渦街流量計 在(zài)指定的流動條(tiáo)件下，一部分流(liú)體動能會轉化(hua)爲流體⛷️振動💞，其(qí)振動頻率與流(liu)速（流量）有确定(dìng)的比例🐕關系，依(yi)據這種原理工(gong)作的流量計 稱(cheng)爲流體振動流(liú)量計。目前流體(tǐ)振動流量計有(yǒu)三類：渦🏃🏻‍♂️街流量(liang)計、旋進（旋渦進(jìn)動）流量計和射(shè)流流量計。渦街(jiē)流量計具有以(yi)下一些特點：
①輸(shū)出爲脈沖頻率(lü)，其頻率與被測(ce)流體的實際體(tǐ)積流量成🔞正比(bi)，不受流體組分(fen)、密度、壓力、溫度(dù)的影響；
②測量範(fan)圍寬，一般範圍(wei)度可達10：1以上；
③精(jīng)度爲中上水平(ping)；
④無可動部件，可(kě)靠性高；
⑤結構簡(jian)單牢固，安裝方(fāng)便，維護費較低(dī)；
⑥應用範圍廣泛(fan)，可适用液體、氣(qì)體和蒸汽。　　
工作(zuo)原理
    在流體中(zhōng)設置旋渦發生(shēng)體（阻流體），從旋(xuán)渦發生體兩側(ce)交替地産生有(yǒu)規則的旋渦，這(zhe)種旋渦稱爲卡(ka)曼渦街（見圖1），旋(xuan)🔴渦列在旋渦發(fā)生體下遊非對(dui)稱地排列。根據(ju)卡曼渦街原理(li)，有如下關系式(shi)：

　　式中，m爲旋渦發(fa)生體兩側弓形(xing)面積與管道橫(heng)截面面積之比(bi)；D爲表體通徑；d爲(wèi)旋渦發生體迎(yíng)面寬度；f爲🈲旋渦(wo)☀️的發生頻率；U1爲(wei)旋渦發生體兩(liǎng)側平均流速；Sr爲(wei)斯特勞哈爾數(shu)；U爲被測介質流(liu)⭐的平均速度。

圖(tu)1  卡曼渦街

管道(dao)内體積流量qv爲(wei)：

式中， K爲流量計(ji)的儀表系數，單(dan)位爲脈沖數/m3。

　　K除(chú)與旋渦發生體(tǐ)、管道的幾何尺(chi)寸有關外，還與(yǔ)斯特勞哈爾數(shù)有關。斯特勞哈(hā)爾數爲無量綱(gāng)參數，它⁉️與旋渦(wo)發生體🌂形狀及(ji)雷諾數有關，圖(tu)2爲圓柱狀旋渦(wō)發生👣體的斯特(te)勞哈爾數與管(guǎn)道雷諾數的關(guan)系圖。由圖2可見(jian)，在ReD=2×104～7×106的範圍内，Sr可(ke)視♈爲常數，這是(shì)儀表正🤟常工作(zuo)範圍。當測量氣(qi)體流量時，渦街(jie)流量計的流量(liàng)計算式爲：

　　式中(zhōng)，qVn、qV分别爲标準狀(zhuàng)态下（0℃或20℃，101.325kPa）和工況(kuàng)下的體積流量(liang)； Pn、P分别爲标🐉準💔狀(zhuang)态下和工況下(xia)的絕對壓力；Tn、T分(fen)别爲标準狀态(tai)⁉️下和工況下的(de)熱力學溫度；Zn、Z分(fen)别爲标準狀态(tài)下和工況下氣(qì)體壓縮系數。

圖(tú)2  斯特勞哈爾數(shu)與雷諾數關系(xì)曲線

　　由式（4）可見(jiàn)，渦街流量計輸(shu)出的脈沖頻率(lǜ)信号不受流體(ti)物🔅性和🐕組分變(bian)化的影響，即儀(yi)表系數在一定(ding)雷諾數範圍内(nei)僅與旋渦發生(shēng)體及管道的形(xíng)狀尺寸等有關(guan)。但是在物料🌈平(píng)衡及能源計量(liang)中需檢測質量(liang)流量，這時流量(liàng)計應同時監測(cè)體積♈流量和流(liu)體密度，流體物(wù)性和組分就會(hui)對流量💘計量産(chǎn)生直接影響。

　　渦(wō)街流量計由傳(chuán)感器和轉換器(qì)兩部分組成，如(rú)圖3所示。傳感器(qi)🔞包括旋渦發生(shēng)體（阻流體）、檢測(cè)元件、儀表表體(tǐ)等；轉換器包括(kuo)前置放大器、濾(lǜ)波整形電路💁、DAC、輸(shū)出接口電路、端(duan)子、支架和防護(hu)罩等❄️。近年來智(zhi)能🈲式流量計還(hai)把微處理器、顯(xian)示通信及其他(ta)功能模塊裝在(zai)轉換器内。

圖3  渦(wō)街流量計

在現(xian)場中的應用

1 現(xiàn)場應用

　　渦街流(liú)量計适用的流(liú)體廣泛，但不适(shì)用于低雷諾數(shù)（ReD≤2×104）流體。因㊙️爲在低(dī)雷諾數時，斯特(tè)勞哈爾數随着(zhe)雷諾數而變，儀(yí)表線性度變差(chà)。同時，含固體微(wei)粒的流體對旋(xuán)渦發生體的沖(chong)刷會産生噪聲(sheng)，其含有的短纖(xian)維若纏✨繞在旋(xuan)渦發生體上将(jiāng)改變儀表系數(shu)。

渦街流量計在(zai)混相流體中的(de)應用如下：

　　①可用(yong)于含分散、均勻(yún)的微小氣泡，但(dan)容積含氣率應(yīng)小于7%～10%的氣、液兩(liǎng)相流，若容積含(hán)氣率超出2%就應(ying)對儀表系數進(jìn)👌行修正。

　　②可用于(yú)含分散、均勻的(de)固體微粒，含量(liang)不大于2%的氣固(gu)、液固兩相流。

　　③可(ke)用于互不溶解(jiě)的液液（如油和(he)水）兩組分流等(děng)。

　　脈動流和旋轉(zhuǎn)流會對渦街流(liú)量計産生嚴重(zhong)影響。如果脈動(dong)🔴頻率與渦街頻(pin)率頻帶合拍可(kě)能引起諧振，破(pò)壞正常工作和(he)設備，使渦街信(xin)号産生“鎖定（Lock-in）”現(xiàn)象，這時😍信号會(huì)固定于♍某一頻(pin)率。“鎖定”與脈動(dong)幅值🤞、旋渦發生(sheng)❗體形狀及👈堵塞(sāi)比等有關。

　　渦街(jiē)流量計的精度(du)對于液體大緻(zhì)在±0.5%R～±2%R之間，對于氣(qi)體在±l%R～±2%R之🐪間，重複(fú)性一般爲  0.2%～0.5%。由于(yu)渦街流量計的(de)儀表系數較低(di)，頻率分辨率低(di)🐅，口徑愈大精度(dù)愈低，故儀🈲表口(kou)徑不宜過☎️大（DN300以(yi)下⚽）。

　　範圍度寬是(shi)渦街流量計的(de)特點，但重要的(de)一點是量程下(xia)限的流量數值(zhi)。一般液體平均(jun1)流速下限爲0.5m/s，氣(qì)體爲4～5m／s。渦🤩街流🈲量(liàng)計的正📱常流量(liang)在正常測量範(fan)圍的1/2～2/3處。

　　渦街流(liu)量計的優點是(shi)儀表系數不受(shòu)測量介質物🌈性(xìng)💘的影響，可以由(you)一種典型介質(zhì)推廣到其他介(jiè)質上。但由于⭐液(ye)、氣的流速範圍(wéi)差别很大，導緻(zhì)頻率範圍亦差(chà)🤟别很大🐅。處理渦(wō)街信号的放大(dà)器電路中，濾波(bō)器的通帶不同(tóng)，電路參數亦不(bú)同，因此♊，同一電(dian)路✔️參數不能用(yong)于測量不同介(jiè)質。

　　另外，氣體和(he)液體的密度差(chà)别很大，而旋渦(wo)分離時産生的(de)信号強度與密(mi)度成正比，因此(ci)信号強度差别(bie)亦很大。液、氣放(fang)大❄️器電路的增(zēng)益、觸發靈敏度(dù)等🈲皆不相同，壓(ya)電電荷差别大(dà)，電荷放大器的(de)參數也不相同(tong)。即使同爲氣體(ti)（或液體、蒸汽），随(sui)着介質壓力💋、溫(wen)度、密度不同，使(shǐ)用的流💯量範圍(wei)不同，信号強度(du)亦不同，電路參(cān)數同樣要改變(biàn)。因📐此，一台渦街(jie)流量計不經硬(yìng)件或軟件🈲修改(gǎi)，改變使用介質(zhi)或改變儀表口(kou)🌈徑是不可行的(de)。

2 安裝注意事項(xiàng)
　　渦街流量計屬(shu)于對管道流速(su)分布畸變、旋轉(zhuǎn)流和流動脈💞動(dong)等敏感的流量(liàng)計，因此，對現場(chǎng)管道安裝條件(jiàn)應充分重視，嚴(yan)格遵照使用說(shuō)明書執行。
　　渦街(jiē)流量計可安裝(zhuang)在室内或室外(wai)。如果安裝在地(di)㊙️井裏，爲防止被(bei)水淹沒，應選用(yòng)涎水型傳感器(qi)。傳感器在管道(dao)上可以水平、垂(chui)直或傾斜安裝(zhuang)，但測量液體和(he)氣體時爲防止(zhi)氣泡和液滴的(de)幹擾，要注意安(an)📞裝位置（見💞圖4）。

圖(tu)4  測量含液體和(he)含氣液體的流(liu)量儀表安裝
渦(wo)街流量計必須(xu)保證上、下遊直(zhí)管段有必要的(de)長度（見圖5）。

圖5  渦(wo)街流量計對上(shang)、下遊直管段長(zhang)度的要求

　　在圖(tu)5中，a爲一個90°彎頭(tóu)，b 爲同心擴管，c爲(wèi)同心收縮全開(kai)閥🌈門，d爲不同平(ping)面兩個90°彎頭，e爲(wèi)調節閥半開閥(fá)門，f爲同一平面(mian)兩個90°彎頭🌍。

傳感(gan)器與管道的連(lian)接如圖6所示，在(zài)與管道連接時(shí)要🈲注意以下問(wen)題。

圖6  傳感器與(yu)管道的連接

　　① 上(shang)、下遊配管内徑(jing)D與傳感器内徑(jing)D’相同，其差異滿(mǎn)足👈下述條件：    0.95D≤D’≤1.1D；

　　② 配(pei)管應與傳感器(qi)同心，同軸度應(ying)小于0.05D’；

　　③ 密封墊不(bú)能凸入管道内(nèi)，其内徑可比傳(chuán)感器内徑大1～2mm；

　　④ 如(ru)需斷流檢查與(yǔ)清洗傳感器，應(ying)設置旁通管道(dào)（見🧡圖7）；

圖7  旁通管(guan)道示意圖

　　⑤ 減小(xiǎo)振動對渦街流(liu)量計的影響應(yīng)該作爲渦街流(liu)📧量🌍計現場安裝(zhuāng)的一個突出問(wen)題來關注。首先(xiān)，在選擇傳感器(qi)安裝場所時盡(jìn)量注意避開振(zhèn)動源；其次，采用(yong)彈性軟管連接(jie)在小口徑中可(ke)以考慮；第三，加(jia)🌈裝管道支撐物(wu)是有效的減振(zhen)🏃‍♀️方法。

　　電氣安裝(zhuāng)應注意傳感器(qi)與轉換器之間(jian)采用屏蔽🔞電😍纜(lǎn)或低噪聲電纜(lan)連接，其距離不(bú)應超過使用說(shuo)🈲明書的規定。布(bù)線時應遠離強(qiang)功率電源線，盡(jin)量用🔴單獨金屬(shǔ)套管保護。應遵(zun)循“一🌈點接地👈”原(yuán)則，接地電阻應(ying)小于10Ω。整體型和(hé)🐉分離型都應在(zài)傳感器側接地(di)，轉換器外殼接(jiē)地點應與傳感(gan)器“同地”。

3 現場常(cháng)見故障現象、原(yuan)因及排除方法(fǎ)
渦街流量計有(yǒu)多種檢測方式(shi)，傳感器和測量(liàng)電路差别也較(jiào)大💘，但渦街流量(liang)計常見的故障(zhàng)有共性。
結語

　　在(zai)衆多的流量計(jì)中，渦街流量計(ji)的購置費低于(yú)質量式🌐、電㊙️磁式(shi)、容積式等類型(xing)，而安裝、運行、維(wéi)護費低于節流(liú)式⛷️、容積🔴式、渦輪(lún)式等類型，是一(yi)種經濟性較好(hao)、比較實用的流(liú)量計。渦街流量(liàng)計結構簡單牢(lao)固，安裝維護方(fang)便，尤其适用于(yu)冶煉廠、化工廠(chǎng)、輸油管道等工(gong)業現場的使用(yong)。