丙烷脫氫獲取丙烯的生產(chǎn)工藝，因其原料、產(chǎn)品單一，投 資低而收率高等優(yōu)勢，越來越受到各個廠家的重視。在目前 已經(jīng)投產(chǎn)的丙烷脫氫裝置中，主要有美國 UOP 公司的移動床 反應(yīng)器、催化劑連續(xù)再生的 Oleflex 工藝和美國 Lummus 公司 采用的固定床反應(yīng)器的 Catofin 工藝 [1]。這兩項工藝技術(shù)成熟 可靠，均已實現(xiàn)工業(yè)化且各具特點。本裝置由北京寰球工程 公司承擔設(shè)計，采用 UOP 公司的 Oleflex 負壓生產(chǎn)技術(shù)、催化 劑連續(xù)再生工藝。催化劑的循環(huán)動力主要來自于催化劑自身 重力流流動和提升氫氣流量，根據(jù)本裝置介質(zhì)干凈和對壓力 損失要求比較嚴格的特點，結(jié)合渦街流量計高精度、高可靠性、 價格便宜、使用場所要求不高的特點，故選用蒸汽渦街流量計作 為本裝置催化劑及氫氣的流量測量。

 

1 渦街流量計結(jié)構(gòu)特點和工作原理 

 

1.1 結(jié)構(gòu)特點 

渦街流量計是一種速度式流量計，根據(jù)卡門渦街原理來 測量氣體、蒸汽或液體的體積流量。主要用于工業(yè)管道介質(zhì) 流體的流量測量，能夠測量氣體、液體、蒸汽等多種介質(zhì)。 其特點是壓力損失小，量程范圍大，精度高，在測量工況體 積流量時幾乎不受流體密度、壓力、溫度、黏度等參數(shù)的影響。 無可動機械零件，因此可靠性高，維護量小，儀表參數(shù)能長 期穩(wěn)定。 

 

1.2 工作原理 

渦街流量計由漩渦發(fā)生體、頻率檢測器、信號轉(zhuǎn)換器等 組成，輸出4~20mADC 信號或脈沖電壓信號。其工作原理是 在流體中設(shè)置漩渦發(fā)生體，從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地產(chǎn)生有 規(guī)則的漩渦，這種漩渦稱為卡門渦列，如圖1卡門渦列示意圖 所示，漩渦列在漩渦發(fā)生體下游非對稱地排列 [2]。 根據(jù)大量實驗證明，漩渦發(fā)聲體單側(cè)漩渦產(chǎn)生的頻率 f、 流速 v、直徑 d 之間有如下關(guān)系 ：

 f=Sr×v/d （1）

式（1）中：Sr 為斯特勞哈爾數(shù)。由于 Sr 是雷諾數(shù)的函數(shù)， 由此得到 ：

 Qv=A。×V=A。×d/Sr×f=Σf （2）

式（2）中 ：A。為流通截面積 ；Σ 為儀表常數(shù)。 根據(jù)上式可以知道，當斯特勞哈爾數(shù) Sr 為常數(shù)時，流量 Qv 與單側(cè)漩渦產(chǎn)生的頻率 f 成正比關(guān)系。 所以，使用檢測元件測出漩渦的頻率，就可以算出流體 的流量。

1.3 漩渦發(fā)聲體 

常見的漩渦發(fā)聲體有圓柱形、T 柱形、三角形等。圓柱形 漩渦發(fā)聲體的斯特勞哈爾數(shù)較大，穩(wěn)定性也強，壓力損失小， 但漩渦度較低 [3]。T 柱形漩渦發(fā)聲體的穩(wěn)定性高，漩渦強度大， 但壓損較大。三角形漩渦發(fā)聲體的壓力損失適中，漩渦強度 較大，穩(wěn)定性也好，使用較多。UOP 丙烷脫氫工藝裝置的渦 街流量計多使用在氫氣介質(zhì)環(huán)境下，對壓力損失要求比較嚴 格，故選用的基本都是三角形漩渦發(fā)聲體。 

 

2 渦街流量計安裝注意事項 

1）渦街流量計傳感器應(yīng)該保證盡量水平或垂直安裝在與 公稱通徑相應(yīng)的管道上，如果非得垂直安裝時，流體的流向 應(yīng)自下而上。 

2）渦街流量計在用作流量調(diào)節(jié)時，應(yīng)將渦街流量計的傳 感器安裝在調(diào)節(jié)閥的前面，否則在小流量時，調(diào)節(jié)閥產(chǎn)生的 射流會對氣體渦街流量計的測量產(chǎn)生影響，會出現(xiàn)閥門開小，流 量反而增大的現(xiàn)象。 

3）前后直管段要求流量計在安裝時，其上游和下游應(yīng) 配置一定長度的直管段，其長度應(yīng)滿足安裝的要求。流量計 上游要保證有 10D~35D 的直管段，流量計下游直管段應(yīng)大于5D，上游直管段的長短，根據(jù)上游管線是否有直角彎、擴大管、 縮徑管而定。 4）防震安裝。管道的強烈震動會對渦街流量計的測量產(chǎn) 生一定的影響，故渦街流量計應(yīng)盡量避免安裝在強烈震動的 管道上，特別是橫向振動，以免影響測量精度。若必須安裝 在存在震動的管道上時，可以采取下面的方法來減少震動引 起的干擾 ：在管道適當?shù)奈恢迷O(shè)置固定支架、導向支架、滑 動支架或限位裝置，必要時設(shè)置減振器或阻尼器，達到降低 振動噪聲目的。 5）測量高溫介質(zhì)時的安裝。根據(jù)工藝介質(zhì)操作溫度大于 100℃時，可選用分體式渦街流量計，傳感器側(cè)裝或朝下安裝。 工藝管線做保溫時，保溫不超過儀表標記的非常大保溫截至線， 避免由于高溫的原因造成傳感器內(nèi)電氣元件故障。 6）連接傳感器的專用電纜盡可能遠離強電磁場，決不允 許與高壓電纜平行敷設(shè)。渦街流量計表頭格蘭接線做好防水、 防潮處理，防止電氣元件損壞。 

 

3 常見故障分析及處理方法 

由于渦街流量計流量信號很弱，屬于毫伏級、微安級或 更低。這些微弱的信號，有的還要用較長的分體式電纜送到 儀表的檢測放大器，中間耗損很大。同時由于儀表安裝的現(xiàn) 場都在裝置內(nèi)，供電電纜密集，大功率的電力設(shè)備啟動頻繁， 在周圍產(chǎn)生強大的電磁場，導致渦街流量計電源不穩(wěn)并對流 量信號產(chǎn)生干擾，直接影響變送器的流量測量 [4]。 

 

3.1 故障現(xiàn)象：測量值波動大 

（1）分析原因：阻尼時間設(shè)置過小或者靈敏度值設(shè)置過大。 （2）解決辦法 ：設(shè)置 setup—電流輸出 current output— 阻尼 output damping 默認3s，在不影響安全操作的前提下，可 以適當增大阻尼時間。另外設(shè)置菜單中還有靈敏度值，值越高 越靈敏，值越低越遲鈍。另外渦街小流量切除 LF-cut off 推薦 采用默認值0和50%，這個50% 意思是如果切除值設(shè)了10kg/ h，那么當流量低于該值時會被切掉，然后再重新超過10kg/h 的50% 也就是15kg/h 以上才會重新顯示，防止流量來回在小 流量切除值附近震蕩。 

 

3.2 故障現(xiàn)象：渦街小流量測不到 

（1）分析原因 ：靈敏度值設(shè)置過大。 （2）解決辦法 ：專家 Expert—輸入授權(quán)的密碼—傳感器 Sensor—傳感器調(diào)整 Sensor adjust—非常小流量系數(shù) min.flow. coefficient 可從11改為8到3。這個系數(shù)類似于靈敏度，值越 小越對小流量敏感，但太小3以下也容易引入干擾產(chǎn)生波動。 極個別小流量工況如果設(shè)為2、1、0還沒有流量顯示，可把傳 感器調(diào)整菜單中渦街非常小頻率設(shè)為0進行觀察。該步驟的所有 參數(shù)建議都采用默認，除非特殊情況工況的流量確實很小測 不到，可修改進行觀察。另外每次修改后，需要等待0.5min 才能生效產(chǎn)生新的測量值。 

 

3.3 故障現(xiàn)象：面板不亮或啟動異常 

（1）分析原因：通常是傳感器脖子內(nèi)圓形預放板故障導致， 偶爾變送器右邊腔室電源模塊也會引起上述現(xiàn)象，另外分體 式渦街傳感器四個端子的半圓形接線板進水或故障也會導致 上述現(xiàn)象。 （2）解決辦法 ：如果現(xiàn)場介質(zhì)溫度超過200℃，表頭必須 側(cè)裝或下裝，100℃以上則建議側(cè)裝或下裝，避免傳感器脖子 內(nèi)圓形預放板被燙壞。由于高溫和安裝等原因，圓形預放板 是相對容易壞的板件。使用排除法更換圓形預放板、電源模塊、 半圓形接線板。 

 

4 渦街流量計維護 

從裝置開工后的使用和維護來看，溫壓補償渦街流量計是一種結(jié) 構(gòu)簡單、測量精度高、校驗方便、故障低、易于維修的流量 測量表。但想要其保持可靠、長周期的使用還是要加強平時 的巡檢維護。 

（1）由于本裝置地理位置身處海島，空氣濕度較大，日 常多做巡檢時，如發(fā)現(xiàn)表內(nèi)有潮濕現(xiàn)象，要及時進行干燥處理。 建議在天氣干燥條件允許的情況下，將受潮儀表蓋打開，通 風透氣幾小時。 

（2）對于工藝管線振動較大地方，增加管道支撐等減震 措施，防止渦街流量計內(nèi)部元器件振松或脫落。 

 

5 結(jié)論

渦街流量計的檢測傳感器不直接接觸被測介質(zhì)，性能穩(wěn) 定，可靠性高，能夠長期運行，壓力損失較小，量程范圍大， 精度高，與采用了 UOP 工藝的丙烷脫氫裝置的介質(zhì)潔凈，壓 力和流量控制要求高的特點非常好契合，通過綜合實用性、經(jīng)濟 型的考慮，本裝置循環(huán)氫氣的流量測量，選用渦街流量計具有 廣泛的優(yōu)點。前期做好選型、正確規(guī)范安裝，做好設(shè)備的防水、 防潮措施，加上日常的維護保養(yǎng)，既減少儀表維護人員的工 作量，又能保證了裝置的平穩(wěn)運行。美國 UOP 公司的 Oleflex 工藝，選用了 Pt/A1203催化劑，又使用串聯(lián)的四個加熱爐和 四個絕熱式移動床，反應(yīng)器的操作溫度范圍600~650℃，操作 壓力 -0.01MPa 進行脫氫反應(yīng)。脫氫反應(yīng)為強吸熱反應(yīng)，循環(huán) 氫氣操作溫度較高，對渦街流量計的安裝與保溫有特殊的要 求，渦街流量計表頭要求側(cè)裝或垂直朝下安裝。