渦街流(liu)量計 在指定(ding)的流動條件(jiàn)下，一部分流(liu)體動能會轉(zhuǎn)化爲流體振(zhen)🔴動，其振動頻(pin)率與流速（流(liu)量）有确定的(de)比例關系，依(yi)據這種原理(li)工作的流量(liàng)計 稱爲流體(tǐ)振動流量計(jì)。目前流體振(zhen)動流量計有(you)三類：渦💚街💰流(liu)量計、旋進（旋(xuán)渦進動）流量(liàng)計和射流流(liú)量計。渦街流(liú)量計具有以(yi)下♈一些特點(diǎn)：
①輸出爲脈沖(chòng)頻率，其頻率(lǜ)與被測流體(tǐ)的實際體積(ji)流量成正比(bi)🐉，不受流體組(zǔ)分、密度、壓力(li)、溫度的影響(xiang)；
②測量範圍寬(kuan)，一般範圍度(dù)可達10：1以上；
③精(jing)度爲中上水(shui)平；
④無可動部(bu)件，可靠性高(gao)；
⑤結構簡單牢(lao)固，安裝方便(biàn)，維護費較低(dī)；
⑥應用範圍廣(guǎng)泛，可适用液(yè)體、氣體和蒸(zhēng)汽。　　
工作原理(li)
    在流體中設(she)置旋渦發生(sheng)體（阻流體），從(cong)旋渦發生體(ti)兩側交替地(di)📱産生有規則(zé)的旋渦，這種(zhong)旋渦稱爲卡(ka)曼渦🧑🏽‍🤝‍🧑🏻街（見🌏圖(tu)1），旋✔️渦列在旋(xuan)渦發生體下(xia)遊非對稱地(di)排列。根據卡(ka)曼渦街原理(li)，有如下關系(xì)式：

　　式中，m爲旋(xuán)渦發生體兩(liǎng)側弓形面積(jī)與管道橫截(jié)面面積之比(bǐ)；D爲表體通徑(jìng)；d爲旋渦發生(shēng)體迎面寬度(dù)；f爲旋渦㊙️的發(fa)生頻率；U1爲旋(xuan)渦✔️發生體兩(liǎng)側平均流速(sù)；Sr爲斯特勞哈(ha)爾數；U爲被測(cè)介質流的平(ping)均速度。

圖1  卡(kǎ)曼渦街

管道(dào)内體積流量(liang)qv爲：

式中， K爲流(liu)量計的儀表(biǎo)系數，單位爲(wei)脈沖數/m3。

　　K除與(yǔ)旋渦發生體(ti)、管道的幾何(he)尺寸有關外(wai)，還與斯特勞(láo)👈哈爾數有關(guan)。斯特勞哈爾(ěr)數爲無量綱(gāng)參數，它與旋(xuan)渦發生體形(xíng)狀及雷諾數(shù)有關，圖2爲圓(yuan)柱狀旋渦發(fā)生💚體的斯特(tè)勞哈爾數與(yǔ)❌管道雷諾數(shù)的關系圖。由(you)圖2可見，在ReD=2×104～7×106的(de)範圍内，Sr可視(shi)爲常數，這是(shì)儀表正常工(gōng)作範圍。當測(cè)量氣體🏃‍♂️流量(liàng)時，渦街💚流量(liang)計的流量計(ji)算式爲：

　　式中(zhōng)，qVn、qV分别爲标準(zhǔn)狀态下（0℃或20℃，101.325kPa）和(he)工況下的體(ti)積流量⭕； Pn、P分别(bié)爲标準🤟狀态(tai)下和工況下(xià)的絕對壓力(lì)；Tn、T分别爲标準(zhǔn)狀态下和工(gong)況下的✨熱力(lì)學溫度；Zn、Z分别(bié)爲标準狀态(tai)下和工況下(xià)氣體壓縮系(xì)🈚數。

圖2  斯特勞(lao)哈爾數與雷(léi)諾數關系曲(qu)線

　　由式（4）可見(jiàn)，渦街流量計(jì)輸出的脈沖(chong)頻率信号不(bú)受流體物性(xìng)和組分變化(hua)的影響，即儀(yí)表系數在一(yī)定雷諾數範(fàn)圍内僅與旋(xuan)渦發生體及(jí)管道的形狀(zhuang)尺寸等有🈲關(guān)。但是在物料(liào)平衡及能源(yuán)計♌量中需檢(jian)測質量流量(liàng)，這時流量計(ji)應同時監測(ce)體積流量和(hé)流體密度，流(liu)體物性和組(zǔ)分就會對流(liu)量計量産生(shēng)直💁接影響。

　　渦(wō)街流量計由(yóu)傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分(fen)組成，如圖3所(suo)示。傳感器📞包(bāo)括旋渦發生(sheng)體（阻流體）、檢(jian)測元件、儀表(biǎo)表✂️體等✌️；轉換(huan)器包括前置(zhì)放大器、濾波(bo)整形電路、DAC、輸(shu)出接口電路(lu)、端子、支✉️架和(hé)防護罩等。近(jìn)年來智能式(shì)流量計還把(bǎ)微處✨理器、顯(xiǎn)示通信及其(qi)他功能模㊙️塊(kuai)裝在轉換器(qì)内。

圖3  渦街流(liu)量計

在現場(chǎng)中的應用

1 現(xian)場應用

　　渦街(jiē)流量計适用(yong)的流體廣泛(fan)，但不适用于(yú)低雷諾數（ReD≤2×104）流(liu)體。因爲在低(di)雷諾數時，斯(sī)特勞哈爾數(shu)随着雷諾數(shu)而變，儀表👉線(xiàn)性度變差。同(tóng)時，含固體微(wēi)粒的流體對(dui)旋渦發生體(ti)的沖刷會産(chǎn)生噪聲，其含(han)有的短纖維(wéi)若纏💋繞在旋(xuan)渦發生體上(shang)将改變儀表(biǎo)系數。

渦街流(liú)量計在混相(xiang)流體中的應(ying)用如下：

　　①可用(yòng)于含分散、均(jun1)勻的微小氣(qi)泡，但容積含(han)氣率應🤩小于(yu)7%～10%的氣、液兩相(xiàng)流，若容積含(han)氣率超出2%就(jiu)應對儀表系(xi)數進行修正(zhèng)。

　　②可用于含分(fèn)散、均勻的固(gù)體微粒，含量(liàng)不大于2%的氣(qì)固、液固兩相(xiang)流。

　　③可用于互(hù)不溶解的液(yè)液（如油和水(shuǐ)）兩組分流等(deng)。

　　脈動流和旋(xuán)轉流會對渦(wo)街流量計産(chǎn)生嚴重影響(xiang)。如果🆚脈動頻(pin)率與渦街頻(pin)率頻帶合拍(pāi)可能引起諧(xie)振，破壞正常(chang)工作和設備(bèi)，使渦街信号(hào)産生“鎖定（Lock-in）”現(xian)💁象，這時信号(hao)會固定于⛱️某(mou)一頻率。“鎖定(dìng)”與脈動幅值(zhí)、旋渦發生體(ti)形狀及堵塞(sāi)比等有關。

　　渦(wo)街流量計的(de)精度對于液(ye)體大緻在±0.5%R～±2%R之(zhī)間，對于氣體(tǐ)在👨‍❤️‍👨±l%R～±2%R之間，重複(fú)性一般爲  0.2%～0.5%。由(you)于渦街流量(liàng)計的儀表系(xì)數較低，頻率(lü)分辨率低，口(kǒu)徑愈大精度(dù)愈低，故儀表(biao)口徑不宜過(guo)🌍大（DN300以下）。

　　範圍(wéi)度寬是渦街(jie)流量計的特(te)點，但重要的(de)一點是量📞程(cheng)下限的流量(liang)數值。一般液(yè)體平均流速(sù)下限爲0.5m/s，氣體(ti)爲4～5m／s。渦街流量(liàng)計的正常流(liú)量在正常測(ce)量範圍的1/2～2/3處(chu)。

　　渦街流量計(jì)的優點是儀(yi)表系數不受(shou)測量介質物(wù)性的影響，可(ke)以由一種典(diǎn)型介質推廣(guang)到其他介質(zhì)上。但由于液(ye)、氣的流速範(fàn)🛀🏻圍差别很大(da)，導緻頻率範(fan)圍亦差别很(hěn)大。處理渦街(jie)信号🐕的放大(da)✍️器電路中，濾(lü)波器的通帶(dài)不同，電路參(can)數亦不同，因(yīn)此，同一電路(lù)☁️參數不能用(yong)于測量不同(tóng)介質。

　　另外，氣(qì)體和液體的(de)密度差别很(hěn)大，而旋渦分(fen)離時産生的(de)信🔞号強度與(yǔ)密度成正比(bǐ)，因此信号強(qiang)度差别亦很(hěn)大。液、氣放大(dà)器電路的增(zeng)益、觸發靈敏(min)度等皆不相(xiang)同，壓電電荷(he)差别大，電荷(he)放大器的參(can)數也不相同(tóng)。即使同爲氣(qì)體（或液體、蒸(zhēng)汽），随着介質(zhì)壓力💋、溫度、密(mì)度不同，使用(yong)的流📧量範圍(wéi)不同，信号強(qiáng)度亦🔴不同，電(dian)路參✍️數同樣(yang)要改變。因此(ci)，一台渦街流(liu)量計不經硬(ying)件或軟件修(xiū)改，改變使用(yong)介質或改變(biàn)儀表口徑是(shi)不可行的。

2 安(ān)裝注意事項(xiàng)
　　渦街流量計(ji)屬于對管道(dao)流速分布畸(ji)變、旋轉流和(hé)流動脈動等(děng)❓敏感的流量(liang)計，因此，對現(xian)場管道安裝(zhuāng)條件應充分(fen)重視，嚴格遵(zūn)照使用說明(ming)書執行。
　　渦街(jiē)流量計可安(an)裝在室内或(huo)室外。如果安(ān)裝在地井裏(lǐ)，爲🆚防止被水(shuǐ)淹沒，應選用(yòng)涎水型傳感(gǎn)器。傳感器在(zai)管道上可以(yi)水平、垂直或(huò)傾斜安裝，但(dàn)測量液體和(hé)氣體時爲防(fang)止氣泡和液(ye)🚶‍♀️滴的幹擾，要(yao)注意安裝位(wèi)置（見圖4）。

圖4  測(cè)量含液體和(he)含氣液體的(de)流量儀表安(ān)裝
渦街流量(liang)計必須保證(zhèng)上、下遊直管(guǎn)段有必要的(de)長度（見圖5）。

圖(tú)5  渦街流量計(ji)對上、下遊直(zhí)管段長度的(de)要求

　　在圖5中(zhong)，a爲一個90°彎頭(tóu)，b 爲同心擴管(guǎn)，c爲同心收縮(suo)全開閥🚶‍♀️門，d爲(wèi)不同平面兩(liǎng)個90°彎頭，e爲調(diao)節閥半開閥(fa)門，f爲同一平(ping)面⛱️兩個90°彎頭(tou)。

傳感器與管(guǎn)道的連接如(ru)圖6所示，在與(yǔ)管道連接時(shi)要注意以☁️下(xia)問題。

圖6  傳感(gan)器與管道的(de)連接

　　① 上、下遊(yóu)配管内徑D與(yu)傳感器内徑(jìng)D’相同，其差異(yì)滿足下述條(tiáo)件：    0.95D≤D’≤1.1D；

　　② 配管應與(yǔ)傳感器同心(xīn)，同軸度應小(xiǎo)于0.05D’；

　　③ 密封墊不(bu)能凸入管道(dao)内，其内徑可(kě)比傳感器内(nèi)徑大1～2mm；

　　④ 如需斷(duan)流檢查與清(qīng)洗傳感器，應(yīng)設置旁通管(guan)道（見圖7）；

圖7  旁(páng)通管道示意(yi)圖

　　⑤ 減小振動(dong)對渦街流量(liang)計的影響應(yīng)該作爲渦街(jie)流☔量計現場(chǎng)安裝的一個(gè)突出問題來(lái)關注。首先，在(zai)選擇傳感器(qi)安裝場所🧑🏽‍🤝‍🧑🏻時(shí)盡量注意避(bi)開振動源；其(qí)次🔞，采用彈性(xing)軟管連接在(zài)小口徑中可(kě)以考慮；第三(sān)，加裝管道支(zhī)撐物是有效(xiao)的減振方法(fa)。

　　電氣安裝應(yīng)注意傳感器(qi)與轉換器之(zhī)間采用屏蔽(bì)電纜🥰或低噪(zào)聲電纜連接(jiē)，其距離不應(ying)超過使用說(shuō)明書🌈的規定(dìng)。布🔴線時應遠(yuǎn)離強功率電(diàn)源線，盡量用(yòng)單獨金屬套(tào)管保護。應遵(zun)循“一👅點接地(di)🌐”原則，接地電(diàn)阻應小于⚽10Ω。整(zheng)體型和分離(lí)型都應在傳(chuan)感器側接地(dì)🔴，轉換器外殼(ke)💯接地點應與(yǔ)傳感器“同地(dì)”。

3 現場常見故(gu)障現象、原因(yīn)及排除方法(fǎ)
渦街流量計(jì)有多種檢測(cè)方式，傳感器(qì)和測量電路(lu)📱差♻️别也較大(da)，但渦街流量(liàng)計常見的故(gu)障有共性。
結(jie)語

　　在衆多的(de)流量計中，渦(wō)街流量計的(de)購置費低于(yú)質量式、電磁(ci)式、容積式等(deng)類型，而安裝(zhuāng)、運行、維護費(fei)低于節流式(shi)、容積🔴式、渦輪(lun)式等類型，是(shi)一種經濟性(xìng)較👉好、比較實(shí)用的流量計(ji)。渦街流量計(ji)結構簡單牢(láo)固，安裝維護(hu)方便，尤其适(shi)用于冶💁煉廠(chang)、化工廠、輸油(yóu)管道等工業(ye)現場的使用(yong)。