渦街(jie)流量計 在(zài)指定的流(liu)動條件下(xia)，一部分流(liú)體動能會(hui)轉化爲流(liu)💚體❗振動，其(qi)振動頻率(lü)與流速（流(liú)量）有确定(dìng)的比例關(guān)系，依據這(zhe)種原理工(gōng)作的流量(liàng)計 稱爲流(liu)體振動流(liu)量計。目前(qián)流體振動(dòng)流量計有(yǒu)三類🤟：渦街(jie)😍流量計、旋(xuan)進（旋渦進(jìn)動）流量計(ji)和射流流(liú)量計。渦街(jie)流量計具(jù)有以下🆚一(yī)些特點：
①輸(shu)出爲脈沖(chong)頻率，其頻(pín)率與被測(ce)流體的實(shí)際體積流(liu)量成正比(bi)，不受流體(ti)組分、密度(du)、壓力、溫度(du)的影響；
②測(cè)量範圍寬(kuan)，一般範圍(wei)度可達10：1以(yi)上；
③精度爲(wei)中上水平(píng)；
④無可動部(bù)件，可靠性(xìng)高；
⑤結構簡(jian)單牢固，安(ān)裝方便，維(wei)護費較低(di)；
⑥應用範圍(wei)廣泛，可适(shi)用液體、氣(qì)體和蒸汽(qi)。　　
工作原理(li)
    在流體中(zhōng)設置旋渦(wō)發生體（阻(zǔ)流體），從旋(xuán)渦發生體(tǐ)兩側交替(ti)地産生有(yǒu)規則的旋(xuán)渦，這種旋(xuan)渦稱爲卡(kǎ)曼渦街（見(jian)圖1），旋渦列(lie)👅在旋渦發(fa)生體下遊(yóu)非對稱地(di)排列。根♋據(jù)卡曼渦街(jiē)原理，有如(rú)下關系式(shì)：

　　式中，m爲旋(xuán)渦發生體(tǐ)兩側弓形(xíng)面積與管(guǎn)道橫截面(mian)面積👈之比(bi)；D爲表體通(tong)徑；d爲旋渦(wō)發生體迎(ying)面寬度；f爲(wèi)旋渦的發(fā)生頻率；U1爲(wei)旋渦發生(sheng)體兩側平(ping)均流速；Sr爲(wei)斯特勞哈(hā)爾數；U爲被(bèi)測介質流(liu)的平均🌈速(sù)度。

圖1  卡曼(man)渦街

管道(dao)内體積流(liú)量qv爲：

式中(zhōng)， K爲流量計(ji)的儀表系(xì)數，單位爲(wei)脈沖數/m3。

　　K除(chú)與旋渦發(fa)生體、管道(dào)的幾何尺(chi)寸有關外(wai)，還與斯特(te)勞哈爾數(shù)有關。斯特(tè)勞哈爾數(shù)爲無量綱(gāng)參數，它與(yǔ)旋渦發♉生(sheng)體形狀🛀及(ji)雷🈚諾數有(you)關，圖2爲圓(yuán)柱狀旋渦(wo)發生體的(de)斯特勞哈(hā)爾數與🎯管(guan)道雷諾數(shu)的關系圖(tu)。由圖2可見(jian)，在ReD=2×104～7×106的範❗圍(wei)内，Sr可視爲(wei)常數，這是(shi)儀表正常(chang)工作範圍(wei)。當測量氣(qì)體💞流量時(shi)，渦街流量(liang)計的流量(liàng)計算式爲(wei)：

　　式中，qVn、qV分别(bié)爲标準狀(zhuang)态下（0℃或20℃，101.325kPa）和(hé)工況下的(de)體積流量(liàng)； Pn、P分别爲标(biao)準狀态下(xià)和工況下(xia)的絕對壓(yā)力；Tn、T分别爲(wei)标準狀态(tai)下和🧑🏾‍🤝‍🧑🏼工況(kuang)✊下的熱力(li)學溫度；Zn、Z分(fèn)别爲标準(zhǔn)狀态下和(he)工況下氣(qi)體壓縮系(xì)數。

圖2  斯特(tè)勞哈爾數(shù)與雷諾數(shù)關系曲線(xiàn)

　　由式（4）可見(jiàn)，渦街流量(liàng)計輸出的(de)脈沖頻率(lü)信号不受(shou)流👅體物性(xìng)和組分變(biàn)化的影響(xiǎng)，即儀表系(xì)數在一定(dìng)雷諾數範(fan)圍内✔️僅與(yu)旋渦👄發生(shēng)體及管道(dao)的形狀尺(chi)寸等有關(guān)。但是在物(wu)料平衡及(ji)能源計量(liàng)中需檢測(cè)質量流量(liàng)，這時流量(liàng)計應同時(shi)監測體積(jī)流量和流(liú)體密度，流(liú)體物性和(he)組分就會(hui)對流量計(jì)量産生直(zhí)接影響。

　　渦(wo)街流量計(jì)由傳感器(qi)和轉換器(qì)兩部分組(zu)成，如圖3所(suo)示。傳感📞器(qì)包括旋渦(wō)發生體（阻(zǔ)流體）、檢測(ce)元件、儀⭐表(biao)表體等；轉(zhuǎn)換器包括(kuo)前置放大(dà)器、濾波整(zheng)形電路、DAC、輸(shu)出接口電(dian)路、端子、支(zhi)架和防護(hu)罩等。近年(nián)來智能式(shì)流量計還(hai)把微處理(lǐ)器、顯示通(tōng)信及其他(ta)功能模👣塊(kuài)裝在轉換(huàn)❤️器内。

圖3  渦(wo)街流量計(jì)

在現場中(zhong)的應用

1 現(xian)場應用

　　渦(wo)街流量計(ji)适用的流(liú)體廣泛，但(dàn)不适用于(yu)低雷諾數(shù)（ReD≤2×104）流體。因爲(wèi)在低雷諾(nuo)數時，斯特(tè)勞哈爾數(shù)随着雷諾(nuò)數而變，儀(yí)表線性度(du)變差。同時(shí)，含固體微(wei)粒的流體(ti)對旋☂️渦發(fa)生體的沖(chong)刷會産生(shēng)噪聲✏️，其含(hán)有的短纖(xian)維若纏繞(rao)在旋渦發(fā)生體上将(jiāng)改變儀表(biao)系數。

渦街(jiē)流量計在(zài)混相流體(tǐ)中的應用(yòng)如下：

　　①可用(yong)于含分散(sàn)、均勻的微(wei)小氣泡，但(dàn)容積含氣(qì)率應小于(yu)😘7%～10%的氣、液兩(liang)相流，若容(rong)積含氣率(lü)超出2%就應(ying)對儀表系(xì)數進行修(xiu)正。

　　②可用于(yú)含分散、均(jun)勻的固體(tǐ)微粒，含量(liàng)不大于2%的(de)氣🍉固、液固(gu)兩相流。

　　③可(ke)用于互不(bu)溶解的液(yè)液（如油和(hé)水）兩組分(fen)流等。

　　脈動(dòng)流和旋轉(zhuan)流會對渦(wo)街流量計(jì)産生嚴重(zhong)影響。如果(guo)㊙️脈動頻♍率(lǜ)與渦街頻(pin)率頻帶合(he)拍可能引(yǐn)起諧振，破(po)壞正♻️常工(gōng)作和🚩設備(bei)，使渦街信(xin)号産生“鎖(suo)定（Lock-in）”現象，這(zhè)時信号會(hui)固定于某(mǒu)一頻率。“鎖(suǒ)定”與脈動(dong)幅值、旋渦(wō)發生體形(xing)狀及堵塞(sāi)比等有關(guān)。

　　渦街流量(liang)計的精度(du)對于液體(ti)大緻在±0.5%R～±2%R之(zhī)間，對于氣(qi)體在±l%R～±2%R之間(jiān)，重複性一(yi)般爲  0.2%～0.5%。由于(yu)渦街流量(liàng)計的儀表(biao)系數✍️較低(di)，頻率分辨(biàn)率低🌈，口徑(jìng)愈大精度(du)愈低，故儀(yí)表口徑不(bú)宜過大（DN300以(yi)下🈚）。

　　範圍度(dù)寬是渦街(jie)流量計的(de)特點，但重(zhong)要的一點(diǎn)是量程下(xià)限的流量(liang)數值。一般(ban)液體平均(jun1)流速下限(xiàn)爲0.5m/s，氣體爲(wei)4～5m／s。渦街流量(liàng)計的正常(cháng)流量在正(zheng)常測量範(fàn)圍的1/2～2/3處。

　　渦(wo)街流量計(jì)的優點是(shì)儀表系數(shù)不受測量(liang)介質物性(xing)的🥵影響，可(ke)以由一種(zhong)典型介質(zhì)推廣到其(qi)他介質上(shàng)。但由于液(yè)、氣的流速(sù)範圍差别(bié)很大，導緻(zhi)頻率範圍(wei)亦差别很(hěn)大。處理渦(wo)街信号的(de)放大🔆器電(dian)路中，濾波(bō)器的通帶(dài)不同，電路(lu)參數亦不(bu)同，因此🐪，同(tong)一電路參(cān)數不能用(yòng)于測量不(bú)同介質。

　　另(lìng)外，氣體和(he)液體的密(mi)度差别很(hěn)大，而旋渦(wō)分離時産(chan)生的信号(hao)強度與密(mi)度成正比(bi)，因此信号(hào)強度差别(bie)亦很大。液(ye)、氣放大器(qì)電路的增(zēng)益、觸發靈(líng)敏度等皆(jiē)不相同，壓(yā)電電荷差(cha)别大，電荷(he)放大器的(de)參數也不(bú)相同。即使(shǐ)同爲氣體(tǐ)（或液體、蒸(zhēng)汽），随着介(jie)質壓力💃、溫(wēn)度、密度不(bu)同，使用的(de)流量範圍(wei)不同，信号(hào)強度亦不(bu)同，電路參(cān)數同樣要(yào)改變。因此(cǐ)，一台渦街(jie)流量計不(bu)經硬件或(huo)軟件修改(gǎi)，改變使用(yong)介❤️質或改(gai)變儀表口(kǒu)徑是不可(kě)行的。

2 安裝(zhuang)注意事項(xiang)
　　渦街流量(liàng)計屬于對(dui)管道流速(su)分布畸變(biàn)、旋轉流和(hé)流動脈❗動(dong)等敏感的(de)流量計，因(yin)此，對現場(chang)管道安裝(zhuang)條件應充(chong)分重視，嚴(yan)格遵照使(shǐ)用說明書(shū)執行。
　　渦街(jie)流量計可(ke)安裝在室(shì)内或室外(wài)。如果安裝(zhuāng)在地井裏(lǐ)💞，爲防止被(bei)水淹沒，應(yīng)選用涎水(shui)型傳感器(qì)。傳感器在(zai)管道上可(kě)以水👄平、垂(chui)👨‍❤️‍👨直或傾斜(xié)安裝，但測(ce)量液體和(hé)氣體時爲(wei)防止氣泡(pao)和液滴的(de)幹擾，要注(zhu)意安裝位(wei)置（見圖4）。

圖(tú)4  測量含液(ye)體和含氣(qi)液體的流(liu)量儀表安(ān)裝
渦街流(liu)量計必須(xu)保證上、下(xià)遊直管段(duan)有必要的(de)長度（見❌圖(tú)5）。

圖5  渦街流(liú)量計對上(shàng)、下遊直管(guan)段長度的(de)要求

　　在圖(tu)5中，a爲一個(gè)90°彎頭，b 爲同(tóng)心擴管，c爲(wei)同心收縮(suo)全開閥門(men)，d爲❤️不同平(píng)面兩個90°彎(wan)頭，e爲調節(jiē)閥半開閥(fa)門，f爲同一(yi)🧡平面兩個(ge)90°彎頭✊。

傳感(gǎn)器與管道(dào)的連接如(rú)圖6所示，在(zai)與管道連(lián)接時🌈要注(zhù)意以下問(wen)題。

圖6  傳感(gan)器與管道(dao)的連接

　　① 上(shang)、下遊配管(guǎn)内徑D與傳(chuan)感器内徑(jing)D’相同，其差(chà)異滿足下(xià)述條👣件：    0.95D≤D’≤1.1D；

　　② 配(pèi)管應與傳(chuan)感器同心(xin)，同軸度應(ying)小于0.05D’；

　　③ 密封(feng)墊不能凸(tū)入管道内(nèi)，其内徑可(ke)比傳感器(qì)内徑🌈大1～2mm；

　　④ 如(rú)需斷流檢(jiǎn)查與清洗(xi)傳感器，應(yīng)設置旁通(tōng)管道（見圖(tu)7）；

圖7  旁通管(guan)道示意圖(tú)

　　⑤ 減小振動(dong)對渦街流(liu)量計的影(ying)響應該作(zuò)爲渦街流(liu)量計現場(chang)安🍓裝的一(yi)個突出問(wen)題來關注(zhù)。首先，在選(xuǎn)擇傳感器(qi)安裝💞場所(suo)時盡量注(zhu)意避開振(zhen)動源；其次(ci)，采用彈性(xing)軟管連接(jie)在小口徑(jìng)中可以考(kǎo)慮；第三，加(jiā)裝管道支(zhi)撐物是有(you)💋效的減振(zhèn)方法。

　　電氣(qi)安裝應注(zhù)意傳感器(qi)與轉換器(qì)之間采用(yong)屏蔽電纜(lǎn)或低噪聲(shēng)電纜連接(jie)，其距離不(bu)應超過使(shǐ)用說明書(shū)的規定。布(bù)線時應遠(yuǎn)離強功率(lǜ)電源線，盡(jìn)量用單獨(du)金屬套管(guǎn)🐉保護。應遵(zun)循“一🈲點接(jie)地”原則，接(jie)地電阻應(ying)小于10Ω。整體(ti)型和分離(lí)型都應在(zai)傳感器側(cè)接地，轉換(huàn)器外殼接(jiē)地點應與(yǔ)傳感器“同(tong)地”。

3 現場常(cháng)見故障現(xiàn)象、原因及(ji)排除方法(fa)
渦街流量(liàng)計有多種(zhong)檢測方式(shì)，傳感器和(he)測量電路(lù)差别也較(jiao)大，但渦街(jie)流量計常(chang)見的故障(zhang)有共性。
結(jié)語

　　在衆多(duo)的流量計(jì)中，渦街流(liu)量計的購(gou)置費低于(yu)質量式、電(diàn)磁式、容積(jī)式等類型(xing)，而安裝、運(yun)行、維護費(fèi)低⭐于節❌流(liú)式、容積式(shi)、渦🧑🏽‍🤝‍🧑🏻輪式等(deng)類型，是一(yi)種經濟性(xìng)較㊙️好、比較(jiào)實用的流(liú)量計。渦街(jie)流量計結(jie)構簡單牢(lao)固，安裝維(wei)護方便，尤(yóu)其适用于(yu)冶煉廠、化(huà)工廠、輸油(you)管💘道等工(gong)業現🚶場的(de)使用。