流量計(jì)安裝在露天,，就必須加裝遮雨帽，防止變送器表頭進(jìn)水,，造成電子元件故障,；安裝渦街流量計(jì)的地方應(yīng)當(dāng)遠(yuǎn)離高大設(shè)備及建筑物，以防雷擊,。

用通訊器調(diào)整好渦街流量計(jì)的量程,、單位等參數(shù)。蒸汽流量受介質(zhì)溫度和壓力的影響很大,，所以在距離渦街流量計(jì)較近的合適位置應(yīng)當(dāng)安裝壓力變送器和溫度計(jì),，在DCS系統(tǒng)里，應(yīng)當(dāng)做好溫壓補(bǔ)償?shù)慕M態(tài),，保證測(cè)量的準(zhǔn)確,。

3.2 常見故障處理及常規(guī)維護(hù)

（1）參數(shù)整定故障。由于參數(shù)錯(cuò)誤,，導(dǎo)致儀表指示有誤,。參數(shù)錯(cuò)誤使得二次儀表滿度頻率計(jì)算錯(cuò)誤。滿度頻率相差不多的使得指示長(zhǎng)期不準(zhǔn)，實(shí)際滿度頻率大于計(jì)算的滿度頻率的使得指示大范圍波動(dòng),，無(wú)法讀數(shù),，而資料上參數(shù)的不一致性又影響了參數(shù)的終確定，終通過重新標(biāo)定結(jié)合相互比較確定了參數(shù),，解決了這一問題,。

（2）二次表故障。這部分故障較多,，包括：一次儀表電路板有斷線之處,，量程設(shè)定有個(gè)別位顯示壞，K系數(shù)設(shè)定有個(gè)別位顯示壞,，使得無(wú)法確定量程設(shè)定以及K系數(shù)設(shè)定,，通過修復(fù)相應(yīng)的故障，問題得以解決,。

（3）四路線路連接問題,。部分回路表面上看線路連接很好，仔細(xì)檢查,，有的接頭實(shí)際已松動(dòng)造成回路中斷,，有的接頭雖連接很緊但由于副線問題緊固螺釘緊固在了線皮上，也使得回路中斷,。

（4）漩渦變送器輸出信號(hào)不穩(wěn),。漩渦發(fā)生體和儀表測(cè)量管結(jié)垢或阻塞，清洗變送器即可解決問題,。

（5）如果是分體式的渦街流量計(jì),，應(yīng)當(dāng)經(jīng)常檢查接線是否正常。

（6）定期對(duì)渦街流量計(jì)進(jìn)行校驗(yàn),。校驗(yàn)時(shí)應(yīng)當(dāng)選擇具有相關(guān)資質(zhì)的校驗(yàn)機(jī)構(gòu),。