渦街流量計(jì) 在指定的流動條(tiáo)件下，一部分流體(ti)動能會轉化爲🏃‍♂️流(liú)體振動，其💘振動頻(pín)率與流速（流量）有(yǒu)确定的比例關系(xì)🤟，依據這種原理工(gōng)作的流量計 稱爲(wei)流體振動流量計(ji)。目前流體振動流(liu)量計有三類：渦街(jie)🐕流量計、旋進（旋渦(wō)進動）流量計和射(shè)流流量計。渦街流(liú)量計具有以下一(yi)些特點：
①輸出爲脈(mo)沖頻率，其頻率與(yǔ)被測流體的實際(jì)體積流量⭕成正比(bi)，不受流體組分、密(mì)度、壓力、溫度的影(ying)響；
②測量範圍寬，一(yī)般範圍度可達10：1以(yǐ)上；
③精度爲中上水(shuǐ)平；
④無可動部件，可(ke)靠性高；
⑤結構簡單(dān)牢固，安裝方便，維(wéi)護費較低；
⑥應用範(fan)圍廣泛，可适用液(yè)體、氣體和蒸汽。　　
工(gōng)作原理
    在流體中(zhong)設置旋渦發生體(tǐ)（阻流體），從旋渦發(fā)生體兩側交替地(dì)産生有規則的旋(xuan)渦，這種旋渦稱爲(wei)卡曼渦街（見圖1），旋(xuan)渦列在旋渦發生(sheng)體下遊非對稱地(dì)排列。根🍓據卡曼渦(wo)街原🔴理，有如🌈下關(guān)系⭕式：

　　式中，m爲旋渦(wo)發生體兩側弓形(xíng)面積與管道橫截(jié)面🌈面積之比；D爲表(biǎo)體通徑；d爲旋渦發(fā)生體迎面寬度；f爲(wèi)旋渦🔴的發生頻率(lü)；U1爲旋渦發生體兩(liang)側平均流速；Sr爲斯(sī)特勞哈爾數🌈；U爲被(bei)測介質流的平均(jun)速度。

圖1  卡曼渦街(jie)

管道内體積流量(liàng)qv爲：

式中， K爲流量計(jì)的儀表系數，單位(wèi)爲脈沖數/m3。

　　K除與旋(xuán)渦發生體、管道的(de)幾何尺寸有關外(wai)，還與斯特勞🧡哈🤩爾(er)♌數有關。斯特勞哈(ha)爾數爲無量綱參(cān)數，它與旋⚽渦發生(shēng)體形狀及雷諾數(shù)有關，圖2爲圓柱狀(zhuang)旋♻️渦發生☁️體的斯(si)特勞哈爾數與管(guan)道雷🌈諾數的關系(xi)圖。由圖2可見，在ReD=2×104～7×106的(de)範圍内，Sr可視爲常(cháng)數，這是儀表正常(chang)工作範圍。當測量(liàng)氣體流量時，渦街(jie)流量計的流量計(jì)算式爲：

　　式中，qVn、qV分别(bie)爲标準狀态下（0℃或(huo)20℃，101.325kPa）和工況下的體積(ji)流量🤞； Pn、P分♍别爲标準(zhun)狀态下和工況下(xià)的絕對壓力；Tn、T分别(bié)爲标準❗狀态下和(hé)工況下的熱力學(xue)溫度；Zn、Z分别爲标準(zhǔn)狀态下♍和工況下(xià)氣體壓縮系⚽數。

圖(tu)2  斯特勞哈爾數與(yu)雷諾數關系曲線(xiàn)

　　由式（4）可見，渦街流(liu)量計輸出的脈沖(chòng)頻率信号不受流(liú)體物性和組分變(biàn)化的影響，即儀表(biao)系數在一定雷諾(nuò)數範圍内僅與❄️旋(xuan)渦發生體及管道(dào)的形狀尺寸等有(yǒu)關。但是在物料🏃‍♀️平(píng)衡及能源計量中(zhong)需檢測質量流量(liàng)㊙️，這時流量計應同(tóng)時監測體積流量(liang)和流📞體密度，流體(ti)物性和組分🐕就會(hui)對流量計量産生(shēng)直接影響。

　　渦街流(liu)量計由傳感器和(he)轉換器兩部分組(zu)成，如圖3所示。傳感(gǎn)器包括旋渦發生(sheng)體（阻流體）、檢測元(yuan)件、儀表表體等；轉(zhuǎn)換器包💞括前置放(fàng)大器、濾波整形電(diàn)路、DAC、輸出接口電路(lu)、端子、支架和防護(hù)罩等。近年來智能(neng)式流量計還把微(wei)處理器、顯示🈚通信(xin)及其❌他功能模塊(kuai)裝在轉換器内。

圖(tu)3  渦街流量計

在現(xian)場中的應用

1 現場(chǎng)應用

　　渦街流量計(jì)适用的流體廣泛(fàn)，但不适用于低雷(léi)諾數（ReD≤2×104）流體。因爲在(zai)低雷諾數時，斯特(te)勞哈爾數随着雷(lei)諾數而變，儀表線(xian)性度變差。同時，含(han)固體微粒的流體(tǐ)對旋渦發生體的(de)沖刷會産⭐生噪聲(shēng)⭕，其含有的短纖維(wei)若纏繞在旋渦發(fā)生體上将改變儀(yi)表系數。

渦街流量(liang)計在混相流體中(zhong)的應用如下：

　　①可用(yòng)于含分散、均勻的(de)微小氣泡，但容積(jī)含氣率應小于7%～10%的(de)氣、液兩相流，若容(róng)積含氣率超出2%就(jiu)應對儀✏️表系數進(jìn)行修正。

　　②可用于含(han)分散、均勻的固體(tǐ)微粒，含量不大于(yu)2%的氣固、液固兩相(xiang)🈲流。

　　③可用于互不溶(róng)解的液液（如油和(hé)水）兩組分流等。

　　脈(mò)動流和旋轉流會(huì)對渦街流量計産(chǎn)生嚴重影響✂️。如果(guǒ)🍓脈動頻率與渦街(jiē)頻率頻帶合拍可(ke)能引起諧♻️振，破壞(huai)正常工作和✂️設備(bèi)，使渦街信号産生(sheng)“鎖定（Lock-in）”現象，這時👣信(xin)号會固定于💜某一(yi)頻率。“鎖定”與脈動(dong)幅值、旋渦發生體(ti)形狀及堵塞比等(děng)有關。

　　渦街流量計(jì)的精度對于液體(tǐ)大緻在±0.5%R～±2%R之間，對于(yu)氣體在±l%R～±2%R之間，重複(fú)性一般爲  0.2%～0.5%。由于渦(wo)街流量計的儀表(biao)🔅系數較低，頻率分(fèn)辨率低，口徑愈大(da)精度愈低，故儀♌表(biǎo)口徑不宜過😄大（DN300以(yi)下）。

　　範圍度寬是渦(wo)街流量計的特點(dian)，但重要的一點是(shi)🔆量程下🌐限的💋流量(liàng)數值。一般液體平(ping)均流速下限爲0.5m/s，氣(qi)體📱爲4～5m／s。渦街流量計(ji)🤟的正常流量在正(zhèng)常測量範圍的1/2～2/3處(chu)。

　　渦街流量計的優(yōu)點是儀表系數不(bú)受測量介質物性(xing)的影響，可🏒以由一(yi)種典型介質推廣(guang)到其他介質上。但(dan)由于液、氣的流速(su)範圍差别很大，導(dǎo)緻頻率範圍亦差(chà)别很大。處理渦街(jie)信号的放大器電(diàn)路中，濾波器的通(tōng)帶不同，電路參數(shu)亦不同，因此，同一(yi)電路💋參數不能用(yòng)于測量不同介質(zhì)。

　　另外，氣體和液體(ti)的密度差别很大(dà)，而旋渦分離時産(chǎn)生的信号強度與(yu)密度成正比，因此(ci)信号強度差🍉别亦(yi)很大。液、氣放大☁️器(qì)電路的增益、觸發(fa)靈敏度等♍皆不相(xiàng)🤞同，壓電🈲電荷差别(bié)大，電荷放大器的(de)參數也不相同。即(jí)使同爲氣體（或液(ye)體、蒸汽），随着🙇🏻介質(zhi)壓力、溫度、密度不(bu)💯同，使用的流量範(fàn)圍不同，信号強度(du)亦不同，電路參👄數(shù)同樣要改變。因此(cǐ)，一台渦街流量計(ji)不經硬件或軟件(jian)修改，改變使用介(jiè)質或改變儀表口(kou)徑是不可行的。

2 安(ān)裝注意事項
　　渦街(jiē)流量計屬于對管(guǎn)道流速分布畸變(biàn)、旋轉流和🌐流🌈動脈(mo)動等敏感的流量(liang)計，因此，對現場管(guǎn)道安裝條件應充(chōng)分重視，嚴格遵照(zhao)使用說明書執行(hang)。
　　渦街流量計可安(an)裝在室内或室外(wai)。如果安裝在地井(jing)裏，爲防止被水淹(yan)沒，應選用涎水型(xíng)傳感器。傳感器在(zai)管道上可以水平(ping)、垂直或傾斜安裝(zhuāng)，但測量液體和氣(qi)體時爲🈲防止氣泡(pào)和液滴的幹擾，要(yào)注意安🈲裝位置（見(jian)♋圖4）。

圖4  測量含液體(tǐ)和含氣液體的流(liu)量儀表安裝
渦街(jiē)流量計必須保證(zhèng)上、下遊直管段有(yǒu)必要的長度（見圖(tu)5）。

圖5  渦街流量計對(dui)上、下遊直管段長(zhang)度的要求

　　在圖5中(zhōng)，a爲一個90°彎頭，b 爲同(tong)心擴管，c爲同心收(shōu)縮全開♋閥門，d爲不(bu)同平面兩個90°彎頭(tou)，e爲調節閥半開閥(fa)門，f爲同一🌐平面兩(liǎng)個90°彎頭。

傳感器與(yǔ)管道的連接如圖(tú)6所示，在與管道連(lián)接時要注‼️意🔴以下(xià)問題。

圖6  傳感器與(yǔ)管道的連接

　　① 上、下(xia)遊配管内徑D與傳(chuan)感器内徑D’相同，其(qí)差異滿足下述🔴條(tiáo)件：    0.95D≤D’≤1.1D；

　　② 配管應與傳感(gǎn)器同心，同軸度應(yīng)小于0.05D’；

　　③ 密封墊不能(neng)凸入管道内，其内(nei)徑可比傳感器内(nèi)徑大1～2mm；

　　④ 如需斷流檢(jiǎn)查與清洗傳感器(qi)，應設置旁通管道(dao)（見圖😄7）；

圖7  旁通管道(dào)示意圖

　　⑤ 減小振動(dòng)對渦街流量計的(de)影響應該作爲渦(wō)街流量計現場安(an)裝的一個突出問(wèn)題來關注。首先，在(zai)選擇傳感器安裝(zhuang)🈚場所時盡😍量注意(yi)避開振動源；其次(ci)，采用彈♍性軟管👣連(lian)接在小口徑中可(kě)以考慮；第三，加裝(zhuāng)管道支撐物是有(yǒu)效的減振方法。

　　電(diàn)氣安裝應注意傳(chuán)感器與轉換器之(zhi)間采用屏蔽電纜(lan)或低噪聲電纜連(lián)接，其距離不應超(chao)過使用說明書的(de)規定。布線時應遠(yuan)☂️離強功率電源線(xiàn)，盡量用單獨金屬(shǔ)套管保護。應遵循(xún)“一點接地💜”原則，接(jiē)地電阻應小于10Ω。整(zheng)體型和🔴分離型都(dōu)應在傳感器側接(jiē)地，轉換器外殼接(jiē)地點應與🙇🏻傳感器(qì)“同地”。

3 現場常見故(gu)障現象、原因及排(pai)除方法
渦街流量(liàng)計有多種檢測方(fang)式，傳感器和測量(liàng)電路差别🔱也🏒較大(da)，但渦街流量計常(cháng)見的故障有共性(xìng)。
結語

　　在衆多的流(liú)量計中，渦街流量(liang)計的購置費低于(yu)質量式、電磁式、容(rong)積式等類型，而安(ān)裝、運行、維護費低(dī)❤️于節流式、容積式(shi)、渦輪式等類型，是(shì)一種經濟性較好(hao)、比較實用的☁️流量(liàng)計。渦街流量計結(jie)🌈構簡單牢固，安裝(zhuāng)維護方便，尤其适(shi)用于冶煉廠、化工(gōng)廠、輸油管道等工(gong)業現場的使用。