智(zhi)能渦(wo)街流(liu)量計(ji)工作(zuo)原理(li)與結(jie)構
1. 工(gong)作原(yuan)理
　　智(zhi)能渦(wo)街流(liu)量計(ji)是在(zai)流體(ti)中設(she)置旋(xuan)渦發(fa)生體(ti)（阻流(liu)體），從(cong)旋渦(wo)發生(sheng)體兩(liang)側❄️交(jiao)替地(di)産生(sheng)有規(gui)則的(de)旋渦(wo)，這種(zhong)旋渦(wo)稱爲(wei)卡曼(man)渦街(jie)，如圖(tu)1所示(shi)🚶。旋渦(wo)列在(zai)旋渦(wo)發生(sheng)體下(xia)遊非(fei)對稱(cheng)地排(pai)列。設(she)旋渦(wo)的發(fa)生頻(pin)率爲(wei)f，被測(ce)介質(zhi)來流(liu)的平(ping)均速(su)度爲(wei)U，旋渦(wo)發生(sheng)體迎(ying)面寬(kuan)度爲(wei)d，表體(ti)通徑(jing)爲D，根(gen)據卡(ka)曼渦(wo)街原(yuan)理，有(you)如下(xia)關系(xi)式
f=SrU1/d=SrU/md （1）
式(shi)中U1--旋(xuan)渦發(fa)生體(ti)兩側(ce)平均(jun)流速(su)，m/s；
Sr--斯特(te)勞哈(ha)爾數(shu)；
m--旋渦(wo)發生(sheng)體兩(liang)側弓(gong)形面(mian)積與(yu)管道(dao)橫截(jie)面面(mian)積之(zhi)比

管(guan)道内(nei)體積(ji)流量(liang)qv爲
qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr (2)
K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1 (3)
式(shi)中 K--流(liu)量計(ji)的儀(yi)表系(xi)數，脈(mo)沖數(shu)/m3（P/m3）。
　　K除與(yu)旋渦(wo)發生(sheng)體、管(guan)道的(de)幾何(he)尺寸(cun)有關(guan)外，還(hai)與斯(si)㊙️特勞(lao)哈爾(er)數有(you)關。斯(si)特勞(lao)哈爾(er)數爲(wei)無量(liang)綱參(can)數，它(ta)與旋(xuan)🛀🏻渦發(fa)生體(ti)形狀(zhuang)🚶‍♀️及雷(lei)諾數(shu)有關(guan)，圖2所(suo)示爲(wei)圓柱(zhu)狀旋(xuan)渦發(fa)生體(ti)的斯(si)特勞(lao)哈爾(er)數與(yu)管道(dao)雷諾(nuo)數的(de)關系(xi)圖。由(you)圖可(ke)見，在(zai)ReD=2×104～7×106範圍(wei)内，Sr可(ke)🔴視爲(wei)常數(shu)，這是(shi)儀表(biao)正常(chang)工作(zuo)範🔞圍(wei)。當測(ce)量氣(qi)體流(liu)量時(shi)，VSF的🔞流(liu)量計(ji)算式(shi)爲

　　圖(tu)2 斯特(te)勞哈(ha)爾數(shu)與雷(lei)諾數(shu)關系(xi)曲線(xian)式中(zhong) qVn，qV--分别(bie)爲标(biao)準狀(zhuang)态下(xia)（0oC或20oC，101.325kPa）和(he)工況(kuang)下的(de)體積(ji)流量(liang)，m3/h；
Pn，P--分别(bie)爲标(biao)準狀(zhuang)态下(xia)和工(gong)況下(xia)的絕(jue)對壓(ya)力，Pa；
Tn，T--分(fen)别爲(wei)标準(zhun)狀态(tai)下和(he)工況(kuang)下的(de)熱力(li)學溫(wen)度，K；
Zn，Z--分(fen)别爲(wei)标準(zhun)狀态(tai)下和(he)工況(kuang)下氣(qi)體壓(ya)縮系(xi)數。
　　由(you)上式(shi)可見(jian)，VSF輸出(chu)的脈(mo)沖頻(pin)率信(xin)号不(bu)受流(liu)體物(wu)性🐕和(he)組分(fen)變化(hua)的影(ying)響，即(ji)儀表(biao)系數(shu)在一(yi)定雷(lei)諾數(shu)範圍(wei)内✨僅(jin)與旋(xuan)渦發(fa)生體(ti)及管(guan)道的(de)形狀(zhuang)尺寸(cun)等有(you)關。但(dan)是作(zuo)爲流(liu)量🐅計(ji)在物(wu)料平(ping)衡及(ji)能源(yuan)計量(liang)中需(xu)檢測(ce)質量(liang)流量(liang)，這時(shi)流⭐量(liang)計的(de)輸🌈出(chu)信号(hao)應同(tong)時監(jian)測㊙️體(ti)積流(liu)量和(he)流體(ti)密度(du)，流體(ti)物性(xing)和組(zu)分對(dui)流量(liang)計量(liang)還是(shi)有直(zhi)接影(ying)響的(de)。
2. 結構(gou)
　　VSF由傳(chuan)感器(qi)和轉(zhuan)換器(qi)兩部(bu)分組(zu)成，如(ru)圖3所(suo)示。傳(chuan)感器(qi)包括(kuo)旋渦(wo)發生(sheng)體（阻(zu)流體(ti)）、檢測(ce)元件(jian)、儀表(biao)表體(ti)等；轉(zhuan)換器(qi)🛀🏻包括(kuo)前置(zhi)放大(da)器、濾(lü)波整(zheng)形電(dian)路、D／A轉(zhuan)換電(dian)路、輸(shu)出接(jie)口電(dian)路、端(duan)🌈子、支(zhi)架和(he)防護(hu)罩等(deng)。近⚽年(nian)來智(zhi)能式(shi)流量(liang)計還(hai)把微(wei)處理(li)器、顯(xian)示通(tong)訊及(ji)其他(ta)功能(neng)模塊(kuai)亦裝(zhuang)在轉(zhuan)換器(qi)内。

圖(tu)3 渦街(jie)流量(liang)計
（1）旋(xuan)渦發(fa)生體(ti)
　　旋渦(wo)發生(sheng)體是(shi)檢測(ce)器的(de)主要(yao)部件(jian)，它與(yu)儀表(biao)的流(liu)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻量特(te)性（儀(yi)表系(xi)數、線(xian)性度(du)、範圍(wei)度等(deng)）和阻(zu)力特(te)性（壓(ya)力損(sun)失）密(mi)切相(xiang)關，對(dui)它的(de)要求(qiu)如下(xia)。
1） 能控(kong)制旋(xuan)渦在(zai)旋渦(wo)發生(sheng)體軸(zhou)線方(fang)向上(shang)同步(bu)分離(li)🌂；
2） 在較(jiao)寬的(de)雷諾(nuo)數範(fan)圍内(nei)，有穩(wen)定的(de)旋渦(wo)分離(li)點，保(bao)🏃‍♀️持恒(heng)定📱的(de)斯⛱️特(te)勞哈(ha)爾數(shu)；
3） 能産(chan)生強(qiang)烈的(de)渦街(jie)，信号(hao)的信(xin)噪比(bi)高；
4） 形(xing)狀和(he)結構(gou)簡單(dan)，便于(yu)加工(gong)和幾(ji)何參(can)數标(biao)準化(hua)，以🛀及(ji)各種(zhong)🔞檢測(ce)元件(jian)的安(an)裝和(he)組合(he)；
5） 材質(zhi)應滿(man)足流(liu)體性(xing)質的(de)要求(qiu)，耐腐(fu)蝕，耐(nai)磨蝕(shi)，耐溫(wen)度變(bian)化🌈；
6） 固(gu)有頻(pin)率在(zai)渦街(jie)信号(hao)的頻(pin)帶外(wai)。
　　已經(jing)開發(fa)出形(xing)狀繁(fan)多的(de)旋渦(wo)發生(sheng)體，它(ta)可分(fen)爲單(dan)旋渦(wo)發生(sheng)體和(he)多旋(xuan)渦發(fa)生體(ti)兩類(lei)，如圖(tu)4所示(shi)。單旋(xuan)渦發(fa)生體(ti)的基(ji)本形(xing)🎯有圓(yuan)💔柱、矩(ju)形柱(zhu)和三(san)角柱(zhu)，其他(ta)形狀(zhuang)皆爲(wei)這些(xie)基本(ben)形的(de)變形(xing)⭐。三角(jiao)柱形(xing)旋渦(wo)發生(sheng)體是(shi)應用(yong)最廣(guang)泛的(de)🔴一種(zhong)，如圖(tu)5所示(shi)。圖中(zhong)D爲儀(yi)表口(kou)徑。爲(wei)提高(gao)渦街(jie)強度(du)和穩(wen)定性(xing)，可采(cai)用多(duo)旋渦(wo)發生(sheng)體，不(bu)過它(ta)的♻️應(ying)用并(bing)不普(pu)遍。

⑵智(zhi)能渦(wo)街流(liu)量計(ji)檢測(ce)元件(jian)
流量(liang)計檢(jian)測旋(xuan)渦信(xin)号有(you)5種方(fang)式。
1） 用(yong)設置(zhi)在旋(xuan)渦發(fa)生體(ti)内的(de)檢測(ce)元件(jian)直接(jie)檢測(ce)發生(sheng)體😘兩(liang)側差(cha)壓；
2） 旋(xuan)渦發(fa)生體(ti)上開(kai)設導(dao)壓孔(kong)，在導(dao)壓孔(kong)中安(an)裝檢(jian)測元(yuan)件檢(jian)測發(fa)生體(ti)兩側(ce)差壓(ya)；
3） 檢測(ce)旋渦(wo)發生(sheng)體周(zhou)圍交(jiao)變環(huan)流；
4） 檢(jian)測旋(xuan)渦發(fa)生體(ti)背面(mian)交變(bian)差壓(ya)；
5） 檢測(ce)尾流(liu)中旋(xuan)渦列(lie)。
　　根據(ju)這5種(zhong)檢測(ce)方式(shi)，采用(yong)不同(tong)的檢(jian)測技(ji)術（熱(re)敏、超(chao)🐉聲🈲、應(ying)力、應(ying)變、電(dian)容、電(dian)磁、光(guang)電、光(guang)纖等(deng)）可以(yi)構成(cheng)不同(tong)類型(xing)的VSF，如(ru)表1所(suo)示。 表(biao)1 旋渦(wo)發生(sheng)體和(he)檢測(ce)方式(shi)一覽(lan)表

⑶ 轉(zhuan)換器(qi)
　　檢測(ce)元件(jian)把渦(wo)街信(xin)号轉(zhuan)換成(cheng)電信(xin)号，該(gai)信号(hao)既微(wei)弱又(you)含有(you)不⛹🏻‍♀️同(tong)成分(fen)的噪(zao)聲，必(bi)須進(jin)行放(fang)大、濾(lü)波、整(zheng)形等(deng)處理(li)才能(neng)得出(chu)與流(liu)量成(cheng)比例(li)的脈(mo)沖信(xin)号。
轉(zhuan)換器(qi)原理(li)框圖(tu)如圖(tu)6所示(shi)。

圖6 轉(zhuan)換器(qi)原理(li)框圖(tu)⑷ 儀表(biao)表體(ti)
儀表(biao)表體(ti)可分(fen)爲夾(jia)持型(xing)和法(fa)蘭型(xing)，如圖(tu)7所示(shi)。
　　智能(neng)渦街(jie)流量(liang)計主(zhu)要存(cun)在的(de)問題(ti) 主要(yao)有：①指(zhi)示長(zhang)期不(bu)準；②始(shi)終無(wu)指示(shi)；③指示(shi)大範(fan)圍波(bo)動，無(wu)法讀(du)數；④指(zhi)示不(bu)🐕回零(ling)；⑤小流(liu)量時(shi)無指(zhi)示；⑧大(da)流量(liang)時指(zhi)示還(hai)可以(yi)，小流(liu)量時(shi)指示(shi)🔴不準(zhun)；⑦流量(liang)變化(hua)👉時指(zhi)示💰變(bian)化跟(gen)不上(shang)；⑧儀表(biao)K系數(shu)無法(fa)确定(ding)☔，多處(chu)資料(liao)均不(bu)一緻(zhi)❓。
分析(xi)及解(jie)決方(fang)法
總(zong)結引(yin)起這(zhe)些問(wen)題的(de)主要(yao)原因(yin)，主要(yao)涉及(ji)到以(yi)下方(fang)面：
1、選(xuan)型方(fang)面的(de)問題(ti)。有些(xie)渦街(jie)傳感(gan)器在(zai)口徑(jing)選型(xing)上✏️或(huo)者🙇‍♀️在(zai)設計(ji)選型(xing)之後(hou)由于(yu)工藝(yi)條件(jian)變動(dong)，使得(de)選擇(ze)大了(le)―個規(gui)格，實(shi)際🔴選(xuan)型應(ying)選擇(ze)盡可(ke)能小(xiao)的口(kou)徑，以(yi)提高(gao)測量(liang)精度(du)，這方(fang)面的(de)原因(yin)主要(yao)同問(wen)題①、③、⑥有(you)關。比(bi)如，一(yi)條渦(wo)街管(guan)線設(she)計上(shang)供幾(ji)個設(she)備💚使(shi)用，由(you)于🔴工(gong)藝部(bu)分設(she)備有(you)時候(hou)不使(shi)用，造(zao)成目(mu)😘前實(shi)際使(shi)用🚶‍♀️流(liu)量減(jian)小，實(shi)際使(shi)用造(zao)成原(yuan)設計(ji)選型(xing)口徑(jing)過大(da)，相當(dang)于提(ti)高了(le)可測(ce)的流(liu)量下(xia)限，工(gong)藝管(guan)道小(xiao)流量(liang)時指(zhi)示無(wu)法保(bao)證，流(liu)量大(da)時還(hai)可以(yi)使用(yong)，因爲(wei)如果(guo)要重(zhong)新改(gai)造有(you)時候(hou)難度(du)太大(da)．工藝(yi)條件(jian)的變(bian)動隻(zhi)是臨(lin)時的(de)。可結(jie)合參(can)數的(de)重新(xin)整定(ding)以提(ti)高指(zhi)示正(zheng)确📞率(lü)。
2、安裝(zhuang)方面(mian)的問(wen)題。主(zhu)要是(shi)傳感(gan)器前(qian)面的(de)直管(guan)段長(zhang)度不(bu)夠，影(ying)💯響測(ce)量精(jing)度，這(zhe)方面(mian)的原(yuan)因主(zhu)要同(tong)問題(ti)①有關(guan)。比如(ru)：傳感(gan)器前(qian)🐕面直(zhi)💞管段(duan)明顯(xian)不足(zu)，由于(yu)FIC203不用(yong)于計(ji)量，僅(jin)僅用(yong)于控(kong)制，故(gu)目前(qian)的精(jing)度可(ke)以使(shi)用相(xiang)♉當于(yu)降級(ji)🐅使用(yong)。
3、參數(shu)整定(ding)方向(xiang)的原(yuan)因。由(you)于參(can)數錯(cuo)誤，導(dao)緻儀(yi)表指(zhi)示有(you)誤．參(can)數錯(cuo)誤使(shi)得二(er)次儀(yi)表滿(man)度頻(pin)率計(ji)算錯(cuo)誤，這(zhe)方面(mian)📱的原(yuan)因主(zhu)要同(tong)問題(ti)①、③有關(guan)。滿度(du)頻率(lü)相差(cha)不多(duo)的使(shi)得指(zhi)示長(zhang)期不(bu)準，實(shi)際滿(man)度頻(pin)率大(da)幹計(ji)算的(de)滿度(du)頻率(lü)的使(shi)得指(zhi)示大(da)範圍(wei)波動(dong)，無法(fa)讀數(shu)🐕，而資(zi)料上(shang)參數(shu)的不(bu)一緻(zhi)🔅性又(you)影響(xiang)了參(can)數的(de)最終(zhong)确定(ding)，最終(zhong)通過(guo)重新(xin)标定(ding)結合(he)相互(hu)比較(jiao)确定(ding)了參(can)數，解(jie)決了(le)這一(yi)問題(ti)。
4、二次(ci)儀表(biao)故障(zhang)。這部(bu)分故(gu)障較(jiao)多，包(bao)括：一(yi)次儀(yi)表電(dian)路闆(pan)有斷(duan)線之(zhi)處，量(liang)程設(she)定有(you)個别(bie)位顯(xian)示壞(huai)，K系數(shu)設定(ding)有個(ge)💔别位(wei)👅顯示(shi)壞，使(shi)得無(wu)法确(que)定量(liang)程設(she)定以(yi)及K系(xi)數設(she)定，這(zhe)部分(fen)原🤩因(yin)主要(yao)向問(wen)題①、②有(you)關。通(tong)過修(xiu)複相(xiang)應的(de)故障(zhang)，問題(ti)得以(yi)解決(jue)。
5、四路(lu)線路(lu)連接(jie)問題(ti)。部分(fen)回路(lu)表面(mian)上看(kan)線路(lu)連接(jie)很好(hao)，仔細(xi)檢查(cha)，有的(de)接頭(tou)實際(ji)已松(song)動造(zao)成回(hui)路中(zhong)斷，有(you)的接(jie)頭雖(sui)連接(jie)很緊(jin)但由(you)于副(fu)線問(wen)題緊(jin)固螺(luo)釘卻(que)緊固(gu)在了(le)線皮(pi)上，也(ye)使得(de)回路(lu)中斷(duan)，這部(bu)分原(yuan)因主(zhu)要同(tong)問題(ti)②有關(guan)。
6、二次(ci)儀表(biao)與後(hou)續儀(yi)表的(de)連接(jie)問題(ti)。由于(yu)後續(xu)儀表(biao)的問(wen)㊙️題或(huo)者♈由(you)于後(hou)續儀(yi)表的(de)檢修(xiu)，使得(de)二次(ci)儀表(biao)的mA輸(shu)出回(hui)路中(zhong)斷，對(dui)于這(zhe)🧡類型(xing)的二(er)次儀(yi)表來(lai)說，這(zhe)部分(fen)原因(yin)主要(yao)同問(wen)題②有(you)關。尤(you)其是(shi)對于(yu)後續(xu)的記(ji)錄儀(yi)，在記(ji)錄儀(yi)長期(qi)損壞(huai)無法(fa)✨修複(fu)的情(qing)況下(xia)，一定(ding)要注(zhu)意短(duan)接二(er)次儀(yi)表的(de)輸出(chu)。
7、由于(yu)二次(ci)儀表(biao)平軸(zhou)電纜(lan)故障(zhang)造成(cheng)回路(lu)始終(zhong)無指(zhi)示。由(you)于長(zhang)🐆期運(yun)行，再(zai)加上(shang)受到(dao)灰塵(chen)的影(ying)響，造(zao)成平(ping)軸電(dian)纜故(gu)障，通(tong)過清(qing)洗或(huo)者更(geng)換平(ping)軸電(dian)線，問(wen)題得(de)🤟以解(jie)決。
8、對(dui)于問(wen)題⑦主(zhu)要是(shi)由于(yu)二次(ci)儀表(biao)顯示(shi)表頭(tou)線圈(quan)固定(ding)🤟螺⚽絲(si)🏒松，造(zao)成表(biao)頭下(xia)沉，指(zhi)針與(yu)表殼(ke)摩擦(ca)大，動(dong)作不(bu)靈，通(tong)過🌈調(diao)整表(biao)頭并(bing)重新(xin)固定(ding)，問題(ti)相應(ying)解決(jue)。
9、使用(yong)環境(jing)問題(ti)。尤其(qi)是安(an)裝在(zai)地井(jing)中的(de)傳感(gan)器部(bu)分，由(you)🌏于⁉️環(huan)境濕(shi)度大(da)，造成(cheng)線路(lu)闆受(shou)潮，這(zhe)部分(fen)原因(yin)主要(yao)🔞同問(wen)💋題①、②有(you)關。通(tong)過相(xiang)應的(de)技改(gai)措施(shi)，對部(bu)分環(huan)境濕(shi)度大(da)的傳(chuan)感器(qi)重🏃🏻新(xin)作了(le)把探(tan)頭📐部(bu)分與(yu)轉換(huan)🚶‍♀️部分(fen)分離(li)處理(li)，改用(yong)了分(fen)離型(xing)傳感(gan)器，故(gu)⛷️善了(le)工作(zuo)🔞環境(jing)，日前(qian)這部(bu)分儀(yi)表運(yun)行良(liang)好。
10、由(you)于現(xian)場調(diao)校不(bu)好，或(huo)者由(you)于調(diao)校之(zhi)後的(de)實際(ji)情況(kuang)的再(zai)變👣動(dong)。由于(yu)現場(chang)振動(dong)噪聲(sheng)平衡(heng)調整(zheng)以及(ji)靈敏(min)度調(diao)整不(bu)好．或(huo)者由(you)于🔞調(diao)整之(zhi)後運(yun)行一(yi)段時(shi)間之(zhi)後現(xian)場情(qing)況的(de)再變(bian)動，造(zao)成指(zhi)示問(wen)題、這(zhe)部分(fen)原因(yin)主要(yao)同問(wen)題④、⑤有(you)關。使(shi)用示(shi)波器(qi)，加上(shang)結合(he)工藝(yi)運♌行(hang)情況(kuang)，重新(xin)調整(zheng)。

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