渦街(jie)流量計(ji) 在指定(ding)的流動(dong)條件下(xia)，一部分(fen)流體動(dong)能會轉(zhuan)化爲流(liu)體🛀🏻振動(dong)，其☎️振動(dong)頻率與(yu)流速（流(liu)量）有确(que)定的比(bi)例關系(xi)，依據💔這(zhe)種原理(li)工作的(de)流量計(ji) 稱爲流(liu)體振動(dong)流量計(ji)。目前流(liu)體振動(dong)流量計(ji)有三類(lei)：渦街流(liu)量計、旋(xuan)進（旋渦(wo)進動）流(liu)量計和(he)射流流(liu)量計。渦(wo)🌏街流量(liang)計🐅具有(you)以下一(yi)些特點(dian)：
①輸出爲(wei)脈沖頻(pin)率，其頻(pin)率與被(bei)測流體(ti)的實際(ji)體積流(liu)量成正(zheng)比，不受(shou)流體組(zu)分、密度(du)、壓力、溫(wen)度的影(ying)響；
②測量(liang)範圍寬(kuan)，一般範(fan)圍度可(ke)達10：1以上(shang)；
③精度爲(wei)中上水(shui)平；
④無可(ke)動部件(jian)，可靠性(xing)高；
⑤結構(gou)簡單牢(lao)固，安裝(zhuang)方便，維(wei)護費較(jiao)低；
⑥應用(yong)範圍廣(guang)泛，可适(shi)用液體(ti)、氣體和(he)蒸汽。　　
工(gong)作原理(li)
    在流體(ti)中設置(zhi)旋渦發(fa)生體（阻(zu)流體），從(cong)旋渦發(fa)生體兩(liang)㊙️側交🏃替(ti)🛀🏻地産生(sheng)有規則(ze)的旋渦(wo)，這種旋(xuan)渦稱爲(wei)卡曼渦(wo)街（見圖(tu)1），旋✨渦列(lie)在旋渦(wo)發生體(ti)下遊非(fei)對稱地(di)排列。根(gen)據卡曼(man)渦街原(yuan)理，有如(ru)🔞下關系(xi)式：

　　式中(zhong)，m爲旋渦(wo)發生體(ti)兩側弓(gong)形面積(ji)與管道(dao)橫截面(mian)✊面積之(zhi)比🤞；D爲表(biao)體通徑(jing)；d爲旋渦(wo)發生體(ti)迎面寬(kuan)度；f爲旋(xuan)渦的發(fa)生頻率(lü)；U1爲🥵旋渦(wo)發生體(ti)兩側平(ping)均流速(su)；Sr爲斯特(te)勞♍哈爾(er)數；U爲被(bei)測介質(zhi)流的平(ping)均速度(du)。

圖1  卡曼(man)渦街

管(guan)道内體(ti)積流量(liang)qv爲：

式中(zhong)， K爲流量(liang)計的儀(yi)表系數(shu)，單位爲(wei)脈沖數(shu)/m3。

　　K除與旋(xuan)渦發生(sheng)體、管道(dao)的幾何(he)尺寸有(you)關外，還(hai)與斯特(te)勞哈爾(er)數有關(guan)。斯特勞(lao)哈爾數(shu)爲無量(liang)綱參數(shu)，它與旋(xuan)渦發生(sheng)體形狀(zhuang)及雷諾(nuo)數有關(guan)，圖2爲圓(yuan)柱狀旋(xuan)渦發生(sheng)體的斯(si)特勞哈(ha)爾數與(yu)管道雷(lei)諾數的(de)關系圖(tu)。由圖2可(ke)🏃見，在ReD=2×104～7×106的(de)範圍内(nei)，Sr可視爲(wei)常數，這(zhe)是儀表(biao)正常工(gong)作範圍(wei)。當測量(liang)氣體流(liu)量時，渦(wo)街㊙️流量(liang)計的流(liu)㊙️量計算(suan)式爲：

　　式(shi)中，qVn、qV分别(bie)爲标準(zhun)狀态下(xia)（0℃或20℃，101.325kPa）和工(gong)況下的(de)體積流(liu)量； Pn、P分别(bie)爲☔标準(zhun)狀态下(xia)和工況(kuang)下的絕(jue)對壓力(li)；Tn、T分别爲(wei)标準狀(zhuang)态✂️下和(he)工況🧡下(xia)的熱力(li)學溫度(du)；Zn、Z分别爲(wei)标準狀(zhuang)态下和(he)工況下(xia)氣體壓(ya)縮系數(shu)。

圖2  斯特(te)勞哈爾(er)數與雷(lei)諾數關(guan)系曲線(xian)

　　由式（4）可(ke)見，渦街(jie)流量計(ji)輸出的(de)脈沖頻(pin)率信号(hao)不受㊙️流(liu)體物♊性(xing)和組分(fen)變化的(de)影響，即(ji)儀表系(xi)數在一(yi)定雷諾(nuo)數範圍(wei)内僅與(yu)旋渦發(fa)生體及(ji)管道的(de)形狀尺(chi)寸等有(you)🔅關。但是(shi)在物料(liao)㊙️平衡及(ji)能源計(ji)量中需(xu)檢測質(zhi)量流量(liang)，這時流(liu)量計應(ying)同時監(jian)測體積(ji)流量和(he)流🐉體密(mi)度，流體(ti)物性和(he)組分就(jiu)會對流(liu)量計量(liang)産生直(zhi)💔接影響(xiang)。

　　渦街流(liu)量計由(you)傳感器(qi)和轉換(huan)器兩部(bu)分組成(cheng)，如圖🐅3所(suo)示。傳♉感(gan)器🏒包括(kuo)旋渦發(fa)生體（阻(zu)流體）、檢(jian)測元件(jian)、儀表表(biao)體等；轉(zhuan)換器包(bao)括前♉置(zhi)放大器(qi)、濾波整(zheng)形電路(lu)、DAC、輸出接(jie)口電路(lu)、端子、支(zhi)🌈架和防(fang)護罩等(deng)。近年來(lai)智能式(shi)流量計(ji)還把微(wei)處理器(qi)、顯示🤩通(tong)信及其(qi)他功能(neng)模✨塊裝(zhuang)在轉換(huan)器内。

圖(tu)3  渦街流(liu)量計

在(zai)現場中(zhong)的應用(yong)

1 現場應(ying)用

　　渦街(jie)流量計(ji)适用的(de)流體廣(guang)泛，但不(bu)适用于(yu)低雷諾(nuo)數（ReD≤2×104）流體(ti)。因爲在(zai)低雷諾(nuo)數時，斯(si)特勞哈(ha)爾數随(sui)着雷諾(nuo)數而變(bian)，儀表線(xian)性度變(bian)差。同時(shi)，含固體(ti)微粒的(de)流體對(dui)旋㊙️渦發(fa)生⛷️體的(de)沖刷會(hui)産生噪(zao)聲⭕，其含(han)有的短(duan)纖維若(ruo)纏繞在(zai)旋渦發(fa)生體上(shang)将改變(bian)儀表系(xi)數。

渦街(jie)流量計(ji)在混相(xiang)流體中(zhong)的應用(yong)如下：

　　①可(ke)用于含(han)分散、均(jun)勻的微(wei)小氣泡(pao)，但容積(ji)含氣率(lü)應小于(yu)🤟7%～10%的氣、液(ye)兩相流(liu)，若容積(ji)含氣率(lü)超出2%就(jiu)應對儀(yi)🈲表系數(shu)進行修(xiu)正。

　　②可用(yong)于含分(fen)散、均勻(yun)的固體(ti)微粒，含(han)量不大(da)于2%的氣(qi)固、液🏃🏻固(gu)🈲兩相流(liu)。

　　③可用于(yu)互不溶(rong)解的液(ye)液（如油(you)和水）兩(liang)組分流(liu)等。

　　脈動(dong)流和旋(xuan)轉流會(hui)對渦街(jie)流量計(ji)産生嚴(yan)重影響(xiang)。如果💞脈(mo)動頻率(lü)與渦街(jie)頻率頻(pin)帶合拍(pai)可能引(yin)起諧振(zhen)，破壞正(zheng)常工作(zuo)和設備(bei)，使渦街(jie)信号産(chan)生“鎖定(ding)（Lock-in）”現象，這(zhe)時💃信号(hao)會固定(ding)于某一(yi)頻率。“鎖(suo)定”與脈(mo)動幅值(zhi)、旋渦發(fa)生體形(xing)狀及堵(du)塞比等(deng)❗有關。

　　渦(wo)街流量(liang)計的精(jing)度對于(yu)液體大(da)緻在±0.5%R～±2%R之(zhi)間，對于(yu)氣體在(zai)±l%R～±2%R之間，重(zhong)複性一(yi)般爲  0.2%～0.5%。由(you)于渦街(jie)流量計(ji)的儀表(biao)系數⛹🏻‍♀️較(jiao)低，頻率(lü)分辨率(lü)低，口徑(jing)愈大精(jing)度愈低(di)，故儀🏒表(biao)口徑不(bu)宜過大(da)（DN300以下💛）。

　　範(fan)圍度寬(kuan)是渦街(jie)流量計(ji)的特點(dian)，但重要(yao)的一點(dian)是量程(cheng)下限的(de)🤩流量數(shu)值。一般(ban)液體平(ping)均流速(su)下限爲(wei)0.5m/s，氣體爲(wei)4～5m／s。渦🔅街流(liu)量計的(de)正常流(liu)量在正(zheng)常測量(liang)範圍的(de)1/2～2/3處。

　　渦街(jie)流量計(ji)的優點(dian)是儀表(biao)系數不(bu)受測量(liang)介質物(wu)性的影(ying)響，可以(yi)由一種(zhong)典型介(jie)質推廣(guang)到其他(ta)介質上(shang)。但🐆由于(yu)液、氣的(de)流❌速範(fan)圍差别(bie)很大，導(dao)緻頻率(lü)範圍亦(yi)差别很(hen)大。處理(li)渦街信(xin)号的放(fang)大器電(dian)路中，濾(lü)波器的(de)通帶不(bu)同，電🌈路(lu)參數亦(yi)不同，因(yin)此，同一(yi)電路🔴參(can)數不能(neng)用于測(ce)量不同(tong)⁉️介質。

　　另(ling)外，氣體(ti)和液體(ti)的密度(du)差别很(hen)大，而旋(xuan)渦分離(li)時産生(sheng)的信号(hao)強度與(yu)密度成(cheng)正比，因(yin)此信号(hao)強度差(cha)别亦很(hen)大。液、氣(qi)放大器(qi)電路的(de)增益、觸(chu)發靈敏(min)度等🙇‍♀️皆(jie)不相🎯同(tong)，壓電電(dian)荷差别(bie)大，電荷(he)放大器(qi)的參數(shu)也不相(xiang)同。即使(shi)同爲氣(qi)體（或液(ye)體、蒸汽(qi)），随着介(jie)質壓力(li)、溫度、密(mi)度不同(tong)，使用的(de)流量範(fan)圍不同(tong)，信号強(qiang)度亦🧑🏾‍🤝‍🧑🏼不(bu)同，電路(lu)參☁️數同(tong)樣要改(gai)變。因此(ci)，一台渦(wo)街流量(liang)計♈不經(jing)硬件或(huo)軟件修(xiu)改，改變(bian)使用介(jie)🌍質或改(gai)變儀表(biao)口徑是(shi)不可行(hang)的。

2 安裝(zhuang)注意事(shi)項
　　渦街(jie)流量計(ji)屬于對(dui)管道流(liu)速分布(bu)畸變、旋(xuan)轉流和(he)流動脈(mo)☀️動等敏(min)感的流(liu)量計，因(yin)此，對現(xian)場管道(dao)安裝條(tiao)件應充(chong)分重視(shi)，嚴格遵(zun)照使用(yong)說明書(shu)執行。
　　渦(wo)街流量(liang)計可安(an)裝在室(shi)内或室(shi)外。如果(guo)安裝在(zai)地井裏(li)，爲防止(zhi)被水淹(yan)沒，應選(xuan)用涎水(shui)型傳感(gan)器。傳感(gan)器在管(guan)道上可(ke)以水平(ping)、垂直或(huo)傾斜安(an)裝，但測(ce)量液體(ti)和氣體(ti)時爲防(fang)止氣泡(pao)和液滴(di)的幹擾(rao)，要注意(yi)安裝位(wei)置（見圖(tu)4）。

圖4  測量(liang)含液體(ti)和含氣(qi)液體的(de)流量儀(yi)表安裝(zhuang)
渦街流(liu)量計必(bi)須保證(zheng)上、下遊(you)直管段(duan)有必要(yao)的長度(du)（見圖5）。

圖(tu)5  渦街流(liu)量計對(dui)上、下遊(you)直管段(duan)長度的(de)要求

　　在(zai)圖5中，a爲(wei)一個90°彎(wan)頭，b 爲同(tong)心擴管(guan)，c爲同心(xin)收縮全(quan)開閥門(men)，d爲不同(tong)平面兩(liang)個90°彎頭(tou)，e爲調節(jie)閥半開(kai)閥門，f爲(wei)💘同一🏃🏻‍♂️平(ping)面兩個(ge)💘90°彎頭🌈。

傳(chuan)感器與(yu)管道的(de)連接如(ru)圖6所示(shi)，在與管(guan)道連接(jie)時要注(zhu)意以下(xia)問題。

圖(tu)6  傳感器(qi)與管道(dao)的連接(jie)

　　① 上、下遊(you)配管内(nei)徑D與傳(chuan)感器内(nei)徑D’相同(tong)，其差異(yi)滿足下(xia)述條件(jian)：    0.95D≤D’≤1.1D；

　　② 配管應(ying)與傳感(gan)器同心(xin)，同軸度(du)應小于(yu)0.05D’；

　　③ 密封墊(nian)不能凸(tu)入管道(dao)内，其内(nei)徑可比(bi)傳感器(qi)内徑大(da)1～2mm；

　　④ 如需斷(duan)流檢查(cha)與清洗(xi)傳感器(qi)，應設置(zhi)旁通管(guan)道（見圖(tu)7）；

圖7  旁通(tong)管道示(shi)意圖

　　⑤ 減(jian)小振動(dong)對渦街(jie)流量計(ji)的影響(xiang)應該作(zuo)爲渦街(jie)流👨‍❤️‍👨量計(ji)現👨‍❤️‍👨場安(an)裝的一(yi)個突出(chu)問題來(lai)關注。首(shou)先，在選(xuan)擇傳感(gan)器安裝(zhuang)場所時(shi)盡量注(zhu)意避開(kai)振動源(yuan)；其次，采(cai)用彈性(xing)軟管連(lian)接在㊙️小(xiao)口徑‼️中(zhong)可以考(kao)慮；第三(san)，加裝管(guan)道支撐(cheng)物是有(you)效的減(jian)振方法(fa)。

　　電氣安(an)裝應注(zhu)意傳感(gan)器與轉(zhuan)換器之(zhi)間采用(yong)屏蔽電(dian)纜或低(di)噪聲電(dian)纜連接(jie)，其距離(li)不應超(chao)過使用(yong)說明書(shu)的規定(ding)。布線時(shi)應遠離(li)強功率(lü)電源線(xian)，盡量用(yong)單獨金(jin)屬套管(guan)保護。應(ying)遵循“一(yi)點接地(di)”原則，接(jie)地電阻(zu)應小于(yu)10Ω。整體型(xing)和分離(li)型都應(ying)在傳感(gan)器側接(jie)地🈲，轉換(huan)器外殼(ke)接地點(dian)應與🚩傳(chuan)感器“同(tong)地☀️”。

3 現場(chang)常見故(gu)障現象(xiang)、原因及(ji)排除方(fang)法
渦街(jie)流量計(ji)有多種(zhong)檢測方(fang)式，傳感(gan)器和測(ce)量電路(lu)差别也(ye)較大💔，但(dan)渦街流(liu)量計常(chang)見的故(gu)障有共(gong)性。
結語(yu)

　　在衆多(duo)的流量(liang)計中，渦(wo)街流量(liang)計的購(gou)置費低(di)于質量(liang)式、電磁(ci)式☔、容積(ji)式等類(lei)型，而安(an)裝、運行(hang)、維護費(fei)低于節(jie)流式、容(rong)積式、渦(wo)🤩輪式等(deng)類型，是(shi)一種經(jing)濟性較(jiao)☔好、比較(jiao)實用的(de)流量計(ji)。渦街流(liu)量計結(jie)構簡單(dan)牢固，安(an)裝維護(hu)方便，尤(you)其适用(yong)于冶煉(lian)廠、化工(gong)廠、輸油(you)管道等(deng)工業現(xian)🍉場的使(shi)用。