渦街流量計(jì)選型全攻略

在工業(yè)生產(chǎn)的復(fù)雜流程中，精準(zhǔn)測(cè)量管道內(nèi)介質(zhì)流體的流量，是保障生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量以及能源合理利用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。渦街流量計(jì)憑借其的測(cè)量原理與可靠性能，成為冶金、電力、煤炭、化工等眾多國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要領(lǐng)域的常用流量測(cè)量?jī)x器。然而，要想讓渦街流量計(jì)發(fā)揮最佳效能，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)測(cè)量與穩(wěn)定運(yùn)行，合理選型至關(guān)重要。選型過(guò)程猶如一場(chǎng)精密的 “匹配游戲"，需綜合考量多個(gè)關(guān)鍵因素。

渦街流量計(jì)依托卡門(mén)渦街原理運(yùn)作。當(dāng)介質(zhì)勻速流經(jīng)特制的漩渦發(fā)生體時(shí)，漩渦發(fā)生體后方會(huì)規(guī)律性地交替生成小漩渦。這些漩渦就如同介質(zhì)流動(dòng)留下的 “腳印"，通過(guò)專(zhuān)業(yè)傳感器對(duì)漩渦數(shù)量進(jìn)行精確檢測(cè)，并借助特定的算法，將其換算成介質(zhì)的流速，進(jìn)而準(zhǔn)確得出流量數(shù)值?；谶@一原理，渦街流量計(jì)在介質(zhì)適用范圍上較為廣泛，無(wú)論是輕盈的氣體，像氮?dú)?、壓縮空氣，還是高溫高壓的蒸汽，亦或是具有一定粘性的導(dǎo)熱油等液體，它都能 “勝任" 測(cè)量工作。在化工生產(chǎn)車(chē)間，管道內(nèi)的各類(lèi)反應(yīng)氣體流量監(jiān)測(cè)，渦街流量計(jì)能夠穩(wěn)定輸出精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，為反應(yīng)過(guò)程的精準(zhǔn)控制提供有力支撐。但值得注意的是，對(duì)于一些特殊性質(zhì)的介質(zhì)，選型時(shí)需格外謹(jǐn)慎。例如，高粘度流體在流動(dòng)時(shí)，內(nèi)部摩擦力較大，可能會(huì)阻礙漩渦的規(guī)則形成；易結(jié)晶流體在溫度、壓力等條件變化時(shí)，可能會(huì)在漩渦發(fā)生體表面結(jié)晶，干擾漩渦檢測(cè)；含有大量雜質(zhì)的流體，雜質(zhì)可能會(huì)附著在傳感器上，影響信號(hào)采集的準(zhǔn)確性。以食品加工行業(yè)中高濃度糖漿的流量測(cè)量為例，由于糖漿粘度，若選用渦街流量計(jì)，需充分評(píng)估其對(duì)漩渦形成與檢測(cè)的影響，必要時(shí)需對(duì)流量計(jì)進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)或采取輔助措施，以確保測(cè)量結(jié)果的可靠性。

從安裝方式的維度來(lái)看，渦街流量計(jì)主要分為管道式和插入式兩種類(lèi)型。管道式安裝的渦街流量計(jì)，其口徑覆蓋范圍較廣，最小可至 DN15，常用于小型管道系統(tǒng)，如實(shí)驗(yàn)室中的流體輸送管道；最大可達(dá) DN300，適用于一般工業(yè)生產(chǎn)中的常規(guī)管道。而當(dāng)面臨大口徑管道流量測(cè)量需求時(shí)，插入式安裝的渦街流量計(jì)則更具優(yōu)勢(shì)。其常規(guī)口徑范圍最大能拓展至 DN2000，在大型市政供水管道、工業(yè)冷卻水管網(wǎng)等場(chǎng)景中較為常見(jiàn)。若實(shí)際管道口徑超過(guò) DN2000，部分流量計(jì)生產(chǎn)廠家還可通過(guò)協(xié)議定制供貨，滿(mǎn)足特殊工程需求。在某大型鋼鐵廠的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中，管道口徑達(dá) DN1800，通過(guò)安裝插入式渦街流量計(jì)，成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)大流量冷卻水的精準(zhǔn)測(cè)量與監(jiān)控，保障了設(shè)備的穩(wěn)定冷卻。選型時(shí)，必須嚴(yán)格依據(jù)實(shí)際管道口徑數(shù)據(jù)，精確選擇匹配的渦街流量計(jì)。只有這樣，才能保證安裝后流體能夠平穩(wěn)、順暢地流經(jīng)流量計(jì)，避免因口徑不匹配導(dǎo)致流體流速異常，進(jìn)而對(duì)測(cè)量精度產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

渦街流量計(jì)的精度等級(jí)并非 “一刀切"，而是依據(jù)測(cè)量介質(zhì)的不同而有所區(qū)分。管道式渦街流量計(jì)在測(cè)量液體時(shí)，精度可達(dá)到較高的 1.0 級(jí)，這意味著測(cè)量誤差控制在較小范圍內(nèi)，能夠滿(mǎn)足對(duì)液體流量測(cè)量精度要求嚴(yán)苛的場(chǎng)景，如制藥行業(yè)中對(duì)原料液體流量的精準(zhǔn)配比控制。而在測(cè)量氣體時(shí)，其精度為 1.5 級(jí)。插入式渦街流量計(jì)的精度則分為 1.5 級(jí)和 2.5 級(jí)兩個(gè)等級(jí)。在一些對(duì)流量測(cè)量精度要求相對(duì)不高的一般性流量監(jiān)測(cè)場(chǎng)合，如工廠車(chē)間的通風(fēng)管道氣體流量監(jiān)測(cè)，選用較低精度等級(jí)的產(chǎn)品，既能滿(mǎn)足基本的監(jiān)測(cè)需求，又能在一定程度上平衡成本與測(cè)量效果。但在諸如化工產(chǎn)品合成過(guò)程中，對(duì)原料氣體流量的精確把控直接關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量與收率，此時(shí)就必須優(yōu)先選擇高精度等級(jí)的渦街流量計(jì)，以確保生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定性與產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性。

通常情況下，介質(zhì)溫度范圍可劃分為常溫、中溫和高溫三個(gè)區(qū)間。常溫區(qū)間界定為 - 40～100℃，適用于大多數(shù)普通液體與常溫氣體的測(cè)量場(chǎng)景，如城市自來(lái)水管網(wǎng)中的水流量測(cè)量。中溫區(qū)間為 100～250℃，在一些工業(yè)加熱系統(tǒng)中，如采用導(dǎo)熱油作為傳熱介質(zhì)的場(chǎng)景，該溫度區(qū)間較為常見(jiàn)。高溫區(qū)間為 100～320℃，常見(jiàn)于蒸汽輸送管道等高溫介質(zhì)傳輸場(chǎng)景。不同廠家生產(chǎn)的渦街流量計(jì)，其耐受溫度范圍可能存在細(xì)微差異。在選型時(shí)，務(wù)必精準(zhǔn)明確現(xiàn)場(chǎng)介質(zhì)的實(shí)際溫度，將其與所選渦街流量計(jì)的溫度適用范圍進(jìn)行仔細(xì)比對(duì)。若現(xiàn)場(chǎng)介質(zhì)溫度超出流量計(jì)的適用范圍，例如在火力發(fā)電廠中，過(guò)熱蒸汽的溫度往往高達(dá) 500℃以上，此時(shí)渦街流量計(jì)可能無(wú)法穩(wěn)定工作，甚至?xí)蚋邷負(fù)p壞內(nèi)部元件。在這種情況下，就需要考慮選用更適宜高溫測(cè)量的孔板流量計(jì)等其他類(lèi)型儀表。以某化工企業(yè)的蒸汽流量測(cè)量為例，由于前期選型時(shí)未充分考慮蒸汽溫度，選用的渦街流量計(jì)在運(yùn)行一段時(shí)間后，頻繁出現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)異常波動(dòng)的情況，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)是溫度過(guò)高導(dǎo)致傳感器性能下降，最終更換為適配高溫蒸汽的孔板流量計(jì)后，測(cè)量數(shù)據(jù)恢復(fù)穩(wěn)定。

公稱(chēng)壓力的選擇緊密關(guān)聯(lián)著渦街流量計(jì)的安裝方式。市場(chǎng)上常見(jiàn)的渦街流量計(jì)類(lèi)型在公稱(chēng)壓力方面各有特點(diǎn)。法蘭卡裝型的壓力等級(jí)一般為 2.5MPa，常用于一些壓力相對(duì)穩(wěn)定、且對(duì)安裝便捷性有一定要求的管道系統(tǒng)。法蘭連接型的壓力等級(jí)較為多樣，包括 1.0MPa、1.6MPa、2.5MPa ，可根據(jù)不同的工業(yè)場(chǎng)景需求進(jìn)行靈活選擇。插入式安裝型的壓力等級(jí)涵蓋 1.6MPa、2.5MPa、4.0MPa ，適用于不同壓力等級(jí)的大口徑管道安裝。在石油輸送管道系統(tǒng)中，由于輸送壓力較高，通常會(huì)選用壓力等級(jí)適配的插入式渦街流量計(jì)，以確保在高壓環(huán)境下流量計(jì)能夠安全可靠運(yùn)行。選型時(shí)，必須根據(jù)管道系統(tǒng)的實(shí)際工作壓力，嚴(yán)格選取公稱(chēng)壓力適配的渦街流量計(jì)。只有這樣，才能保證流量計(jì)在長(zhǎng)期承受管道壓力的過(guò)程中，不會(huì)出現(xiàn)泄漏、變形等安全問(wèn)題，確保整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

當(dāng)前市場(chǎng)上，渦街流量計(jì)的供電電源呈現(xiàn)出多樣化的格局。主要有 + 12VDC（三線制脈沖輸出）、+24VDC（三線制脈沖輸出型及二線制電流輸出型）、3.6V 鋰電池以及雙供電等多種方式。在具備穩(wěn)定外部電源供應(yīng)的工業(yè)廠房、監(jiān)控中心等場(chǎng)所，選擇 + 12VDC 或 + 24VDC 供電的流量計(jì)較為合適，其能夠借助穩(wěn)定的電源，保證流量計(jì)持續(xù)、穩(wěn)定地工作。而對(duì)于一些布線困難、需要長(zhǎng)期獨(dú)立運(yùn)行的特殊場(chǎng)合，如野外輸油管道監(jiān)測(cè)點(diǎn)、偏遠(yuǎn)山區(qū)的氣象站氣體流量監(jiān)測(cè)等，3.6V 鋰電池供電的流量計(jì)則成為不錯(cuò)的選擇。它無(wú)需外接電源，憑借內(nèi)置鋰電池的能量供應(yīng)，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的自主運(yùn)行。若對(duì)供電可靠性有所要求，不允許出現(xiàn)任何因電源故障導(dǎo)致的測(cè)量中斷情況，例如在航空航天地面模擬試驗(yàn)中的流體流量監(jiān)測(cè)，雙供電方式的渦街流量計(jì)就不錯(cuò)。這種流量計(jì)在一種電源出現(xiàn)故障時(shí)，能夠自動(dòng)切換至另一種電源繼續(xù)工作，確保測(cè)量數(shù)據(jù)的連續(xù)性與穩(wěn)定性。

輸出信號(hào)類(lèi)型猶如渦街流量計(jì)與外部控制系統(tǒng)之間的 “溝通語(yǔ)言"，直接決定了兩者之間的通訊及數(shù)據(jù)傳輸方式。常見(jiàn)的輸出信號(hào)有電壓頻率脈沖輸出、兩線制 4 - 20mA 輸出和 HART 輸出 。電壓頻率脈沖輸出方式簡(jiǎn)單直接，能夠快速將流量測(cè)量數(shù)據(jù)以脈沖信號(hào)的形式輸出，適用于對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速度要求較高、且接收端能夠?qū)γ}沖信號(hào)進(jìn)行快速處理的系統(tǒng)。兩線制 4 - 20mA 輸出則是工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，其抗干擾能力較強(qiáng)，便于遠(yuǎn)距離傳輸，可與大多數(shù)工業(yè)控制系統(tǒng)無(wú)縫對(duì)接。HART 輸出則結(jié)合了模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的優(yōu)勢(shì)，在傳輸模擬量信號(hào)的同時(shí)，還能實(shí)現(xiàn)數(shù)字通信，便于對(duì)流量計(jì)進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷、校準(zhǔn)等操作。此外，針對(duì)部分有數(shù)字量輸出需求的場(chǎng)合，例如在智能工廠的自動(dòng)化生產(chǎn)線中，需要將流量數(shù)據(jù)與其他數(shù)字化設(shè)備進(jìn)行集成管理，還可提供 Modbus 的 RS485 通訊。在選型時(shí)，需深入了解現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)的接口類(lèi)型和數(shù)據(jù)傳輸要求，精準(zhǔn)選擇相應(yīng)輸出信號(hào)的渦街流量計(jì)。只有這樣，才能確保流量計(jì)與現(xiàn)有系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、快速傳輸與高效處理。

在一些特殊的應(yīng)用場(chǎng)景中，如煉油廠、煤礦井下等存在易燃易爆氣體或粉塵的危險(xiǎn)環(huán)境，安全是首要考量因素。此時(shí)，必須選用防爆型渦街流量計(jì)。防爆型流量計(jì)在設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中，采取了一系列特殊的防爆措施。例如，增加堅(jiān)固的隔爆外殼，將內(nèi)部可能產(chǎn)生電氣火花的部件與外部易燃易爆環(huán)境有效隔離；采用本質(zhì)安全電路，嚴(yán)格限制電路中的能量，確保即使在故障狀態(tài)下，也不會(huì)產(chǎn)生足以引發(fā)爆炸的能量。以煤礦井下通風(fēng)管道中的瓦斯氣體流量測(cè)量為例，通過(guò)安裝防爆型渦街流量計(jì)，能夠在保障安全的前提下，對(duì)瓦斯氣體流量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為礦井通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支持，有效降低瓦斯爆炸等安全事故的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，切實(shí)保障人員生命安全與設(shè)備財(cái)產(chǎn)安全。

在渦街流量計(jì)選型這一復(fù)雜過(guò)程中，需要細(xì)致入微地分析測(cè)量介質(zhì)特性、管道參數(shù)、使用環(huán)境以及系統(tǒng)需求等多方面因素。只有將這些因素進(jìn)行綜合權(quán)衡，如同精心調(diào)配一幅精密的拼圖，才能選出最契合實(shí)際工況的渦街流量計(jì)。如此，方能讓渦街流量計(jì)在流量測(cè)量工作中充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，為工業(yè)生產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)持續(xù)提供可靠的數(shù)據(jù)支持，助力各行業(yè)的高效、穩(wěn)定發(fā)展。