dn15渦街流量計

dn15渦街流量計是根據“卡門漩渦”原理研制成的一種流體振蕩式流量測量儀表。“卡門漩渦”現象是在流動的流體中插入一根（或多根）迎流面為非流線型柱狀物時，流體在柱狀物兩側交替地分離釋放出兩列規(guī)則的漩渦。在測量管道的流體中設置非流線型的漩渦發(fā)生體，當雷諾數達到一定值時，從漩渦發(fā)生體下游兩側交替地分離釋放出兩串規(guī)則地交錯排列的漩渦，這種漩渦稱為卡門渦街，在一定雷諾數范圍內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，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]。

流量計利用卡門渦街原理如圖1所示，有如下關系式：

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

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

當測量氣體流量時，渦街流量計的標準體積流量計算式為

式中Vnq，Vq——標準參比條件下(C?20，101.325kPa)工況下的體積流量m3/s;
Pn，P——標準參比條件下和工況下的壓力，Pa；
Tn，T——標準參比條件下和工況下的熱力學溫度，K;
Zn，Z——標準參比條件下和工況下的氣體壓縮系數；
　　由式(5)可見，dn15渦街流量計輸出的脈沖頻率信號不受流體物性和組分變化的影響，即儀表系數在一定雷諾數范圍內僅與漩渦發(fā)生體及管道的形狀尺寸等有關。
2優(yōu)勢與局限性
2.1優(yōu)點
1)渦街流量計結構簡單，安裝維護方便。
2)無可移動部件，可靠性高。
3)重量輕，價格便宜，在眾多的流量計中，渦街流量計的經濟性較好，是一種經濟實惠的流量計。
4)適應性強，結構形式多種多樣，可計量多種流體介質，如液體、氣體、高溫蒸汽、低溫液體和部分混相流體[4]。
5)在一定的雷諾數范圍，輸出頻率信號不受流體物性（密度、黏度）和組分的影響。
6)壓力損失小。
7)在一種典型介質中校驗，而適用于各種介質。
8)可以通過確定斯特勞哈爾數與發(fā)生體幾何參數之間的關系，來實現干標定。
2.2局限性
1)渦街流量計不適用于低雷諾數測量（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量。
2)漩渦分離的穩(wěn)定性受流速分布畸變及旋轉流的影響。
3)除了熱敏和超聲式，其他種類的渦街流量計對管道機械振動均較敏感，不宜用于強震動場所。
4)儀表口徑不宜過大，一般口徑不超過300mm。
5)渦街流量計適用的流體比較廣泛，但不適用于臟污流體。
6)渦街流量計在混相流體中的應用經驗還少。
3渦街流量計的初步選型
　　渦街流量計同樣具有局限性，也有其適用范圍，因此何種工況選用渦街流量計，選用哪一類的渦街流量計，選用多大口徑都是需要重點研究的課題。下面本文根據已經投產的某油氣生產平臺實際工況（表1）進行了流量儀表的初步選型。

　　由表1中的工藝參數可知，管道介質為生產水。它由原油處理系統的生產污水經過斜板除油器除掉浮油后產生。除掉浮油后的生產污水進入溶氣式氣浮進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（15~50mm）和科氏流量計（150~200mm）的常用測量管道尺寸范圍，排除靶式、浮子流量計和科氏流量計；從壓損方面考慮，排除孔板流量計（壓損：20~50kPaG）；從安裝方式方面考慮，排除浮子流量計（需要垂直安裝）；容積式、超聲式、電磁式、渦街流量計滿足上述要求。后從購置考慮，由于渦街流量計的購置、安裝、運行、維護費用較低的特點，因此在此選擇渦街流量計作為初步選型儀表。