渦街流(liu)量計 在(zài)指定的(de)流動條(tiao)件下，一(yi)部分流(liu)體動能(neng)會轉化(hua)爲流體(ti)振動，其(qí)振動頻(pin)率與流(liú)速（流量(liang)）有确定(dìng)的比例(lì)關系，依(yi)據這種(zhong)原理工(gōng)作的流(liú)量計 稱(chēng)爲流體(tǐ)振動流(liú)量計。目(mu)前流體(tǐ)振動流(liu)量計有(you)三類：渦(wō)街流量(liang)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼計、旋進(jìn)（旋渦進(jìn)動）流量(liàng)計和射(shè)流流量(liang)計。渦街(jie)流👨‍❤️‍👨量計(jì)具有以(yǐ)下一些(xie)特點：
①輸(shu)出爲脈(mò)沖頻率(lǜ)，其頻率(lü)與被測(ce)流體的(de)實際體(ti)積🌐流量(liàng)成🛀🏻正比(bǐ)，不受流(liú)體組分(fèn)、密度、壓(ya)力、溫度(dù)的影響(xiǎng)♉；
②測量範(fàn)圍寬，一(yi)般範圍(wéi)度可達(dá)10：1以上；
③精(jīng)度爲中(zhōng)上水平(píng)；
④無可動(dong)部件，可(kě)靠性高(gao)；
⑤結構簡(jiǎn)單牢固(gù)，安裝方(fang)便，維護(hu)費較低(dī)；
⑥應用範(fàn)圍廣泛(fàn)，可适用(yòng)液體、氣(qi)體和蒸(zheng)汽。　　
工作(zuò)原理
    在(zai)流體中(zhong)設置旋(xuan)渦發生(shēng)體（阻流(liú)體），從旋(xuan)渦發生(sheng)體兩側(ce)交替地(di)産生有(yǒu)規則的(de)旋渦，這(zhe)種旋渦(wō)稱爲卡(ka)曼渦街(jie)（見圖1），旋(xuan)🔆渦列在(zài)旋渦發(fā)生體下(xia)遊非對(duì)稱地排(pai)列。根🔞據(jù)卡曼🤞渦(wo)街原理(li)，有如下(xià)關系式(shi)：

　　式中，m爲(wei)旋渦發(fa)生體兩(liǎng)側弓形(xíng)面積與(yu)管道橫(héng)截面面(miàn)積🥵之比(bǐ)；D爲表體(tǐ)通徑；d爲(wèi)旋渦發(fā)生體迎(ying)面寬度(dù)；f爲旋渦(wo)的發生(shēng)頻率；U1爲(wei)旋渦㊙️發(fā)生體兩(liǎng)側平均(jun1)流速；Sr爲(wei)斯特勞(lao)♋哈爾數(shu)；U爲被測(cè)⛷️介質流(liu)🏒的平均(jun)速度。

圖(tú)1  卡曼渦(wo)街

管道(dao)内體積(ji)流量qv爲(wèi)：

式中， K爲(wèi)流量計(ji)的儀表(biao)系數，單(dan)位爲脈(mò)沖數/m3。

　　K除(chu)與旋渦(wō)發生體(ti)、管道的(de)幾何尺(chi)寸有關(guān)外，還與(yǔ)斯特🍓勞(láo)哈爾數(shù)有關。斯(sī)特勞哈(hā)爾數爲(wei)無量綱(gang)參數，它(tā)與旋渦(wō)發生體(tǐ)形狀及(jí)雷諾數(shu)有關，圖(tu)2爲圓柱(zhu)狀旋🌏渦(wo)發生體(tǐ)的斯💃🏻特(tè)勞哈爾(ěr)數與管(guan)道雷諾(nuò)數的關(guān)系圖。由(you)圖2可見(jiàn)，在ReD=2×104～7×106的範(fan)圍内，Sr可(ke)視🔞爲常(cháng)數，這是(shi)儀表正(zheng)常工作(zuò)範圍。當(dāng)測量氣(qì)體流量(liang)時，渦街(jiē)流量計(jì)的流量(liàng)計算式(shi)爲：

　　式中(zhong)，qVn、qV分别爲(wei)标準狀(zhuang)态下（0℃或(huò)20℃，101.325kPa）和工況(kuàng)下的體(ti)積流量(liang)； Pn、P分别💋爲(wèi)标準狀(zhuang)态下和(he)工況下(xià)的絕對(dui)壓力；Tn、T分(fen)别爲标(biāo)準狀态(tài)下和工(gong)況下的(de)熱力學(xué)溫度；Zn、Z分(fèn)别爲标(biāo)準狀态(tai)下和工(gōng)況下氣(qi)體壓縮(suo)系數。

圖(tu)2  斯特勞(láo)哈爾數(shu)與雷諾(nuò)數關系(xi)曲線

　　由(you)式（4）可見(jian)，渦街流(liu)量計輸(shu)出的脈(mò)沖頻率(lü)信号不(bu)受❄️流體(ti)物性🈲和(hé)組分變(biàn)化的影(ying)響，即儀(yí)表系數(shu)在一定(dìng)雷諾數(shù)範圍内(nèi)僅與旋(xuán)渦發生(shēng)體及管(guǎn)道的形(xing)狀尺🏃‍♀️寸(cun)等有🐅關(guan)。但是在(zài)物料平(píng)衡及能(néng)源計✊量(liàng)中需檢(jian)測質量(liang)流量，這(zhè)時流量(liang)計應同(tong)時監測(ce)體積流(liu)量和流(liu)🧡體密度(dù)，流體物(wu)性和組(zǔ)分就會(hui)對流量(liàng)📱計量産(chǎn)生直⭕接(jiē)影響。

　　渦(wō)街流量(liàng)計由傳(chuán)感器和(hé)轉換器(qì)兩部分(fen)組成，如(rú)圖3所示(shi)。傳感器(qì)🌈包括旋(xuán)渦發生(sheng)體（阻流(liu)體）、檢測(cè)元件、儀(yi)表表體(tǐ)等；轉換(huàn)器包括(kuò)前置放(fang)大器、濾(lü)波整形(xíng)電路、DAC、輸(shu)出接口(kou)電路、端(duān)子、支架(jià)和防㊙️護(hù)罩等。近(jin)年來智(zhì)能式流(liu)量計還(hai)把微處(chù)理器、顯(xian)示通信(xin)及其🔴他(tā)功能模(mo)🌈塊裝在(zai)轉換器(qì)内。

圖3  渦(wō)街流量(liàng)計

在現(xiàn)場中的(de)應用

1 現(xian)場應用(yong)

　　渦街流(liu)量計适(shi)用的流(liú)體廣泛(fàn)，但不适(shì)用于低(dī)雷諾數(shù)（ReD≤2×104）流體。因(yīn)❤️爲在低(dī)雷諾數(shu)時，斯特(te)勞哈爾(er)數随着(zhe)雷諾數(shu)🌈而變🧡，儀(yi)表線性(xìng)度變差(cha)。同時，含(han)固體微(wei)粒的流(liu)體對旋(xuán)渦發生(shēng)體的沖(chong)刷會産(chan)生噪聲(shēng)，其含有(yǒu)的短💔纖(xiān)維若纏(chán)繞在旋(xuan)渦發生(sheng)體上将(jiang)改變儀(yí)😍表系數(shu)。

渦街流(liu)量計在(zài)混相流(liu)體中的(de)應用如(ru)下：

　　①可用(yong)于含分(fen)散、均勻(yun)的微小(xiǎo)氣泡，但(dàn)容積含(han)氣率應(ying)👌小✔️于7%～10%的(de)氣、液兩(liǎng)相流，若(ruo)容積含(hán)氣率超(chāo)出2%就應(yīng)對儀表(biǎo)系數進(jìn)♍行修正(zheng)。

　　②可用于(yu)含分散(san)、均勻的(de)固體微(wei)粒，含量(liang)不大于(yú)2%的氣固(gù)⚽、液固兩(liǎng)相流。

　　③可(ke)用于互(hu)不溶解(jie)的液液(yè)（如油和(he)水）兩組(zu)分流等(děng)。

　　脈動流(liu)和旋轉(zhuan)流會對(dui)渦街流(liú)量計産(chan)生嚴重(zhòng)影響。如(rú)果脈動(dòng)頻率與(yu)渦街頻(pín)率頻帶(dài)合拍可(ke)能引起(qǐ)諧振，破(pò)壞正常(cháng)工🌈作和(hé)設備，使(shi)渦街信(xìn)号産生(shēng)“鎖定（Lock-in）”現(xian)象，這時(shí)信号會(huì)固定于(yú)某一頻(pin)率。“鎖定(dìng)”與脈動(dong)幅值🙇‍♀️、旋(xuán)渦發生(sheng)體形狀(zhuang)及堵塞(sai)比等有(you)關。

　　渦街(jiē)流量計(ji)的精度(du)對于液(yè)體大緻(zhi)在±0.5%R～±2%R之間(jian)，對于氣(qì)體在±l%R～±2%R之(zhī)間，重複(fú)性一般(bān)爲  0.2%～0.5%。由于(yú)渦街流(liú)量計的(de)儀表系(xì)數較低(di)，頻率分(fèn)辨率低(dī)，口徑愈(yù)大精度(du)愈低，故(gu)儀表口(kou)徑不宜(yí)過大（DN300以(yi)下）。

　　範圍(wéi)度寬是(shì)渦街流(liu)量計的(de)特點，但(dan)重要的(de)一點是(shi)量程下(xia)限⛱️的流(liu)量數值(zhi)。一般液(yè)體平均(jun)流速下(xia)限爲0.5m/s，氣(qi)體爲4～5m／s。渦(wo)街流量(liàng)計的正(zhèng)⭐常流量(liàng)在正常(cháng)測量範(fan)圍⁉️的1/2～2/3處(chù)。

　　渦街流(liu)量計的(de)優點是(shì)儀表系(xì)數不受(shòu)測量介(jiè)質物性(xing)的⛹🏻‍♀️影響(xiǎng)，可‼️以由(yóu)一種典(diǎn)型介質(zhì)推廣到(dao)其他介(jie)質上。但(dan)由于液(ye)、氣的流(liú)速範圍(wei)差别很(hen)大，導緻(zhi)頻率範(fan)圍亦差(chà)别很大(dà)。處理渦(wo)街信号(hào)的放大(dà)器電路(lu)中，濾波(bō)器的通(tōng)帶不同(tóng)，電💁路參(cān)數亦不(bu)同，因此(cǐ)，同一電(diàn)路參數(shù)不能用(yòng)👣于測量(liàng)不同介(jie)質。

　　另外(wai)，氣體和(he)液體的(de)密度差(cha)别很大(dà)，而旋渦(wō)分離時(shi)産生🤟的(de)信号強(qiáng)度與密(mì)度成正(zheng)比，因此(ci)信号強(qiáng)度差别(bie)亦很大(dà)🐆。液、氣放(fàng)大器電(dian)路的增(zeng)益、觸發(fā)靈敏度(du)等皆不(bu)相同，壓(yā)電電荷(hé)差别大(dà)，電荷放(fang)大器的(de)參數也(ye)不相同(tóng)。即使同(tóng)爲氣體(tǐ)（或液體(ti)、蒸汽），随(sui)着🏒介質(zhi)壓力、溫(wēn)度、密度(dù)不同，使(shi)用的流(liú)量範圍(wei)不同，信(xin)号強度(du)亦不同(tóng)，電路參(can)數同樣(yang)要改變(biàn)。因❗此，一(yī)台渦街(jiē)流量計(jì)🍉不經硬(ying)件或軟(ruan)件💜修改(gǎi)，改變使(shǐ)用介質(zhi)或改變(biàn)儀表口(kǒu)👨‍❤️‍👨徑是不(bú)可行的(de)。

2 安裝注(zhù)意事項(xiang)
　　渦街流(liú)量計屬(shǔ)于對管(guan)道流速(sù)分布畸(jī)變、旋轉(zhuǎn)流和流(liú)動💜脈動(dòng)等敏感(gǎn)的流量(liàng)計，因此(ci)，對現場(chang)管道安(ān)裝條件(jiàn)🍉應充分(fen)重視，嚴(yan)格遵照(zhào)使用說(shuo)明書執(zhi)行。
　　渦街(jie)流量計(jì)可安裝(zhuang)在室内(nèi)或室外(wài)。如果安(an)裝在地(di)井裏，爲(wei)防止被(bei)水淹沒(méi)，應選用(yòng)涎水型(xíng)傳感器(qi)。傳感器(qì)在管道(dào)上可🆚以(yi)水平、垂(chui)直或傾(qing)斜安裝(zhuāng)，但測量(liang)液體和(hé)氣體時(shi)爲防止(zhǐ)氣泡和(hé)液滴的(de)幹擾，要(yao)注意安(an)裝位置(zhì)（見圖4）。

圖(tú)4  測量含(hán)液體和(hé)含氣液(yè)體的流(liú)量儀表(biao)安裝
渦(wō)街流量(liang)計必須(xu)保證上(shàng)、下遊直(zhi)管段有(yǒu)必要的(de)長度（見(jiàn)圖5）。

圖5  渦(wō)街流量(liang)計對上(shang)、下遊直(zhí)管段長(zhǎng)度的要(yào)求

　　在圖(tu)5中，a爲一(yi)個90°彎頭(tóu)，b 爲同心(xin)擴管，c爲(wèi)同心收(shou)縮全開(kāi)閥門🔴，d爲(wèi)不同平(píng)面兩個(gè)90°彎頭，e爲(wèi)調節閥(fa)半開閥(fá)門，f爲同(tóng)一平面(mian)兩個90°彎(wan)頭。

傳感(gǎn)器與管(guǎn)道的連(lian)接如圖(tú)6所示，在(zai)與管道(dao)連接時(shi)要注意(yì)以下☁️問(wèn)題。

圖6  傳(chuán)感器與(yu)管道的(de)連接

　　① 上(shàng)、下遊配(pèi)管内徑(jing)D與傳感(gǎn)器内徑(jìng)D’相同，其(qi)差異滿(man)足下述(shu)條件：    0.95D≤D’≤1.1D；

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

　　③ 密(mi)封墊不(bú)能凸入(ru)管道内(nèi)，其内徑(jing)可比傳(chuán)感器内(nei)徑大1～2mm；

　　④ 如(rú)需斷流(liú)檢查與(yu)清洗傳(chuan)感器，應(ying)設置旁(páng)通管道(dào)（見📱圖7）；

圖(tú)7  旁通管(guan)道示意(yì)圖

　　⑤ 減小(xiao)振動對(dui)渦街流(liú)量計的(de)影響應(yīng)該作爲(wei)渦街流(liu)量計現(xiàn)場安裝(zhuang)的一個(gè)突出問(wèn)題來關(guān)注。首先(xian)，在選擇(ze)傳感器(qì)🚶‍♀️安裝場(chang)所時盡(jin)量注意(yi)避開振(zhèn)動源；其(qi)次，采用(yong)彈性軟(ruan)管連接(jiē)在小口(kou)徑中可(kě)以考慮(lü)；第三，加(jiā)裝管道(dào)支撐物(wu)是有效(xiao)的減振(zhen)方法。

　　電(diàn)氣安裝(zhuāng)應注意(yi)傳感器(qì)與轉換(huàn)器之間(jian)采用屏(píng)蔽♋電纜(lǎn)或低噪(zào)聲電纜(lan)連接，其(qí)距離不(bú)應超過(guò)使用說(shuō)明書🌈的(de)規定。布(bu)線時應(yīng)遠離強(qiáng)功率電(diàn)源線，盡(jin)量用單(dān)獨金屬(shǔ)套管保(bao)護。應遵(zūn)循“一點(diǎn)接地”原(yuán)則，接地(di)電🍓阻應(ying)小于10Ω。整(zheng)體型和(hé)分離型(xíng)都應在(zài)傳感器(qi)側接地(dì)🏒，轉換器(qi)外殼🐪接(jie)地點應(yīng)與傳感(gǎn)器“同地(dì)”。

3 現場常(cháng)見故障(zhang)現象、原(yuan)因及排(pai)除方法(fa)
渦街流(liú)量計有(you)多種檢(jian)測方式(shì)，傳感器(qì)和測量(liàng)電路差(cha)别♈也較(jiao)大，但渦(wo)街流量(liàng)計常見(jiàn)的故障(zhàng)有共性(xing)。
結語

　　在(zai)衆多的(de)流量計(ji)中，渦街(jie)流量計(ji)的購置(zhì)費低于(yú)質量式(shì)、電磁式(shi)🐆、容積式(shì)等類型(xing)，而安裝(zhuāng)、運行、維(wéi)護費低(di)于節流(liú)式、容積(jī)式、渦輪(lún)式等類(lei)型，是一(yī)種經濟(jì)性較好(hao)、比較實(shí)用的流(liu)量計🏃🏻。渦(wo)街流量(liàng)計結構(gou)簡單牢(lao)固，安裝(zhuāng)維護方(fang)便，尤其(qi)适用于(yú)冶煉廠(chǎng)、化工廠(chǎng)、輸油管(guan)道等工(gong)業現場(chang)的使用(yong)。