智能渦街流量(liang)計工作原理與(yu)結構
1. 工作原理(li)
　　智能渦街流量(liàng)計是在流體中(zhong)設置旋渦發生(sheng)體（阻流體），從旋(xuan)渦發生體兩側(ce)交替地産生有(yǒu)規則的旋渦，這(zhe)種旋渦稱爲卡(kǎ)曼⚽渦街，如圖1所(suǒ)示。旋渦🐆列在旋(xuán)渦發生體下遊(you)非對稱地排列(liè)。設旋渦的發生(shēng)頻☂️率爲f，被測介(jie)質來流的平均(jun1)速💞度爲U，旋渦發(fa)生體迎㊙️面寬度(dù)爲d，表體通徑爲(wei)D，根據卡曼渦街(jiē)原理，有如下關(guān)系式
f=SrU1/d=SrU/md （1）
式中U1--旋渦(wō)發生體兩側平(píng)均流速，m/s；
Sr--斯特勞(láo)哈爾數；
m--旋渦發(fa)生體兩側弓形(xing)面積與管道橫(héng)截面面積之比(bi)

管道内體積流(liu)量qv爲
qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr (2)
K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1 (3)
式中 K--流量(liàng)計的儀表系數(shù)，脈沖數/m3（P/m3）。
　　K除與旋(xuan)渦發生體、管道(dào)的幾何尺寸有(you)關外，還與斯特(tè)勞哈爾數㊙️有關(guān)。斯特勞哈爾數(shu)爲無量綱參數(shu)，它與旋🔴渦發生(sheng)體🔞形狀及雷諾(nuò)數有關，圖2所示(shi)爲圓柱狀旋渦(wō)✏️發生體的斯特(te)勞哈爾數與管(guǎn)道雷諾數的關(guān)系圖。由圖可見(jiàn)，在ReD=2×104～7×106範圍内，Sr可視(shì)爲常數，這是儀(yi)表🐉正常工作範(fan)圍。當測量氣體(tǐ)流量時，VSF的流量(liàng)計算式🐇爲

　　圖2 斯(si)特勞哈爾數與(yu)雷諾數關系曲(qǔ)線式中 qVn，qV--分别爲(wèi)标準狀态☔下（0oC或(huò)20oC，101.325kPa）和工況下的體(ti)積流量，m3/h；
Pn，P--分别爲(wèi)标準狀态下和(he)工況下的絕對(dui)壓力，Pa；
Tn，T--分别爲标(biao)準狀态下和工(gōng)況下的熱力學(xue)溫度，K；
Zn，Z--分别爲标(biāo)準狀态下和工(gōng)況下氣體壓縮(suo)系數。
　　由上式可(kě)見，VSF輸出的脈沖(chòng)頻率信号不受(shou)流體物性和❗組(zu)㊙️分變化的影響(xiǎng)，即儀表系數在(zài)一定雷諾數範(fan)🌈圍内僅與旋渦(wo)發生體及管道(dào)的形狀尺寸等(děng)有關。但是作爲(wei)流量計在物♌料(liào)平衡及能源計(ji)量中需檢測質(zhì)量流量，這時流(liu)量計的輸出信(xìn)号應📐同時監測(ce)體積流量和流(liú)體密度，流體物(wu)性和組分對流(liú)量計量還是有(yǒu)直接🌈影響的。
2. 結(jié)構
　　VSF由傳感器和(hé)轉換器兩部分(fèn)組成，如圖3所示(shì)。傳感器包括旋(xuan)渦發生體（阻流(liú)體）、檢測元件、儀(yi)表表體等；轉換(huàn)器包括前置放(fang)大器、濾波整形(xing)電路、D／A轉換電路(lu)、輸出接口電路(lù)、端子、支架和防(fáng)護罩等。近🈲年來(lai)智能式流量計(jì)還把微處理器(qì)、顯示通訊及其(qi)他💯功能模塊💰亦(yi)裝在轉換器内(nèi)。

圖3 渦(wo)街流量計
（1）旋渦(wō)發生體
　　旋渦發(fā)生體是檢測器(qì)的主要部件，它(ta)與儀表的流量(liang)特性（儀表系數(shu)、線性度、範圍度(du)等）和阻力特性(xing)（壓力損失）密切(qie)相關，對它的要(yào)求如下。
1） 能控制(zhì)旋渦在旋渦發(fa)生體軸線方向(xiàng)上同步分離；
2） 在(zài)較寬的雷諾數(shu)範圍内，有穩定(ding)的旋渦分離點(dian)，保持恒定的斯(sī)特勞哈爾數；
3） 能(neng)産生強烈的渦(wō)街，信号的信噪(zao)比高；
4） 形狀和結(jié)構簡單，便于加(jia)工和幾何參數(shù)标準化，以💯及各(ge)種檢測🚩元件的(de)安裝和組合；
5） 材(cái)質應滿足流體(ti)性質的要求，耐(nài)腐蝕，耐磨蝕，耐(nai)溫度變化；
6） 固有(you)頻率在渦街信(xin)号的頻帶外。
　　已(yǐ)經開發出形狀(zhuang)繁多的旋渦發(fa)生體，它可分爲(wèi)單旋📱渦發生👄體(tǐ)和多旋渦發生(sheng)體兩類，如圖4所(suo)示。單旋渦發生(sheng)體的基本形有(yǒu)圓柱、矩形柱和(he)三角柱，其他形(xíng)狀皆♋爲這些基(ji)本形的變形。三(san)角柱形旋渦發(fa)生體是應用最(zui)廣泛的一種，如(ru)圖5所示。圖中D爲(wèi)儀表口🌈徑。爲提(ti)高渦街強度和(hé)穩定性，可采用(yong)多旋渦發生體(ti)，不過它的應用(yòng)并不普遍。

⑵智能(néng)渦街流量計檢(jiǎn)測元件
流量計(jì)檢測旋渦信号(hao)有5種方式。
1） 用設(she)置在旋渦發生(shēng)體内的檢測元(yuán)件直接檢測發(fa)生體🚶‍♀️兩側🈲差壓(yā)；
2） 旋渦發生體上(shàng)開設導壓孔，在(zài)導壓孔中安裝(zhuāng)檢測元件檢測(cè)發生體兩側差(cha)壓；
3） 檢測旋渦發(fā)生體周圍交變(biàn)環流；
4） 檢測旋渦(wo)發生體背面交(jiāo)變差壓；
5） 檢測尾(wěi)流中旋渦列。
　　根(gen)據這5種檢測方(fāng)式，采用不同的(de)檢測技術（熱敏(min)、超聲、應力、應變(bian)、電容、電磁、光電(dian)、光纖等）可以構(gòu)成不同類型的(de)VSF，如表1所示。 表🈲1 旋(xuán)渦發生體和檢(jian)測方式一覽表(biǎo)

⑶ 轉換器
　　檢測元(yuán)件把渦街信号(hào)轉換成電信号(hao)，該信号既微弱(ruo)又含有不同成(chéng)分的噪聲，必須(xū)進行放大、濾波(bo)、整形等🐉處理才(cai)能得出與流🈚量(liang)成比例的脈沖(chong)信号。
轉換器原(yuan)理框圖如圖6所(suo)示。

圖6 轉換器原(yuan)理框圖⑷ 儀表表(biǎo)體
儀表表體可(ke)分爲夾持型和(he)法蘭型，如圖7所(suǒ)示。
　　智能渦街流(liu)量計主要存在(zài)的問題 主要有(yǒu)：①指示長期不🧑🏾‍🤝‍🧑🏼準(zhun)💚；②始終無指示；③指(zhǐ)示大範圍波動(dong)，無法讀數；④指示(shì)不回零🈲；⑤小流量(liang)時無指示；⑧大流(liu)量時指示還可(kě)以🤩，小流量時指(zhǐ)示🛀不準；⑦流量變(bian)化時指示變化(hua)跟不上；⑧儀表K系(xì)數無法确定✊，多(duō)處資料均不一(yī)緻。
分析及解決(jue)方法
總結引起(qi)這些問題的主(zhu)要原因，主要涉(shè)及到以下方面(miàn)：
1、選型方面的問(wèn)題。有些渦街傳(chuan)感器在口徑選(xuan)型上或者在設(she)計選型之後由(you)于工藝條件變(biàn)動，使得選擇大(da)了―個規格，實際(jì)選型應選擇盡(jìn)可能小的口徑(jing)，以提高測量精(jīng)🤟度，這方面的原(yuan)因主要同問題(ti)①、③、⑥有關。比如，一條(tiao)渦街管線設計(ji)上供📞幾個設備(bèi)使用，由于🧡工藝(yi)部分設備有時(shí)候不使用，造成(cheng)目🚩前實際使用(yong)流量減小，實際(jì)使用造成原設(she)🐪計選型口徑過(guò)大，相☎️當于提高(gao)了可測的流量(liàng)🔴下限，工藝管道(dao)小流量時指示(shi)無法保證，流量(liang)大時還可以使(shi)用，因爲如果要(yao)重新改造🌈有時(shi)候難度太大．工(gōng)藝條件的變動(dong)隻是臨時的。可(ke)結合參數的重(zhòng)🐉新整定以提高(gao)指示正确率。
2、安(ān)裝方面的問題(tí)。主要是傳感器(qì)前面的直管段(duàn)長度不夠，影✨響(xiǎng)測量精度，這方(fāng)面的原因主要(yao)同問題①有關。比(bi)如：傳感🚩器前面(miàn)直管段明顯不(bú)足，由于FIC203不用于(yú)計量，僅僅用于(yú)控制，故目前的(de)精度可以使用(yong)相當于降級使(shi)用。
3、參數整定方(fāng)向的原因。由于(yu)參數錯誤，導緻(zhì)儀表指示有誤(wù)．參數㊙️錯誤使得(dé)二次儀表滿度(du)頻率計算錯誤(wù)，這方面的原因(yīn)主📧要同問題①、③有(you)關。滿度頻率相(xiang)差不多的✨使得(dé)指示長期不準(zhǔn)，實際滿度頻率(lü)大幹計算的滿(mǎn)度頻率的使得(dé)指示大範圍波(bō)動，無法讀數，而(ér)資料上參數的(de)不一緻性又影(yǐng)響了參數的最(zui)終确定，最終通(tong)🔅過重新标定結(jié)合相互比較确(que)定了參數，解決(jue)了這一問題。
4、二(èr)次儀表故障。這(zhè)部分故障較多(duo)，包括：一次儀表(biao)電路闆有斷線(xian)💁之處，量程設定(ding)有個别位顯示(shi)壞，K系數設定有(yǒu)個别位顯示壞(huài)，使👅得無法确定(dìng)量程設定以⭐及(jí)K系數設定，這部(bu)分原因主要向(xiang)問題①、②有關。通過(guò)修複相應的🐪故(gù)障，問題得以解(jie)決。
5、四路線路連(lián)接問題。部分回(huí)路表面上看線(xian)路連接很好，仔(zai)🔅細檢查，有的接(jie)頭實際已松動(dòng)造成回路中🧑🏽‍🤝‍🧑🏻斷(duan)，有的接頭雖連(lian)接很緊但由于(yú)副線問題緊固(gu)螺釘卻緊固在(zai)了線皮上，也使(shǐ)得回路中斷，這(zhe)部分原因主要(yào)同問題②有關。
6、二(èr)次儀表與後續(xù)儀表的連接問(wen)題。由于後續儀(yí)表的問題或者(zhe)由于後續儀表(biǎo)的檢修，使得二(er)次儀表的mA輸出(chu)回路中🌈斷，對于(yu)這類型的二次(ci)儀表來說，這部(bu)分原因主要🐪同(tóng)問題②有關。尤⭕其(qí)是對于後續的(de)記錄儀，在記錄(lu)儀長期損壞無(wú)法㊙️修複的情況(kuang)下，一定🐕要注意(yì)短接二次儀表(biǎo)的輸出。
7、由于二(er)次儀表平軸電(dian)纜故障造成回(huí)路始終無指示(shì)。由于長期🌈運行(háng)，再加上受到灰(huī)塵的影響，造成(chéng)平軸電纜故障(zhàng)，通過清洗或者(zhe)更換平軸電線(xiàn)，問題得以解決(jué)。
8、對于問題⑦主要(yao)是由于二次儀(yí)表顯示表頭線(xiàn)圈固定螺絲松(song)，造成表頭下沉(chén)，指針與表殼摩(mo)擦大，動作不靈(líng)🔞，通過調整表頭(tou)并重新固定，問(wen)題相應解決。
9、使(shi)用環境問題。尤(yóu)其是安裝在地(dì)井中的傳感器(qi)部分，由于環境(jing)濕度大，造成線(xian)路闆受潮，這部(bù)分原因主要同(tong)問題①、②有✊關。通過(guò)相應的技改措(cuo)施，對部分環境(jing)濕度大的傳感(gǎn)器重新作了把(bǎ)探頭部分與轉(zhuǎn)換部分分離處(chù)理，改用🏃‍♂️了分離(li)型傳感器，故善(shan)了工作📧環境，日(ri)前這部分儀表(biao)運行良好。
10、由于(yú)現場調校不好(hao)，或者由于調校(xiào)之後的實際情(qíng)況的再🛀🏻變動。由(yóu)于現場振動噪(zào)聲平衡調整以(yi)及靈⛷️敏度🚶調整(zheng)不好．或者由于(yu)調整之後運行(hang)一段時間之後(hou)現場情況🌈的再(zài)變動，造成指示(shì)問題、這部分原(yuán)因主要同問題(ti)④、⑤有關。使用示波(bō)器，加上結合工(gong)藝運行情況，重(zhòng)新調整。

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