渦街流量計 在(zài)指定的流動條(tiao)件下，一部分流(liú)體動能會轉化(hua)爲⚽流體🧑🏽‍🤝‍🧑🏻振動，其(qi)振動頻率與流(liu)速（流量）有确定(ding)的比例關系，依(yi)據這種原理工(gong)作的流量計 稱(cheng)爲流體振動流(liu)量計。目前流體(ti)振動流量計有(you)三類：渦街流量(liàng)計、旋進（旋渦進(jìn)動）流量計和射(she)流流量計。渦街(jie)流量計具有以(yi)下一些特點：
①輸(shu)出爲脈沖頻率(lǜ)，其頻率與被測(cè)流體的實際體(tǐ)積🏃🏻流量成💘正比(bi)，不受流體組分(fèn)、密度、壓力、溫度(dù)的影響；
②測量範(fàn)圍寬，一般範圍(wéi)度可達10：1以上；
③精(jīng)度爲中上水平(píng)；
④無可動部件，可(ke)靠性高；
⑤結構簡(jiǎn)單牢固，安裝方(fang)便，維護費較低(di)；
⑥應用範圍廣泛(fan)，可适用液體、氣(qì)體和蒸汽。　　
工作(zuo)原理
    在流體中(zhong)設置旋渦發生(shēng)體（阻流體），從旋(xuán)渦發生體兩側(cè)交😘替地産生有(yǒu)規則的旋渦，這(zhe)種旋渦稱爲卡(ka)曼渦街（見圖1），旋(xuan)渦列在旋渦發(fā)生體下遊非對(duì)稱地排列。根據(jù)卡曼渦街原🥵理(li)，有如下關系式(shì)：

　　式中，m爲旋渦發(fā)生體兩側弓形(xing)面積與管道橫(heng)截面面積之比(bǐ)；D爲表體通徑；d爲(wei)旋渦發生體迎(ying)面寬度；f爲旋渦(wō)的發生頻率；U1爲(wèi)旋渦發生體兩(liǎng)側平均流速；Sr爲(wei)斯特勞哈爾數(shu)；U爲被測介質流(liu)的平均速度。

圖(tu)1  卡曼渦街

管道(dao)内體積流量qv爲(wei)：

式中， K爲流量計(jì)的儀表系數，單(dan)位爲脈沖數/m3。

　　K除(chú)與旋渦發生體(tǐ)、管道的幾何尺(chi)寸有關外，還與(yǔ)斯特勞哈💋爾數(shu)🔴有關。斯特勞哈(hā)爾數爲無量綱(gang)參數，它與旋渦(wo)發生體形狀及(jí)雷諾數有關，圖(tu)2爲圓柱狀旋㊙️渦(wo)發生體的斯特(tè)勞哈爾數與管(guan)道雷諾數的關(guan)系圖。由圖2可👌見(jiàn)，在ReD=2×104～7×106的範圍内，Sr可(ke)視爲常數，這🔱是(shi)儀表正⛹🏻‍♀️常工作(zuo)範圍。當測量氣(qi)體流量時，渦街(jiē)流量計的流量(liang)計算式爲♍：

　　式中(zhōng)，qVn、qV分别爲标準狀(zhuang)态下（0℃或20℃，101.325kPa）和工況(kuang)下的體積流量(liàng)☂️； Pn、P分别爲标🔞準狀(zhuang)态下和工況下(xià)的絕對壓力；Tn、T分(fen)别爲标準狀态(tài)下和工況下的(de)熱力學溫度；Zn、Z分(fen)别爲标準狀态(tai)下和工況下氣(qì)體壓縮系數。

圖(tu)2  斯特勞哈爾數(shù)與雷諾數關系(xi)曲線

　　由式（4）可見(jiàn)，渦街流量計輸(shu)出的脈沖頻率(lü)信号不受流體(tǐ)物性和組分變(biàn)化的影響，即儀(yí)表系數在一定(ding)雷諾⭕數範圍内(nèi)僅與旋渦發生(sheng)體及管道的形(xing)狀尺寸等有🈲關(guān)。但是在物料平(píng)衡及能源計量(liàng)中需檢測質量(liàng)流量，這時流量(liang)計應同時監測(cè)體積流量和流(liu)🔆體密度，流體物(wù)性和組分就會(hui)對流量計量産(chan)生直接影響。

　　渦(wō)街流量計由傳(chuan)感器和轉換器(qi)兩部分組成，如(rú)圖3所💰示。傳♉感♊器(qì)包括旋渦發生(sheng)體（阻流體）、檢測(cè)元件、儀表表體(ti)等；轉換器包括(kuo)前置放大器、濾(lǜ)波整形電路、DAC、輸(shu)出接口電路、端(duan)子、支架和防護(hù)罩等。近年來智(zhì)能式流量計還(hái)把微處理器、顯(xian)示通信及其他(ta)功能模塊裝在(zai)轉換器内。

圖3  渦(wō)街流量計

在現(xiàn)場中的應用

1 現(xian)場應用

　　渦街流(liú)量計适用的流(liu)體廣泛，但不适(shì)用于低雷諾數(shù)（ReD≤2×104）流體。因爲在低(dī)雷諾數時，斯特(te)勞哈爾數随着(zhe)雷諾數🏃‍♀️而變，儀(yi)表線性度變差(cha)。同時，含固體微(wēi)粒的流體對旋(xuan)渦發生體的沖(chòng)刷會産生噪聲(shēng)，其含有的短纖(xiān)維若纏繞在旋(xuan)渦發生體上将(jiang)改變儀💚表系數(shù)。

渦街流量計在(zai)混相流體中的(de)應用如下：

　　①可用(yong)于含分散、均勻(yún)的微小氣泡，但(dan)容積含氣率應(yīng)小于7%～10%的🐪氣、液兩(liǎng)相流，若容積含(han)氣率超出2%就應(ying)對儀表系數進(jin)行修正。

　　②可用于(yú)含分散、均勻的(de)固體微粒，含量(liàng)不大于2%的氣固(gu)🔴、液固‼️兩🌐相🙇‍♀️流。

　　③可(kě)用于互不溶解(jiě)的液液（如油和(hé)水）兩組分流等(deng)。

　　脈動流和旋轉(zhuan)流會對渦街流(liu)量計産生嚴重(zhong)影響。如果脈動(dòng)頻率與渦街頻(pín)率頻帶合拍可(ke)能引起諧振，破(po)👄壞正常工作和(hé)設備🌈，使渦街信(xin)号産生“鎖定（Lock-in）”現(xiàn)✉️象，這時信号會(huì)固定于🐕某一頻(pin)率。“鎖定”與脈動(dong)幅值🐇、旋渦發生(shēng)體形狀及堵塞(sāi)比等有關。

　　渦街(jie)流量計的精度(du)對于液體大緻(zhi)在±0.5%R～±2%R之間，對于氣(qi)體在±l%R～±2%R之間，重複(fú)性一般爲  0.2%～0.5%。由于(yú)渦街流量計的(de)儀表系數較低(dī)，頻率分辨率低(di)，口徑愈大精度(dù)愈低，故儀表口(kou)徑不宜過大（DN300以(yǐ)下）。

　　範圍度寬是(shì)渦街流量計的(de)特點，但重要的(de)一點是量程下(xià)限✍️的流量數值(zhí)。一般液體平均(jun)流速下限爲0.5m/s，氣(qi)體👌爲4～5m／s。渦街流💘量(liàng)計🔱的正常流量(liang)在正常測量範(fàn)圍的1/2～2/3處。

　　渦街流(liú)量計的優點是(shì)儀表系數不受(shou)測量介質物性(xing)的影響，可🐪以由(yóu)一種典型介質(zhi)推廣到其他介(jie)質上。但由于液(yè)、氣的流速範圍(wei)差别很大，導緻(zhì)頻率範圍亦差(cha)别很大。處理渦(wō)街信号的放大(dà)器電路中，濾波(bō)器的通帶不同(tong)，電路參數亦不(bu)同，因此，同一電(dian)路參數不能用(yong)于測量不同💯介(jie)質。

　　另外，氣體和(hé)液體的密度差(cha)别很大，而旋渦(wō)分離時産生的(de)信😘号強度與密(mì)度成正比，因此(ci)信号強度差别(bié)亦很大。液、氣放(fàng)大器電路的增(zēng)益、觸發靈敏度(du)等皆不相同，壓(yā)電電荷差别大(da)，電荷放大器的(de)參數也不相同(tóng)。即使同爲氣體(ti)（或液體、蒸汽），随(suí)着🙇‍♀️介質壓力、溫(wēn)度、密度不同，使(shi)用的流量範圍(wei)不同，信号強度(du)亦不同，電路參(can)數同樣要改變(bian)。因此，一台渦街(jie)流量計不經硬(ying)件或軟件修改(gǎi)，改變使用介質(zhi)或改變儀表🌂口(kǒu)徑是不可行的(de)。

2 安裝注意事項(xiang)
　　渦街流量計屬(shu)于對管道流速(sù)分布畸變、旋轉(zhuǎn)流和流動脈動(dòng)等敏感的流量(liang)計，因此，對現場(chǎng)管道安裝條件(jian)應充分重視，嚴(yan)格遵✏️照使用說(shuo)明書執行。
　　渦街(jiē)流量計可安裝(zhuang)在室内或室外(wài)。如果安裝在地(dì)井裏🐇，爲防止被(bèi)水淹沒，應選用(yong)涎水型傳感器(qì)。傳感器在管道(dao)上可以水平、垂(chuí)直或傾斜安裝(zhuang)，但測量液體和(he)氣體時爲防止(zhǐ)氣泡和液滴的(de)幹擾，要注意安(ān)裝位置（見圖4）。

圖(tú)4  測量含液體和(he)含氣液體的流(liú)量儀表安裝
渦(wō)街流量計必須(xū)保證上、下遊直(zhí)管段有必要的(de)長度✍️（見圖5）。

圖5  渦(wo)街流量計對上(shang)、下遊直管段長(zhang)度的要求

　　在圖(tú)5中，a爲一個90°彎頭(tóu)，b 爲同心擴管，c爲(wèi)同心收縮全開(kāi)閥門，d爲不同平(ping)面兩個90°彎頭，e爲(wei)調節閥半開閥(fa)門，f爲同一平面(miàn)兩個90°彎頭。

傳感(gan)器與管道的連(lian)接如圖6所示，在(zai)與管道連接時(shí)要🈲注意⛷️以下問(wèn)題。

圖6  傳感器與(yǔ)管道的連接

　　① 上(shàng)、下遊配管内徑(jing)D與傳感器内徑(jing)D’相同，其差異滿(mǎn)足下述條件：    0.95D≤D’≤1.1D；

　　② 配(pèi)管應與傳感器(qi)同心，同軸度應(yīng)小于0.05D’；

　　③ 密封墊不(bú)能凸入管道内(nei)，其内徑可比傳(chuan)感器内徑大☁️1～2mm；

　　④ 如(rú)需斷流檢查與(yu)清洗傳感器，應(ying)設置旁通管道(dào)（見圖7）；

圖7  旁通管(guǎn)道示意圖

　　⑤ 減小(xiao)振動對渦街流(liu)量計的影響應(yīng)該作爲渦街流(liú)量計現場安裝(zhuāng)的一個突出問(wèn)題來關注。首先(xian)，在選擇傳感器(qi)安裝場所時盡(jìn)量注意避開振(zhen)動源；其次💜，采用(yòng)彈性軟管連接(jiē)在小口徑中可(ke)以考慮；第三，加(jia)裝管道支撐物(wu)是有效的減振(zhèn)方法。

　　電氣安裝(zhuang)應注意傳感器(qì)與轉換器之間(jian)采用屏蔽電纜(lǎn)或低噪聲電纜(lan)連接，其距離不(bu)應超過使用說(shuo)明書的規定。布(bu)線時應遠離強(qiang)功率電源線，盡(jin)量用單獨金屬(shǔ)套管保護。應遵(zūn)循“一點接地”原(yuán)則，接地電阻應(ying)小于10Ω。整體型和(hé)分離型都應在(zai)傳感器側接地(di)，轉換器外殼⁉️接(jie)地點應與傳感(gǎn)器“同地”。

3 現場常(chang)見故障現象、原(yuan)因及排除方法(fa)
渦街流量計有(you)多種檢測方式(shì)，傳感器和測量(liàng)電路差别🤟也較(jiao)大，但渦街流量(liàng)計常見的故障(zhang)有共性。
結語

　　在(zai)衆多的流量計(ji)中，渦街流量計(jì)的購置費低于(yu)質量式、電磁式(shi)、容積式等類型(xing)，而安裝、運行、維(wei)護費低于節流(liú)式⭕、容積式、渦輪(lun)式等類型，是一(yī)種經濟性較好(hǎo)、比較實用的流(liu)量計。渦街流量(liang)計結構簡單牢(láo)固🌏，安裝維護🏃🏻方(fāng)便，尤其适用于(yu)冶煉廠、化工👌廠(chang)、輸油管道等工(gōng)業現場的使用(yòng)。