智能渦街流量計(ji)工作原理與結構(gou)
1. 工作原理
　　智能渦(wo)街流量計是在流(liú)體中設置旋渦發(fā)生體（阻流體），從旋(xuan)渦發生體👨‍❤️‍👨兩側交(jiao)⭐替🛀🏻地産生有規則(zé)的旋渦，這種旋渦(wo)稱爲🧑🏾‍🤝‍🧑🏼卡曼✍️渦街，如(ru)圖1所示👉。旋渦列在(zai)旋渦發生體下遊(you)非對稱地排列。設(she)旋渦的發生頻率(lǜ)爲f，被測介質來流(liú)的平均速度爲U，旋(xuán)渦發生體迎面寬(kuan)度爲d，表體通徑✂️爲(wei)D，根據卡曼🌈渦街原(yuan)理，有如下關系式(shi)
f=SrU1/d=SrU/md （1）
式中U1--旋渦發生體(ti)兩側平均流速，m/s；
Sr--斯(si)特勞哈爾數；
m--旋渦(wō)發生體兩側弓形(xing)面積與管道橫截(jie)面面積之比

管道内體(tǐ)積流量qv爲
qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr (2)
K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1 (3)
式中 K--流(liu)量計的儀表系數(shù)，脈沖數/m3（P/m3）。
　　K除與旋渦(wo)發生體、管道的幾(jǐ)何尺寸有關外，還(hai)與斯💚特🔞勞哈❗爾🈲數(shu)㊙️有關。斯特勞哈爾(ěr)數爲無量綱參數(shu)，它與旋渦發生體(ti)形狀及雷諾數有(you)關，圖2所示爲圓柱(zhù)狀旋渦發生體的(de)斯特勞哈爾🐆數與(yu)管道雷諾數的🤞關(guān)系圖。由圖可見，在(zài)ReD=2×104～7×106範圍内，Sr可視爲常(cháng)數🛀🏻，這是儀表正常(cháng)工作範圍。當測量(liang)氣🥰體流量時，VSF的流(liu)量計算式爲

　　圖2 斯(sī)特勞哈爾數與雷(léi)諾數關系曲線式(shi)中 qVn，qV--分别爲标準狀(zhuàng)态下（0oC或20oC，101.325kPa）和工況下(xia)的體積流量，m3/h；
Pn，P--分别(bie)爲标準狀态下和(he)工況下的絕對壓(ya)力，Pa；
Tn，T--分别爲标準狀(zhuang)态下和工況下的(de)熱力學溫度，K；
Zn，Z--分别(bié)爲标準狀态下和(hé)工況下氣體壓縮(suō)系數。
　　由上式可見(jiàn)，VSF輸出的脈沖頻率(lü)信号不受流體物(wu)性和組分變化的(de)影響，即儀表系數(shu)在一定雷諾數範(fàn)圍内僅與🥰旋渦發(fa)生體及管道的形(xíng)狀尺寸等有關。但(dan)是作爲流量計在(zai)物料平衡及能源(yuán)計量中需檢測質(zhì)量流量，這時流量(liàng)計的輸🐪出信号應(ying)同時監測體積流(liu)量和流體密度，流(liú)體物性和組分對(duì)流量計量還是有(you)直接影響的。
2. 結構(gou)
　　VSF由傳感器和轉換(huàn)器兩部分組成，如(rú)圖3所示。傳感器包(bāo)括旋㊙️渦發生體（阻(zu)流體）、檢測元件、儀(yi)表表體等；轉✨換器(qi)包括前置💯放大器(qì)、濾波整形電路、D／A轉(zhuan)換電路、輸出接口(kǒu)電路、端子、支架和(he)防護🌈罩等。近年來(lái)智能式💰流量計還(hai)✨把微處理器、顯示(shi)通訊及其他🔞功能(neng)模塊亦裝在轉換(huan)器内。

圖3 渦(wo)街流量計
（1）旋渦發(fa)生體
　　旋渦發生體(ti)是檢測器的主要(yào)部件，它與儀表的(de)流🌈量🈲特性（儀💛表系(xì)數、線性度、範圍度(du)等）和阻力特性（壓(ya)力損失）密切相關(guan)，對它的要求如下(xià)。
1） 能控制旋渦在旋(xuán)渦發生體軸線方(fang)向上同步分離；
2） 在(zài)較寬的雷諾數範(fan)圍内，有穩定的旋(xuán)渦分離點，保持恒(héng)定的斯特勞哈爾(ěr)數；
3） 能産生強烈的(de)渦街，信号的信噪(zao)比高；
4） 形狀和結構(gòu)簡單，便于加工和(he)幾何參數标準化(huà)，以及各種檢測元(yuan)件的安裝和組合(hé)；
5） 材質應滿足流體(ti)性質的要求，耐腐(fǔ)蝕，耐磨蝕，耐溫度(dù)🎯變化；
6） 固有頻率在(zai)渦街信号的頻帶(dai)外。
　　已經開發出形(xíng)狀繁多的旋渦發(fā)生體，它可分爲單(dān)旋渦發生體和多(duo)旋渦發生體兩類(lei)，如圖4所示。單旋📧渦(wo)發生體的基本形(xing)有圓柱、矩形柱和(hé)三角柱，其他形狀(zhuang)皆💁爲這些🈲基本形(xíng)的變形。三角柱形(xing)旋渦發生體是應(yīng)用最廣泛的一種(zhong)，如圖5所示。圖中D爲(wèi)儀表口徑。爲提高(gao)渦街強度和穩定(ding)性，可采用多旋渦(wo)發生體，不過它的(de)應用并不普遍。

⑵智(zhì)能渦街流量計檢(jiǎn)測元件
流量計檢(jiǎn)測旋渦信号有5種(zhǒng)方式。
1） 用設置在旋(xuán)渦發生體内的檢(jiǎn)測元件直接檢測(cè)發生體🔞兩側差壓(yā)；
2） 旋渦發生體上開(kāi)設導壓孔，在導壓(yā)孔中安裝檢測元(yuan)件檢測發生體兩(liang)側差壓；
3） 檢測旋渦(wō)發生體周圍交變(biàn)環流；
4） 檢測旋渦發(fa)生體背面交變差(chà)壓；
5） 檢測尾流中旋(xuán)渦列。
　　根據這5種檢(jian)測方式，采用不同(tóng)的檢測技術（熱敏(min)、超聲、應力、應變、電(dian)容、電磁、光電、光纖(xian)等）可以構成不同(tóng)🔞類型的VSF，如表1所示(shì)。 表1 旋渦發生體和(hé)檢測方式一覽表(biao)

⑶ 轉換器
　　檢測元件(jian)把渦街信号轉換(huàn)成電信号，該信号(hao)既微😍弱💁又🐅含🍓有不(bu)同成分的噪聲，必(bì)須進行放大、濾波(bō)、整😄形等✨處理🔅才能(néng)得出與流🌍量成比(bi)例的脈沖信号。
轉(zhuǎn)換器原理框圖如(rú)圖6所示。

圖6 轉換器(qi)原理框圖⑷ 儀表表(biao)體
儀表表體可分(fen)爲夾持型和法蘭(lan)型，如圖7所示。
　　智能(néng)渦街流量計主要(yao)存在的問題 主要(yào)有：①指示長期不準(zhun)；②始終無指示；③指示(shi)大範圍波動，無法(fa)讀數；④指示不回零(líng)；⑤小流量時無指🌈示(shì)；⑧大流量時指示還(hai)可以，小流量時指(zhi)示不準；⑦流量變化(huà)時指示變化跟不(bú)上；⑧儀表K系數無法(fǎ)确定，多處資料⭐均(jun)不一緻。
分析及解(jie)決方法
總結引起(qǐ)這些問題的主要(yào)原因，主要涉及到(dao)以下方面：
1、選型方(fāng)面的問題。有些渦(wō)街傳感器在口徑(jìng)選型上或👄者在設(shè)計選型之後由于(yu)工藝條件變動，使(shǐ)得選擇大了―個🔴規(gui)格，實際選型應選(xuan)擇盡可能小的口(kǒu)徑，以提高測量精(jīng)♌度，這方面的原因(yīn)主要同問題①、③、⑥有關(guan)。比如，一條渦街管(guan)線設計上供🔞幾個(gè)設備使用，由于🙇‍♀️工(gōng)藝部分設備有時(shí)候不使用，造成目(mù)前實際使用流量(liang)減小，實際使用造(zao)成原設計選型口(kou)徑過大，相當于提(tí)高了可測的流量(liang)下限，工藝管道小(xiao)流量時指示無法(fa)保證，流量✍️大時還(hai)可以使用，因爲如(ru)果要重新改造有(yǒu)時候難度太大．工(gong)藝條件的變動隻(zhī)是👅臨時的。可結合(he)參數的重新整定(dìng)以提高指示正确(que)率。
2、安裝方面的問(wen)題。主要是傳感器(qi)前面的直管段長(zhǎng)度不夠👅，影👈響測量(liàng)精度，這方面的原(yuán)因主要同問題①有(you)關💔。比如：傳感器前(qian)面直管段明顯不(bu)足，由于FIC203不用于計(jì)量，僅僅用于控制(zhi)，故目前的精度可(kě)以使用相當于降(jiang)級使用。
3、參數整定(ding)方向的原因。由于(yu)參數錯誤，導緻儀(yi)表指示有誤．參數(shù)錯誤使得二次儀(yi)表滿度頻率計算(suàn)錯誤，這方面🌈的原(yuán)因主💛要同問題①、③有(yǒu)關。滿度頻率相差(cha)不多的使得指示(shi)長期不準，實際滿(man)度頻率大幹計算(suàn)的滿度頻率的使(shi)得指示大📞範圍波(bo)動，無法讀數🌈，而資(zi)料上參數的不一(yī)緻🔅性又影響了參(cān)數的最終确定，最(zui)終通過重新标定(dìng)結合相互比較确(que)定了參數，解決了(le)🤩這一問題。
4、二次儀(yí)表故障。這部分故(gu)障較多，包括：一次(ci)儀表電路闆有斷(duàn)線👅之處，量程設定(ding)有個别位顯示壞(huai)，K系數設定有個别(bié)位顯示📧壞，使得無(wú)法确定量程設定(ding)以🌈及K系數設定，這(zhè)部分原因主要向(xiàng)問題🐇①、②有關。通過修(xiū)複相應的故障，問(wèn)題得以解決。
5、四路(lù)線路連接問題。部(bu)分回路表面上看(kàn)線路連接很好，仔(zai)細檢查，有的接頭(tóu)實際已松動造成(cheng)回路中斷，有的接(jiē)頭雖連接很緊但(dàn)由于副線問題緊(jin)固螺釘卻緊固在(zai)了線皮上，也使得(dé)回路中斷，這部分(fen)原因主要同👄問題(tí)②有關。
6、二次儀表與(yu)後續儀表的連接(jiē)問題。由于後續儀(yi)表的問題或者由(yóu)于後續儀表的檢(jiǎn)修，使得二次儀表(biao)😍的mA輸出回路中斷(duan)，對于這類型的二(èr)次儀表來說，這部(bù)分原因主要同問(wen)題😘②有關。尤其是對(duì)于後續的記錄儀(yí)，在記錄儀長期損(sǔn)壞無法修複的情(qing)況下，一定❄️要注意(yi)短接二次儀表的(de)輸出。
7、由于二次儀(yí)表平軸電纜故障(zhang)造成回路始終無(wú)指示🌈。由于長期運(yun)行，再加上受到灰(hui)塵的影響，造成平(píng)軸電♈纜故障，通過(guo)清洗或者更換平(píng)軸電線，問題得以(yi)解決🍉。
8、對于問題⑦主(zhu)要是由于二次儀(yi)表顯示表頭線圈(quān)固💰定螺絲松，造成(chéng)表頭下沉，指針與(yǔ)表殼摩擦大，動作(zuo)不靈，通過調整㊙️表(biao)頭并重新固定，問(wen)題相應解決。
9、使用(yong)環境問題。尤其是(shi)安裝在地井中的(de)傳感器部分，由于(yu)環💯境濕度大，造成(chéng)線路闆受潮，這部(bu)分原因主要同問(wen)題①、②有關。通過相應(yīng)的技改措施，對部(bu)分環境濕度大的(de)傳感器重新作了(le)🔞把探頭部分與轉(zhuan)換部分分離處理(lǐ)，改用了分離型傳(chuan)感器，故🌈善了工作(zuò)🌈環境，日前這部分(fèn)儀表運行良好。
10、由(yóu)于現場調校不好(hao)，或者由于調校之(zhī)後的實際情況的(de)再變動。由于現場(chang)振動噪聲平衡調(diao)整以及靈敏度調(diào)整不好．或者💃🏻由于(yu)🧡調整之後運行一(yi)段時間之後現場(chang)情況的再變✊動，造(zào)成指示問題、這部(bu)分原因主要同☎️問(wèn)題④、⑤有關。使用示波(bō)器，加上結合工藝(yì)運㊙️行情況，重新調(diào)整。

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