綜合分析渦街流量計(jì)技術(shù)水平

  渦街流量計(jì)按頻率檢出方式可分為：應(yīng)力式、應(yīng)變式、電容式、熱敏式、振動(dòng)體式、光電式及超聲式等。渦街流量計(jì)是屬于zui年輕的一類流量計(jì)，但其發(fā)展迅速，目前已成為通用的一類流量計(jì)。

  儀器儀表行業(yè)整體綜合技術(shù)水平達(dá)到80年代中期水平，微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)在儀器儀表產(chǎn)品中普遍采用，約15%的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了智能化，達(dá)到90年代水平;30%的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，達(dá)到80年代末期水平。綜合服務(wù)能力顯著提：可以承接30萬，那么本文主要介紹國內(nèi)渦街流量計(jì)發(fā)展現(xiàn)狀。國內(nèi)渦街流量計(jì)發(fā)展現(xiàn)狀：渦街流量計(jì)是在流體中安放一根非流線型游渦發(fā)生體，流體在發(fā)生體兩側(cè)交替地分離釋放出兩串規(guī)則地交錯(cuò)排列的游渦的儀表。國內(nèi)渦街流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)簡單牢固;（2）適用流體種類多;（3）精度較高;（4）范圍度寬;（5）壓損小。

國內(nèi)渦街流量計(jì)的缺點(diǎn)：

（1）不適用于低雷諾數(shù)測量;

（2）需較長直管段;

（3）儀表系數(shù)較低（與渦輪流量計(jì)相比）

（4）儀表在脈動(dòng)流、多相流中尚缺乏應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。

  國內(nèi)渦街流量計(jì)發(fā)展現(xiàn)狀經(jīng)過半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，可靠性研究與應(yīng)用已成為一門遍及各學(xué)科各行業(yè)的工程技術(shù)學(xué)科，已經(jīng)從電子產(chǎn)品的可靠性發(fā)展到機(jī)械和非電子產(chǎn)品的可靠性，從硬件的可靠性發(fā)展到軟件的可靠性，從重視可靠性統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)發(fā)展到強(qiáng)調(diào)可靠性工程試驗(yàn)，通過環(huán)境應(yīng)力篩選和可靠性強(qiáng)化的試驗(yàn)來暴露產(chǎn)品故障，提高產(chǎn)品的可靠性。

  據(jù)機(jī)械工業(yè)儀器儀表綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所石鎮(zhèn)山教授介紹，在實(shí)際使用中，用戶的反應(yīng)也主要是產(chǎn)品的穩(wěn)定可靠問題。可靠性研究和應(yīng)用在儀器儀表行業(yè)有著悠久的歷史和光榮傳統(tǒng)。1981年，原國家儀器儀表工業(yè)總局提出以ddz-2型溫度變送器、渦街流量計(jì)為典型進(jìn)行探索性的試驗(yàn)研究，開展可靠性考核試驗(yàn)工作，摸索可靠性應(yīng)用的方法、途徑、效果。

  通過改進(jìn)，溫度變送器可靠性指標(biāo)提高了1.6倍，調(diào)節(jié)器提高2.9倍。1986～1991年，原機(jī)械工業(yè)部先后發(fā)布“儀器儀表限期考核可靠性指標(biāo)”的通告，對(duì)儀器儀表的11個(gè)專業(yè)中的200多種產(chǎn)品納入部級(jí)考核范疇。通過這階段的實(shí)踐，形成儀器儀表可靠性方法、工作程序、技術(shù)規(guī)范等等一系列技術(shù)文件，為開展可靠性研究、試驗(yàn)與考核評(píng)定創(chuàng)造了條件。

  20世紀(jì)90年代，儀器儀表主要走引進(jìn)消化吸引再創(chuàng)新的途徑，重在引進(jìn)制造技術(shù)而沒有產(chǎn)品的設(shè)計(jì)技術(shù)，導(dǎo)致對(duì)可靠性的意識(shí)淡薄了。加之計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)代推行的可靠性做法已經(jīng)過時(shí)，國內(nèi)外新的可靠性理念、方法和工具發(fā)展很快，導(dǎo)致與國外正在縮小的差距又很快地被拉大了。

  2008年，渦街流量計(jì)報(bào)導(dǎo)*撰文《論述深入貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀》指出，目前裝備制造業(yè)發(fā)展滯后，產(chǎn)品可靠性差，成套能力弱的問題十分突出。必須盡快改變這種局面，提高重大裝備研發(fā)設(shè)計(jì)能力、制造能力和集成能力，發(fā)展重大成套裝備、高技術(shù)裝備和高技術(shù)產(chǎn)業(yè)所需裝備，推進(jìn)裝備制造業(yè)綠色化、信息化和國產(chǎn)化。2008年9月，國內(nèi)渦街流量計(jì)發(fā)展現(xiàn)狀中國儀器儀表管理學(xué)會(huì)一致通過了“關(guān)于成立儀器儀表可靠性國家實(shí)驗(yàn)室的建議”，認(rèn)為儀器儀表可靠性工作極需政府的政策導(dǎo)向和有力的扶持。

  采用渦輪進(jìn)行測量的流量計(jì)。它先將流速轉(zhuǎn)換為渦輪的轉(zhuǎn)速，再將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成與流量成正比的電信號(hào)。這種流量計(jì)用于檢測瞬時(shí)流量和總的積算流量，其輸出信號(hào)為頻率，易于數(shù)字化。圖中感應(yīng)線圈和*磁鐵一起固定在殼體上。當(dāng)鐵磁性渦輪葉片經(jīng)過磁鐵時(shí)，磁路的磁阻發(fā)生變化，從而產(chǎn)生感應(yīng)信號(hào)。信號(hào)經(jīng)放大器放大和整形，送到計(jì)數(shù)器或頻率計(jì)，顯示總的積算流量。同時(shí)將脈沖頻率經(jīng)過頻率－電壓轉(zhuǎn)換以指示瞬時(shí)流量。葉輪的轉(zhuǎn)速正比于流量，葉輪的轉(zhuǎn)數(shù)正比于流過的總量。渦輪流量計(jì)的輸出是頻率調(diào)制式信號(hào)，不僅提高了檢測電路的抗干擾性，而且簡化了流量檢測系統(tǒng)。它的量程比可達(dá)10:1，精度在±0.2%以內(nèi)。慣性小而且尺寸小的渦輪流量計(jì)的時(shí)間常數(shù)可達(dá)0.01秒。

  在歐洲和美國渦輪流量計(jì)是繼孔板流量計(jì)之后的第二個(gè)法定天然氣流量計(jì)，已經(jīng)發(fā)展為多品種、全系列，多規(guī)格，批量生產(chǎn)規(guī)模的天然氣流量計(jì)。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范亦十分完備，但亦有不足之處：對(duì)測量介質(zhì)潔凈度要求較高，使用期限受到限制。不過據(jù)國外使用部門稱：曾對(duì)240臺(tái)使用8~15年的流量計(jì)進(jìn)行周期檢定，發(fā)現(xiàn)儀表準(zhǔn)確度的偏移仍在規(guī)定范圍內(nèi)。另外，采用一種整流作用的整流器與渦輪流量傳感器耦合成結(jié)構(gòu)一體化的氣體渦輪流量計(jì)，在上游側(cè)阻流件為彎頭或有半開截止閥條件下，只需要2D直管段長度，對(duì)于城市用安裝空間窄小的，它是很突出的特點(diǎn)。

  渦輪流量計(jì)是速度式流量計(jì)中的主要種類,當(dāng)被測流體流過渦輪流量計(jì)傳感器時(shí)，在流體的作用下，葉輪受力旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速與管道平均流速成正比，同時(shí)，葉片周期性地切割電磁鐵產(chǎn)生的磁力線，改變線圈的磁通量，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，在線圈內(nèi)將感應(yīng)出脈動(dòng)的電勢(shì)信號(hào)，即電脈沖信號(hào)，此電脈動(dòng)信號(hào)的頻率與被測流體的流量成正比。

  各種流量計(jì)中渦輪流量計(jì)、容積式流量計(jì)和科氏質(zhì)量流量計(jì)是三類重復(fù)性、度的產(chǎn)品，而渦輪流量計(jì)又具有自己的特點(diǎn)，如結(jié)構(gòu)簡單、加工零部件少、重量輕、維修方便、流通能力大（同樣口徑可通過的流量大）和可適應(yīng)高參數(shù)（高溫、高壓和低溫）等。至今，這類流量計(jì)產(chǎn)品可達(dá)技術(shù)參數(shù)：口徑4-750mm，壓力達(dá)250MPa，溫度為-240-700℃，像這樣的技術(shù)參數(shù)其他兩類流量計(jì)則是難以達(dá)到的。

  渦輪流量計(jì)廣泛應(yīng)用于以下一些測量對(duì)象：石油、有機(jī)液體、無機(jī)液、液化氣、天然氣、煤氣和低溫流體等。在國外液化石油氣、成品油和輕質(zhì)原油等的轉(zhuǎn)運(yùn)及集輸站，大型原油輸送管線的首末站都大量采用它進(jìn)行貿(mào)易結(jié)算。在歐洲和美國渦輪流量計(jì)是僅次于孔板流量計(jì)的天然氣計(jì)量儀表，僅荷蘭在天然氣管線上就采用了2600多臺(tái)各種尺寸，壓力從0.8MPa到6.5MPa的氣體渦輪流量計(jì)，他們已成為優(yōu)良的天然氣流量計(jì)。 盡管渦輪流量計(jì)的優(yōu)良計(jì)量特性受到人們的青睞，可是給人的印象是由活動(dòng)部件，使用期短，在選用時(shí)不免躊躇，經(jīng)過人們的不懈努力，應(yīng)該情況大有改觀。 渦輪流量計(jì)作為zui通用的流量計(jì)，其產(chǎn)品已發(fā)展為多品種、全系列、多規(guī)格批量生產(chǎn)的規(guī)模。

  應(yīng)該指出，渦輪流量計(jì)除前述工業(yè)部門大量應(yīng)用外，在一些特殊部門亦得到廣泛應(yīng)用，如科研實(shí)驗(yàn)、國防科技、*，這些領(lǐng)域的使用恰好避開了其弱點(diǎn)（不適于長期連續(xù)使用），充分發(fā)揮其特點(diǎn)（高精度，重復(fù)性好，可用于高壓、高溫、低溫及微流量等條件）。在這些領(lǐng)域，大多是根據(jù)被測對(duì)象的特殊要求進(jìn)行專門的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，它們是儀表不進(jìn)行批量生產(chǎn)。

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