智能渦(wō)街流量(liang)計工作(zuò)原理與(yǔ)結構
1. 工(gōng)作原理(lǐ)
　　智能渦(wō)街流量(liang)計是在(zai)流體中(zhōng)設置旋(xuan)渦發生(sheng)體（阻流(liu)體），從旋(xuán)渦發生(sheng)體兩側(ce)交💁替地(di)産生有(you)規則的(de)旋渦，這(zhè)種旋渦(wo)稱爲卡(ka)曼渦街(jie)，如圖1所(suǒ)示。旋渦(wō)列在旋(xuán)渦發生(sheng)體下遊(yóu)非對稱(chēng)地📞排列(liè)。設旋渦(wo)的💞發生(sheng)頻率爲(wei)f，被測介(jiè)質來流(liu)的平均(jun1)速度爲(wei)U，旋渦發(fā)生體迎(yíng)面寬度(du)爲d，表體(ti)通徑🧡爲(wei)D，根據卡(ka)曼渦街(jiē)原理，有(yǒu)如下關(guan)系式
f=SrU1/d=SrU/md （1）
式(shì)中U1--旋渦(wo)發生體(tǐ)兩側平(píng)均流速(su)，m/s；
Sr--斯特勞(lao)哈爾數(shu)；
m--旋渦發(fā)生體兩(liǎng)側弓形(xing)面積與(yǔ)管道橫(heng)截面面(mian)積之🔞比(bǐ)

管道内(nèi)體積流(liu)量qv爲
qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr (2)
K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1 (3)
式(shi)中 K--流量(liàng)計的儀(yi)表系數(shu)，脈沖數(shù)/m3（P/m3）。
　　K除與旋(xuán)渦發生(shēng)體、管道(dao)的幾何(hé)尺寸有(you)關外，還(hái)與斯特(tè)勞哈爾(ěr)數🐆有關(guān)。斯特勞(láo)哈爾數(shu)爲無量(liàng)綱參數(shù)，它與旋(xuán)渦發生(sheng)體形狀(zhuàng)🥰及雷💘諾(nuò)數有關(guān)，圖2所示(shi)爲圓柱(zhù)狀旋渦(wō)發生體(tǐ)的斯特(te)勞哈爾(er)數與管(guan)道雷諾(nuo)數的✊關(guan)系圖。由(yóu)圖可見(jian)，在🧑🏽‍🤝‍🧑🏻ReD=2×104～7×106範圍(wei)内，Sr可視(shì)爲常數(shù)，這是儀(yi)表正常(chang)工作範(fàn)圍。當測(ce)量氣體(ti)流量時(shi)，VSF的流量(liang)計算式(shi)🐆爲

　　圖2 斯(sī)特勞哈(hā)爾數與(yu)雷諾數(shù)關系曲(qǔ)線式中(zhōng) qVn，qV--分别爲(wèi)标準狀(zhuang)态下（0oC或(huò)20oC，101.325kPa）和工況(kuàng)下的體(ti)積流量(liang)，m3/h；
Pn，P--分别爲(wei)标準狀(zhuàng)态下和(hé)工況下(xia)的絕對(duì)壓力，Pa；
Tn，T--分(fen)别爲标(biao)準狀态(tai)下和工(gōng)況下的(de)熱力學(xue)溫度，K；
Zn，Z--分(fen)别爲标(biao)準狀态(tài)下和工(gōng)況下氣(qì)體壓縮(suō)系數。
　　由(yóu)上式可(ke)見，VSF輸出(chu)的脈沖(chong)頻率信(xin)号不受(shou)流體物(wù)性👅和組(zu)分變化(hua)的影響(xiang)，即儀表(biao)系數在(zài)一定雷(lei)諾數範(fàn)☎️圍内僅(jǐn)與😍旋渦(wō)發生體(tǐ)及管道(dào)的形狀(zhuàng)尺寸等(deng)有關。但(dàn)是作爲(wei)流量💁計(ji)在物料(liào)平衡及(ji)能源計(ji)量中需(xu)檢測質(zhì)量流量(liàng)，這時流(liú)量計的(de)輸出信(xìn)号應同(tóng)時監測(cè)🏃🏻‍♂️體積流(liu)量和流(liú)體密度(dù)，流體物(wù)性和組(zu)分對流(liu)量計量(liàng)還是有(yǒu)直接影(yǐng)響的。
2. 結(jie)構
　　VSF由傳(chuán)感器和(he)轉換器(qi)兩部分(fèn)組成，如(ru)圖3所示(shì)。傳感器(qì)包括旋(xuan)渦發生(shēng)體（阻流(liu)體）、檢測(cè)元件、儀(yí)表表體(ti)等；轉換(huàn)器包括(kuò)前置放(fang)大器、濾(lü)波整形(xíng)電路、D／A轉(zhuan)換電路(lù)、輸出接(jie)口電路(lu)、端子、支(zhī)架🚶和防(fáng)護罩等(deng)。近年來(lái)智能式(shi)流量計(ji)還把微(wēi)處理器(qì)、顯示通(tong)訊及其(qi)他🔞功能(néng)模塊亦(yi)裝在轉(zhuan)換器内(nei)。

圖3 渦(wo)街流量(liàng)計
（1）旋渦(wo)發生體(ti)
　　旋渦發(fa)生體是(shì)檢測器(qi)的主要(yao)部件，它(tā)與儀表(biǎo)的流量(liàng)特♈性（儀(yí)表🤞系數(shù)、線性度(du)、範圍度(du)等）和阻(zu)力特性(xing)（壓力損(sǔn)失）密切(qiē)相💚關，對(dui)它的要(yào)求如下(xia)。
1） 能控制(zhi)旋渦在(zài)旋渦發(fā)生體軸(zhóu)線方向(xiang)上同步(bu)分離；
2） 在(zài)較寬的(de)雷諾數(shu)範圍内(nei)，有穩定(ding)的旋渦(wo)分離點(diǎn)，保持恒(héng)定🧑🏽‍🤝‍🧑🏻的斯(sī)特勞哈(hā)爾數；
3） 能(neng)産生強(qiang)烈的渦(wo)街，信号(hào)的信噪(zao)比高；
4） 形(xing)狀和結(jie)構簡單(dan)，便于加(jiā)工和幾(ji)何參數(shù)标準化(huà)，以🧑🏾‍🤝‍🧑🏼及各(ge)種♋檢測(ce)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻元件的(de)安裝和(hé)組合；
5） 材(cai)質應滿(man)足流體(ti)性質的(de)要求，耐(nài)腐蝕，耐(nài)磨蝕，耐(nài)溫度變(bian)化；
6） 固有(you)頻率在(zài)渦街信(xin)号的頻(pin)帶外。
　　已(yi)經開發(fa)出形狀(zhuàng)繁多的(de)旋渦發(fā)生體，它(ta)可分爲(wèi)單旋渦(wo)♍發生體(tǐ)和多旋(xuan)渦發生(sheng)體兩類(lèi)，如圖4所(suo)示。單旋(xuan)渦發生(sheng)體❤️的基(ji)本形🤞有(yǒu)圓柱、矩(ju)形柱和(hé)三角柱(zhù)，其他形(xíng)狀皆爲(wèi)這些基(jī)本形🌂的(de)變形。三(san)角柱形(xing)旋渦發(fā)生體是(shi)應用最(zuì)廣泛的(de)一種，如(rú)圖5所示(shi)。圖中D爲(wèi)儀表口(kou)徑。爲提(tí)高渦街(jiē)強度和(hé)穩定性(xìng)，可采用(yòng)多旋渦(wō)發生👣體(ti)，不過它(tā)的🛀應☔用(yong)并不普(pǔ)遍。

⑵智能(neng)渦街流(liu)量計檢(jian)測元件(jian)
流量計(ji)檢測旋(xuan)渦信号(hao)有5種方(fang)式。
1） 用設(she)置在旋(xuan)渦發生(shēng)體内的(de)檢測元(yuán)件直接(jie)檢測發(fa)生體兩(liǎng)側差壓(yā)；
2） 旋渦發(fa)生體上(shang)開設導(dǎo)壓孔，在(zai)導壓孔(kǒng)中安裝(zhuāng)檢測元(yuan)件檢測(cè)發🔴生體(tǐ)兩側差(cha)壓；
3） 檢測(cè)旋渦發(fa)生體周(zhou)圍交變(biàn)環流；
4） 檢(jiǎn)測旋渦(wo)發生體(ti)背面交(jiao)變差壓(ya)；
5） 檢測尾(wei)流中旋(xuan)渦列。
　　根(gēn)據這5種(zhǒng)檢測方(fāng)式，采用(yòng)不同的(de)檢測技(ji)術（熱敏(mǐn)、超聲🌈、應(yīng)力、應變(bian)🐉、電容、電(diàn)磁、光電(dian)、光纖等(děng)）可以構(gòu)成不同(tóng)😄類型的(de)VSF，如表1所(suo)示。 表1 旋(xuan)渦發生(sheng)體和檢(jiǎn)測方式(shi)一覽表(biǎo)

⑶ 轉換器(qi)
　　檢測元(yuán)件把渦(wo)街信号(hào)轉換成(chéng)電信号(hào)，該信号(hao)既微弱(ruo)👌又含有(you)不💯同成(chéng)分的噪(zào)聲，必須(xū)進行放(fàng)大、濾波(bo)、整形等(deng)處理才(cái)能得出(chu)與流量(liang)成比例(lì)的脈沖(chong)信号。
轉(zhuan)換器原(yuan)理框圖(tú)如圖6所(suǒ)示。

圖6 轉(zhuan)換器原(yuan)理框圖(tu)⑷ 儀表表(biao)體
儀表(biǎo)表體可(kě)分爲夾(jiá)持型和(he)法蘭型(xíng)，如圖7所(suǒ)示。
　　智能(néng)渦街流(liú)量計主(zhu)要存在(zài)的問題(ti) 主要有(yǒu)：①指示長(zhang)期不準(zhun)；②始終無(wu)指示；③指(zhi)示大範(fàn)圍波動(dòng)，無法讀(dú)數；④指示(shi)不回零(ling)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼；⑤小流🙇🏻量(liàng)時無指(zhi)示；⑧大流(liu)量時指(zhǐ)示還可(kě)以，小流(liu)量時指(zhi)示不準(zhǔn)；⑦流量變(bian)化時指(zhǐ)示變化(hua)跟不上(shàng)❄️；⑧儀表K系(xi)數🔴無法(fa)确定，多(duo)處資料(liao)均不一(yi)緻。
分析(xī)及解決(jué)方法
總(zǒng)結引起(qi)這些問(wen)題的主(zhu)要原因(yin)，主要涉(she)及到以(yǐ)下方面(mian)📱：
1、選型方(fang)面的問(wèn)題。有些(xiē)渦街傳(chuán)感器在(zai)口徑選(xuǎn)型上或(huo)者🧑🏾‍🤝‍🧑🏼在設(she)計‼️選型(xíng)之後由(you)于工藝(yì)條件變(biàn)動，使得(de)選擇大(da)了―個規(guī)格，實際(jì)選型應(ying)選擇盡(jin)可能小(xiao)的口徑(jìng)😘，以提高(gao)❌測量精(jing)㊙️度，這方(fang)面的原(yuán)因主要(yào)同問題(tí)①、③、⑥有關🛀🏻。比(bi)如，一條(tiao)渦街管(guan)線設計(jì)上供幾(ji)個設備(bèi)使用，由(yóu)于🤩工藝(yi)部分設(shè)備有時(shí)候不使(shi)用，造成(cheng)目前實(shí)際使用(yòng)流量減(jian)小，實際(jì)使用造(zao)成原設(shè)計選型(xíng)口徑過(guò)大，相當(dāng)于提高(gao)了可測(ce)的流量(liàng)下限，工(gōng)藝管道(dào)小流量(liang)時指示(shì)無法保(bao)證，流量(liàng)大時還(hái)可以使(shǐ)用，因🤩爲(wèi)如果要(yao)重新改(gai)造有時(shi)候難度(dù)太大．工(gōng)藝條件(jian)的變動(dong)隻是🤩臨(lin)時的。可(kě)結合參(cān)數的重(zhong)✨新整定(dìng)以提高(gao)⭐指示正(zheng)确💃🏻率。
2、安(an)裝方面(miàn)的問題(tí)。主要是(shì)傳感器(qi)前面的(de)直管段(duàn)長度🐪不(bu)夠，影響(xiang)👨‍❤️‍👨測量精(jīng)度，這方(fang)面的原(yuán)因主要(yao)同問題(ti)①有關。比(bi)如：傳感(gǎn)器前面(mian)直管段(duàn)明顯不(bu)足，由于(yú)FIC203不用于(yu)計量，僅(jǐn)僅用于(yu)控制💁，故(gù)目前的(de)精度✨可(kě)以使用(yong)相當于(yu)降級使(shi)用。
3、參數(shù)整定方(fāng)向的原(yuán)因。由于(yú)參數錯(cuò)誤，導緻(zhì)儀表指(zhǐ)♉示有誤(wu)．參數💰錯(cuò)誤使得(dé)二次儀(yi)表滿度(dù)頻率計(ji)算錯㊙️誤(wù)，這方面(miàn)🛀🏻的原因(yīn)主要同(tong)㊙️問題①、③有(you)關。滿度(du)頻率相(xiang)差不多(duō)的使得(de)指示長(zhang)期不準(zhun)，實⭐際滿(man)度頻率(lǜ)大幹計(jì)算的滿(mǎn)度頻率(lü)的使得(de)指示大(dà)範圍波(bo)動，無法(fǎ)讀數📱，而(er)資料上(shàng)參數的(de)不一緻(zhì)性又影(yǐng)響了參(can)數的最(zui)終确定(dìng)，最終通(tōng)過重新(xīn)标定結(jie)合相互(hù)比較确(que)定了參(can)數，解決(jue)了這一(yī)問🤞題。
4、二(èr)次儀表(biao)故障。這(zhe)部分故(gu)障較多(duo)，包括：一(yī)次儀表(biǎo)電路闆(pan)有斷線(xiàn)之處，量(liang)程設定(dìng)有個别(bie)位顯示(shì)壞，K系數(shu)設定有(you)個别位(wèi)顯示壞(huài)，使得無(wú)法确定(ding)量程設(she)定以及(ji)K系數設(she)定，這部(bù)分原因(yīn)主要向(xiàng)問題①、②有(yǒu)關。通過(guo)修複相(xiang)應的故(gu)障，問題(tí)得以解(jie)決。
5、四路(lù)線路連(lian)接問題(tí)。部分回(hui)路表面(mian)上看線(xian)路連接(jie)很好，仔(zǎi)細檢查(chá)，有的接(jie)頭實際(jì)已松動(dòng)造成回(huí)路中斷(duàn)，有的接(jiē)頭雖連(lian)接很緊(jǐn)但由于(yu)副線問(wèn)題緊固(gù)螺釘卻(que)緊固在(zài)了線皮(pí)上，也使(shǐ)得🈲回路(lu)中😘斷，這(zhè)部分原(yuan)因主要(yao)同問題(tí)②有關。
6、二(er)次儀表(biao)與後續(xù)儀表的(de)連接問(wèn)題。由于(yu)後續儀(yi)表🔞的問(wèn)題或者(zhě)由于後(hou)續儀表(biao)的檢修(xiū)，使得二(er)次儀表(biǎo)的mA輸🔱出(chū)回🌐路中(zhong)斷，對于(yu)這類型(xíng)的二次(cì)儀表來(lai)說，這部(bu)分原因(yin)主要同(tong)問題②有(you)關。尤🈚其(qi)是對于(yú)後續的(de)記錄儀(yi)，在記錄(lù)儀長期(qī)損壞無(wu)法修複(fú)的情況(kuàng)下，一定(ding)要注意(yì)短接♻️二(er)次儀表(biao)的輸出(chu)。
7、由于二(er)次儀表(biǎo)平軸電(dian)纜故障(zhang)造成回(huí)路始終(zhōng)無指示(shì)⭐。由于♍長(zhǎng)期運行(háng)，再加上(shàng)受到灰(huī)塵的影(ying)響，造成(cheng)平⭐軸電(dian)纜故障(zhang)，通💯過清(qing)洗或者(zhe)更換平(ping)軸電線(xiàn)，問題得(dé)以解決(jué)。
8、對于問(wèn)題⑦主要(yao)是由于(yu)二次儀(yí)表顯示(shì)表頭線(xian)圈固⁉️定(dìng)螺🍓絲松(sōng)，造☔成表(biao)頭下沉(chén)，指針與(yu)表殼摩(mó)擦大，動(dong)作不靈(líng)，通過調(diao)整表頭(tou)并重新(xin)固定，問(wen)題相應(ying)解決。
9、使(shi)用環境(jìng)問題。尤(you)其是安(an)裝在地(dì)井中的(de)傳感器(qi)部分🤩，由(yóu)于🏒環境(jìng)濕度大(da)，造成線(xiàn)路闆受(shòu)潮，這部(bù)分原因(yīn)主要🔞同(tóng)問題①、②有(yǒu)關。通過(guò)相☎️應的(de)技改措(cuò)施，對部(bù)分環境(jìng)濕度大(dà)的傳感(gǎn)器重新(xīn)作了把(bǎ)探頭部(bù)分與轉(zhuǎn)換部分(fèn)分離🌈處(chu)理，改用(yòng)🈲了分離(li)型傳感(gǎn)器，故善(shan)了工作(zuo)環境，日(rì)前這😘部(bù)分儀表(biao)運行良(liang)好。
10、由于(yu)現場調(diao)校不好(hǎo)，或者由(yóu)于調校(xiao)之後的(de)實際情(qing)況的再(zai)❤️變動🛀🏻。由(yóu)于現場(chǎng)振動噪(zào)聲平衡(héng)調整以(yǐ)及靈敏(mǐn)度🔆調整(zheng)😍不好．或(huo)者由于(yu)調整之(zhī)後運行(háng)一段時(shi)間❌之後(hòu)現場情(qing)況的再(zài)變動，造(zào)成指示(shi)問題、這(zhe)部分原(yuán)因主要(yao)同🏃‍♂️問題(tí)④、⑤有關❄️。使(shǐ)用示波(bō)器，加上(shang)結合工(gong)藝運行(hang)情況，重(zhong)新🍓調整(zhěng)。

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