智(zhi)能渦街流量(liàng)計工作原理(lǐ)與結構
1. 工作(zuo)原理
　　智能渦(wo)街流量計是(shì)在流體中設(shè)置旋渦發生(shēng)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(zhǒng)旋渦稱爲卡(ka)曼渦街，如圖(tu)1所示💰。旋渦👈列(liè)在旋渦發生(shēng)體下遊非對(dui)稱地排列。設(shè)旋渦的發生(sheng)頻率爲f，被測(cè)介質來流的(de)平均速🐉度爲(wèi)U，旋渦發生體(tǐ)迎面寬度爲(wei)💜d，表體通徑爲(wei)D，根據卡曼㊙️渦(wo)街原理，有如(ru)下關系式
f=SrU1/d=SrU/md （1）
式(shi)中U1--旋渦發生(shēng)體兩側平均(jun)流速，m/s；
Sr--斯特勞(láo)哈爾數；
m--旋渦(wō)發生體兩側(cè)弓形面積與(yu)管道橫截面(mian)面積之比

管道内體(ti)積流量qv爲
qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr (2)
K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1 (3)
式(shì)中 K--流量計的(de)儀表系數，脈(mò)沖數/m3（P/m3）。
　　K除與旋(xuan)渦發生體、管(guan)道的幾何尺(chǐ)寸有關外，還(hai)與斯特勞☎️哈(hā)爾數有關。斯(si)特勞哈爾數(shu)爲無量綱參(can)數，它與旋渦(wo)發生體🙇🏻形狀(zhuàng)及雷👈諾數有(yǒu)關，圖2所示爲(wèi)圓柱狀旋渦(wo)發生體的斯(sī)特勞哈爾🧑🏽‍🤝‍🧑🏻數(shu)與管♌道雷諾(nuò)數的關系圖(tú)。由圖可見，在(zài)✊ReD=2×104～7×106範圍内，Sr可視(shì)爲常數，這是(shì)儀表正常工(gong)作範圍。當測(cè)量氣🎯體流量(liàng)時，VSF的🧑🏽‍🤝‍🧑🏻流量計(jì)算式爲

　　圖2 斯(sī)特勞哈爾數(shù)與雷諾數關(guan)系曲線式中(zhōng) qVn，qV--分别爲标準(zhǔn)狀🧑🏾‍🤝‍🧑🏼态下（0oC或20oC，101.325kPa）和(hé)工況下的體(ti)積流量，m3/h；
Pn，P--分别(bie)爲标準狀态(tai)下和工況下(xià)的絕對壓力(lì)，Pa；
Tn，T--分别爲标準(zhǔn)狀态下和工(gōng)況下的熱力(li)學溫度，K；
Zn，Z--分别(bié)爲标準狀态(tài)下和工況下(xia)氣體壓縮系(xì)數。
　　由上式可(ke)見，VSF輸出的脈(mò)沖頻率信号(hao)不受流體物(wu)性🏃🏻和組分變(bian)化💁的影響，即(ji)儀表系數在(zai)一定雷諾數(shù)範圍内僅與(yǔ)旋渦🛀🏻發生體(ti)及管道的形(xíng)狀尺寸等有(yǒu)關。但是作爲(wei)流量計在物(wù)料平衡及能(neng)源計量中需(xū)檢🐪測質量流(liú)量，這時流量(liang)計的輸出信(xin)号應同時監(jiān)測體積流量(liang)和流體密度(du)，流體物性和(hé)組分對流量(liàng)計量還是有(you)直接影響的(de)。
2. 結構
　　VSF由傳感(gan)器和轉換器(qì)兩部分組成(chéng)，如圖3所示。傳(chuan)感器⁉️包括旋(xuan)渦發生體（阻(zǔ)流體）、檢測元(yuán)件、儀表表體(tǐ)等；轉換器包(bao)括✍️前置放大(da)器、濾波整形(xíng)電路、D／A轉換電(dian)路、輸出接口(kǒu)電路、端💛子、支(zhi)架🐉和防護🌈罩(zhào)等。近年來智(zhì)能式流量計(ji)還把微處理(lǐ)器、顯示通訊(xùn)及其他功能(néng)模塊亦裝在(zài)轉換器内。

圖(tu)3 渦街流量計(ji)
（1）旋渦發生體(ti)
　　旋渦發生體(tǐ)是檢測器的(de)主要部件，它(tā)與儀表的流(liu)量特🥰性（儀表(biao)系數、線性度(dù)、範圍度等）和(hé)阻力特性（壓(yā)力損👌失）密‼️切(qiē)相關，對它的(de)要求如下。
1） 能(néng)控制旋渦在(zai)旋渦發生體(ti)軸線方向上(shang)同步分離㊙️；
2） 在(zai)較寬的雷諾(nuò)數範圍内，有(yǒu)穩定的旋渦(wo)分離點，保持(chi)💛恒定的斯特(te)勞哈爾數；
3） 能(neng)産生強烈的(de)渦街，信号的(de)信噪比高；
4） 形(xing)狀和結構簡(jiǎn)單，便于加工(gōng)和幾何參數(shù)标準化，以及(jí)✌️各種檢測元(yuan)件的安裝和(hé)組合；
5） 材質應(ying)滿足流體性(xìng)質的要求，耐(nài)腐蝕，耐磨蝕(shí)，耐溫度💋變化(hua)👄；
6） 固有頻率在(zai)渦街信号的(de)頻帶外。
　　已經(jīng)開發出形狀(zhuàng)繁多的旋渦(wo)發生體，它可(ke)分爲單旋渦(wo)發生體和多(duo)旋渦發生體(ti)兩類，如圖4所(suǒ)示。單旋渦發(fā)生體的基本(ben)形有圓❗柱、矩(jǔ)形柱和三角(jiǎo)柱，其他形狀(zhuang)皆爲這些🏃🏻‍♂️基(jī)本形的變形(xíng)。三角柱形旋(xuan)渦發生體是(shi)應用最廣泛(fan)的一種，如圖(tu)✨5所示。圖中D爲(wèi)儀表口徑。爲(wei)提高渦街強(qiang)度和穩定性(xìng)，可采用多旋(xuan)渦發生🐆體，不(bú)過它的應用(yong)并不普遍。

⑵智(zhi)能渦街流量(liàng)計檢測元件(jian)
流量計檢測(ce)旋渦信号有(yǒu)5種方式。
1） 用設(she)置在旋渦發(fa)生體内的檢(jian)測元件直接(jiē)檢測發🌈生體(tǐ)兩側差壓；
2） 旋(xuán)渦發生體上(shang)開設導壓孔(kǒng)，在導壓孔中(zhong)安裝檢測元(yuán)🏒件檢測發生(shēng)體兩側差壓(yā)；
3） 檢測旋渦發(fā)生體周圍交(jiao)變環流；
4） 檢測(ce)旋渦發生體(tǐ)背面交變差(chà)壓；
5） 檢測尾流(liu)中旋渦列。
　　根(gen)據這5種檢測(cè)方式，采用不(bú)同的檢測技(jì)術（熱敏、超聲(shēng)、應🌂力、應⭕變、電(diàn)容、電磁、光電(diàn)、光纖等）可以(yi)構成不同類(lei)型的VSF，如表1所(suo)示。 表1 旋渦發(fa)生體和檢測(ce)方式一覽表(biǎo)

⑶ 轉換器
　　檢測(cè)元件把渦街(jie)信号轉換成(cheng)電信号，該信(xìn)号既微弱又(yòu)含有不同成(cheng)分的噪聲，必(bi)須進行放大(dà)、濾波、整形等(děng)處理💋才能得(dé)出與流量成(chéng)比例的脈沖(chòng)信号。
轉換器(qi)原理框圖如(rú)圖6所示。

圖6 轉(zhuan)換器原理框(kuang)圖⑷ 儀表表體(tǐ)
儀表表體可(kě)分爲夾持型(xing)和法蘭型，如(ru)圖7所示。
　　智能(néng)渦街流量計(jì)主要存在的(de)問題 主要有(yǒu)：①指示長♻️期不(bú)準💘；②始😘終無指(zhǐ)示；③指示大範(fàn)圍波動，無法(fǎ)讀數；④指💜示不(bu)♌回零；⑤小流量(liang)時無指示；⑧大(da)流量時指示(shi)還可以，小流(liu)量時指示不(bu)準；⑦流量變化(huà)時指示變化(hua)跟不上☎️；⑧儀表(biǎo)K系數無法确(que)定，多處資料(liào)均不一緻🔆。
分(fen)析及解決方(fāng)法
總結引起(qi)這些問題的(de)主要原因，主(zhu)要涉及到以(yi)下方👅面：
1、選型(xing)方面的問題(ti)。有些渦街傳(chuán)感器在口徑(jìng)選型上📱或者(zhe)在設㊙️計選型(xing)之後由于工(gong)藝條件變動(dòng)，使得選擇大(da)了―個規格，實(shi)際選型應選(xuan)擇盡可能小(xiǎo)的口徑✌️，以提(ti)高測量精度(du)，這方面的原(yuán)因主要同問(wen)題①、③、⑥有關。比如(rú)，一條渦街管(guǎn)線🏃🏻‍♂️設計上供(gong)幾個設備使(shi)用，由于🏃🏻工藝(yi)部分設備有(you)時候不使用(yong)，造成目前實(shí)際使用流量(liang)減小，實♉際♋使(shi)用造成原設(shè)計選型口徑(jìng)過大，相🧑🏽‍🤝‍🧑🏻當于(yú)提高了可測(cè)的流量下限(xian)，工藝管道小(xiao)流量時🔅指示(shì)無法保證，流(liu)量大時還可(ke)以使用🏃🏻‍♂️，因爲(wèi)如果要重新(xīn)改造💋有時候(hou)難度🏃‍♂️太大．工(gong)藝條件的變(biàn)動隻是臨時(shí)的。可結合參(can)數的重新整(zhěng)定以提高指(zhi)示正确率。
2、安(an)裝方面的問(wen)題。主要是傳(chuán)感器前面的(de)直管段長💃🏻度(du)不夠，影響測(cè)量精度，這方(fāng)面的原因主(zhu)要同問題①有(you)關。比如：傳感(gan)器前面直管(guǎn)段明顯不足(zu)，由于FIC203不用于(yú)計量☔，僅僅用(yòng)于控制，故目(mù)前的精度🌈可(ke)以使用相當(dang)于降級使用(yòng)。
3、參數整定方(fang)向的原因。由(you)于參數錯誤(wu)，導緻儀表指(zhǐ)示📞有誤．參數(shù)錯誤使得二(er)次儀表滿度(dù)頻率計算錯(cuo)誤，這方面🔆的(de)原因主📞要同(tong)問題①、③有關。滿(mǎn)度頻率相差(chà)不多的使得(de)指示長期不(bu)準，實際滿度(dù)頻率大幹計(ji)算的滿度頻(pin)率的使🔆得指(zhi)示大範圍波(bō)動，無法讀數(shù)，而資料上參(can)數的不一緻(zhì)性又影響了(le)參數的最終(zhong)确定，最終通(tong)過重新标定(ding)結合相互比(bi)較确定了參(can)數，解決了這(zhe)一問🐕題。
4、二次(ci)儀表故障。這(zhè)部分故障較(jiào)多，包括：一次(ci)儀表電路闆(pǎn)有斷線之處(chù)，量程設定有(you)個别位顯示(shi)壞，K系數設定(dìng)有個别位顯(xian)示壞，使得無(wú)法确定量程(cheng)設定以及K系(xi)數設定，這部(bu)分原🙇🏻因主要(yao)向問題①、②有關(guan)。通過修複相(xiang)應的故障，問(wèn)題得以解決(jue)。
5、四路線路連(lián)接問題。部分(fèn)回路表面上(shang)看線路連接(jiē)很好，仔細❌檢(jiǎn)查，有的接頭(tou)實際已松動(dong)造成回路中(zhōng)斷，有的接頭(tou)雖連接很緊(jin)但由于副線(xian)問題緊固螺(luo)釘卻緊固在(zài)了🐪線皮上，也(ye)使得回路中(zhōng)斷，這部分原(yuan)因主要同❤️問(wèn)題②有關🐕。
6、二次(cì)儀表與後續(xù)儀表的連接(jie)問題。由于後(hou)續儀表的問(wen)題或㊙️者由于(yu)後續儀表的(de)檢修，使得二(er)次儀表的mA輸(shū)出回路中斷(duan)，對于這類型(xíng)的二次儀表(biǎo)來說，這部分(fen)原因主要💁同(tóng)問題②有關。尤(you)其是對于後(hòu)續的記錄儀(yí)，在記錄儀長(zhǎng)期損壞無法(fa)🛀修複的情況(kuang)下，一定🔞要注(zhu)意短接二次(cì)儀表的👅輸出(chū)。
7、由于二次儀(yi)表平軸電纜(lan)故障造成回(hui)路始終無指(zhi)示。由于長期(qi)運行，再加上(shang)受到灰塵的(de)影響，造成平(píng)軸電纜故障(zhang)，通過清洗或(huo)者更換平軸(zhóu)電線，問題得(dé)以解決♈。
8、對于(yú)問題⑦主要是(shi)由于二次儀(yí)表顯示表頭(tou)線圈固定螺(luó)絲松🛀🏻，造🤞成表(biao)頭下沉，指針(zhēn)與表殼摩擦(ca)大，動作不靈(ling)，通過調整㊙️表(biao)頭并重新固(gù)定，問題相應(yīng)解決。
9、使用環(huan)境問題。尤其(qi)是安裝在地(di)井中的傳感(gǎn)器部分，由于(yu)環🚶‍♀️境濕度大(dà)，造成線路闆(pǎn)受潮，這部分(fèn)原因💘主要同(tóng)問題①、②有關。通(tong)過相應的技(ji)改措施，對部(bù)分環境濕度(du)💜大的傳感器(qi)重新作了把(ba)探頭部分與(yu)轉換部分分(fèn)離處理，改用(yong)✊了分離型🌈傳(chuan)感器，故善了(le)工作環境，日(ri)前這部分儀(yí)表運☁️行良好(hao)。
10、由于現場調(diào)校不好，或者(zhě)由于調校之(zhi)後的實際情(qing)😘況的再👄變動(dòng)。由于現場振(zhèn)動噪聲平衡(heng)調整以及靈(ling)敏度🔞調整不(bu)好．或者由于(yu)♈調整之後運(yùn)行一段時間(jian)之後現場情(qíng)況的再變動(dong)，造成指示問(wèn)‼️題、這部分原(yuán)因主要同問(wèn)題④、⑤有關。使用(yong)示波器，加上(shang)結合工藝運(yùn)☔行情況，重新(xīn)調整。

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