0引言
　　空氣吹過(guo)煙囪，河水流過橋(qiáo)墩會在煙囪、橋墩(dun)後産生漩🧡渦。漩渦(wō)會引起震動，空氣(qì)與河水的震動可(ke)能引起煙囪、橋墩(dun)♋的共振，造成煙囪(cong)斷裂、橋墩倒塌，給(gěi)人們的生産、生活(huó)帶來巨大的‼️損失(shī)。這就是卡門渦街(jie)在自然界的存在(zài)。美籍匈牙利科學(xué)家馮.卡門（Karman）1906在德國(guo)哥廷根大學做助(zhù)教期間，協助德🏃‍♂️國(guó)普朗特教授做哈(ha)依門✉️茲水槽試驗(yan)時，發現水流流過(guò)水🌍槽的圓柱體後(hòu)☔，在圓柱體後邊産(chan)生兩列規律性的(de)漩渦，渦街是反對(dui)稱的，渦📐系的動量(liang)與阻力有關。因爲(wèi)卡門對這一自然(rán)現象的發現及深(shēn)入研究，人們将上(shàng)㊙️述漩渦現象定義(yì)爲卡門渦街。
　　卡門(men)渦街不都是巨大(da)的破壞力，人們利(li)用卡門渦街的規(gui)律性，研究制造了(le)渦街流量計。渦街(jiē)流量計主要應用(yòng)于封閉管道流量(liang)的測量，可以👅測量(liàng)氣🏃🏻體、液體及蒸汽(qì)。渦街流量計結構(gòu)緊湊、無⛱️可動部件(jiàn)、壓損小、量程比寬(kuān)、精度高、安裝簡易(yì)、維護量低，正逐步(bù)取💜代傳統♈的差壓(yā)🈲式流量🌈計和容積(ji)式儀表，成爲市場(chang)的主要流量測量(liàng)儀表。
　　渦街流量計(ji)由傳感器和轉換(huan)器組成，傳感器可(kě)以選👨‍❤️‍👨擇壓電🌈應力(lì)式、電容式、光纖式(shì)等多種傳感器。壓(ya)💁電應力式渦街傳(chuán)感器應☔用是最多(duo)的，技術成熟度🈲、産(chǎn)品穩定性也💛是高(gāo)的。該種傳🌐感器可(ke)在-20℃～+250℃的介質溫🐉度範(fan)圍内工作，可以輸(shu)出模拟量信号，也(ye)可以輸出脈沖信(xìn)号。經過渦街轉換(huàn)器做信号處理，産(chan)品可以輸出标準(zhǔn)的4～20mA信号和脈沖信(xìn)号，部分廠家産品(pǐn)還可以帶FF總線或(huo)PA總線輸出，也有帶(dai)RS485接口的産品。通過(guo)這些輸出信号可(ke)以和PLC或DCS系統實現(xiàn)數據傳輸。帶RS485接口(kou)的産品還可以配(pèi)合無🐪線傳輸設備(bei)，實現儀表數據的(de)遠程無線傳輸管(guan)理，爲用戶帶來極(jí)大地便捷。
1渦街流(liú)量計的工作原理(lǐ)、渦街流量計分類(lèi)及溫壓補償渦街(jie)的🌈發展
1.1渦街流量(liang)計原理
　　渦街流量(liang)計又被稱爲卡門(men)渦街流量計、漩渦(wo)流量計，是應用卡(kǎ)♊門渦街原理制造(zào)的一種流量測量(liang)儀表。儀表測量管(guan)🈚裏安裝一🏃個發生(shēng)體，當介質流過發(fa)生體，會在發生體(tǐ)後産生漩渦，漩渦(wō)的頻率f和介質的(de)流速v成正比，通過(guo)✍️對頻率的🔴檢測，達(dá)到測量流速🐇的目(mù)的。渦街流量計原(yuán)理圖，如圖1所示。

渦街流量計計算(suàn)公式如下：f=st*v/d
（f：頻率Hz；st:斯(si)特勞哈爾系數,無(wú)量綱；v:流速，單位m/s；d:漩(xuan)渦發生體寬度，單(dan)位☁️m）
　　st是是斯特勞哈(ha)爾系數，是雷諾數(shù)的函數。當雷諾數(shù)🎯Re>2*104<7*106時，可認爲一個固(gu)定的常數。因此，通(tong)過檢測頻率f，就♊可(ke)以檢測到流速v，流(liú)㊙️速v檢測到後，就可(kě)以通過公式計算(suan)介質體積流量或(huò)質量流量了。
體積(ji)流量計算公式：q=v*A（q:體(tǐ)積流量、A管道截面(miàn)積）
質量流量計算(suan)公式：Q=3600*v*A*ρ（Q：質量流量；ρ:介(jie)質密度）
1.2渦街流量(liang)計分類
　　按照與管(guǎn)道連接形式，可分(fèn)爲法蘭型、夾持型(xing)或插入型。
　　按傳感(gan)器測量原件種類(lèi)分熱敏式、應力式(shì)、電容式🈲、應變式、超(chao)聲式、振動體式、光(guāng)電式和光纖式。
　　按(àn)防爆類型分非防(fáng)爆型、本安型、隔爆(bào)型、複合防爆型☁️等(děng)。
　　目前國内外應用(yòng)最多的是應力式(shi)、管道連接的渦街(jie)流量計。
1.3溫壓補償(chang)渦街流量計的發(fa)展
　　渦街流量計原(yuan)理介紹當中渦街(jie)流量計可以測量(liàng)介質的質量流量(liàng)，對于液體介質或(huò)密度變化不大的(de)介質，渦街流量計(jì)計算出的質量流(liu)量精度高。但是在(zai)實際使用中，特别(bié)是氣體或蒸汽的(de)測量，由于工況溫(wen)度、壓力的波🔞動，造(zao)成介🏃質密度波動(dong)大，所以渦街流量(liang)計測量的質量流(liú)量誤差就大。由此(cǐ)可見，對渦街流量(liàng)計所測量的介質(zhì)密度在線修正很(hen)有必要。這就✉️要求(qiu)渦街流量💘計要集(ji)成🈲溫度、壓力信号(hao)，在線進行溫度及(ji)壓力的修正，保證(zhèng)質量流量輸出✉️的(de)精度。溫度、壓力及(jí)流量集成到1台儀(yi)表上的一體🔞化結(jie)構是最優的選擇(ze)。目前國外部分知(zhī)☀️名廠家，國内少數(shu)廠家能夠生産一(yī)體🐇化帶溫度及壓(yā)力補償💛的渦💛街流(liú)量計。工藝管道上(shàng)外配溫度傳感器(qi)和壓💚力傳感器💛，把(ba)溫度及壓力信号(hao)傳輸到🐆流❤️量計算(suan)機得到的質量流(liu)🍓量在系統精度上(shàng)要🐅低于一體化🌍溫(wēn)🌍壓補償渦街流量(liang)計[3]。一體化溫壓補(bu)償渦街流量計是(shì)今後渦街流量計(jì)的一個發展方向(xiàng)。一體化溫壓補償(chang)渦街流量計原理(lǐ)圖，如圖2所示。

2渦(wo)街流量計的标定(ding)、檢定方法
　　渦街流(liú)量的制造及檢定(ding)單位大部分采用(yòng)标準表法進行标(biāo)校和檢定。标準表(biao)法就是用渦輪流(liu)量計、質量流量計(jì)、音速噴嘴等作爲(wei)标準表，把被檢測(cè)的儀表串聯到檢(jian)測裝置上，通過标(biao)準表來标校、檢定(dìng)被測量儀表，通過(guo)比較被測儀表與(yu)标準🏃🏻表的讀數🧑🏾‍🤝‍🧑🏼，求(qiú)得被測量儀表的(de)偏差🐕，然後進行調(diào)校[4]。
2.1标準表法标校(xiao)裝置的優點
1)标準(zhǔn)表法裝置體積小(xiao)、重量輕、構造簡單(dān)、操作方便、制⛹🏻‍♀️造及(ji)維👅護🧡成本低。
2)标準(zhun)表法裝置可以用(yong)來标校液體或氣(qi)體介質的流量。
3)标(biao)準表的流量計與(yǔ)被檢流量計串聯(lián)安裝于同一個測(ce)量✊系統中，标準表(biǎo)和被測量儀表間(jiān)距離小、時間誤差(chà)可👄以忽略。
4)标準表(biao)選擇種類很多，可(ke)以選擇電磁流量(liàng)計、超聲📐波☁️流量計(ji)☂️、渦輪流量計、質量(liàng)流量計等，選擇空(kōng)間大。
2.2标準表法标(biao)校裝置的缺點
1)标(biāo)準表需要嚴格按(an)照計量部門要求(qiú)定期做檢查，隻有(yǒu)合格了💃才能夠用(yong)于檢測；企業自身(shen)也要不定期進行(háng)自檢，保證标準表(biao)及裝置使用過程(chéng)中的性能。
2)标準表(biao)法标校裝置在标(biao)校儀表的過程中(zhong)要對标校🤟介質進(jin)行溫度及壓力修(xiū)正，保證标校精度(du)。
3)标準表法裝置系(xi)統精度受标準表(biǎo)精度的影響大。
3影(yǐng)響渦街流量計使(shi)用精度的因素
　　渦(wō)街流量計自身傳(chuán)感器及轉換器性(xing)能決定了這款🏃産(chan)✉️品的性💃能，然而儀(yi)表安裝使用因素(sù)也會影響儀表的(de)性能，爲保證渦街(jie)🙇🏻流量計精度，安裝(zhuang)使用有如下要🔱求(qiu)。
1)渦街流量計建議(yi)安裝到水平或垂(chui)直管道，并保證管(guan)道✏️充🛀🏻滿介質。
2)渦街(jiē)流量計對前後直(zhí)管段要求較高，一(yi)般要求大于前20D，後(hòu)5D（D管道口徑）。
3)渦街流(liú)量計盡量避免安(ān)裝在有強烈震動(dong)的地方，盡量⛷️遠離(li)泵與閥門，必要時(shi)做适當的管道支(zhī)撐。
4)渦街流量計安(an)裝位置要遠離強(qiáng)磁場或強電場的(de)幹擾。
5)保證渦街流(liu)量計漩渦發生體(tǐ)處于迎流面。
6)渦街(jiē)流量計轉換器使(shǐ)用環境溫度一般(ban)爲-40℃～85℃，根據實🔞際情況(kuàng)配保溫箱或遮陽(yáng)罩。
渦街流量計安(ān)裝示意圖[3]，如圖3所(suo)示

直管段(duan)要求

圖3渦街流量計(ji)安裝示意
①一般入(rù)口直管段無幹擾(rǎo)情況下≥20DN
②調節閥後(hou)≥50DN
③縮管後≥20DN
④90℃彎頭後≥20DN
⑤兩(liǎng)個90℃彎頭後≥30DN
⑥兩個三(san)維90℃彎頭後≥40DN
4渦街流(liú)量計的客戶化調(diào)校
由于渦街流量(liang)計測量原理、傳感(gan)器類型、标定裝置(zhi)、
　　安裝使用等原因(yīn)，渦街流量計在出(chū)廠到達用戶現場(chang)🏃🏻或計量站時，出廠(chang)的标校精度可能(néng)會與用戶現場标(biāo)準表或計量檢⭐定(ding)結果發生産生偏(pian)差，這時就要對儀(yí)表系數進行現場(chǎng)調整🏃🏻，以滿足用戶(hù)或計量機構的檢(jiǎn)定要求。客戶化調(diao)校有如下2種情況(kuàng)：
1）儀表整體的正偏(piān)差或負偏差。如果(guǒ)儀表出現整體正(zhèng)偏差或負偏差，隻(zhi)要調整儀表系數(shu)就可以了。公式如(rú)下：
Knew＝Kold×(Q儀表顯示流量(liàng))/(Q标準流量)
2）儀表非(fei)線性超差。非線性(xing)超差是指一台渦(wō)街流量計在不同(tong)流速下的誤差有(yǒu)正有負，并且達不(bu)到精度要求。出現(xian)此問題的主要原(yuán)因可能是儀表口(kou)徑與檢定💛時的管(guan)段口徑有差異，或(huo)是檢定時的雷諾(nuo)數和廠家标定時(shí)的雷諾數有很大(da)差異🏒造成的。
目前(qián)渦街流量計生産(chan)廠家可以根據用(yong)戶需求提供歐标(biao)、美标或是日标法(fa)蘭連接法蘭儀表(biao)。同樣法🌈蘭标準，相(xiàng)同口徑、相同壓力(li)等級，不同品牌的(de)渦街流量計産品(pǐn)法蘭内孔尺寸是(shi)有差别的。儀表内(nèi)孔和連接管道内(nèi)孔有微小的差🌏别(bie)，可以引起儀表非(fēi)☂️線性誤差，這種情(qing)況是最多的。
　　造成(cheng)廠家标定時的雷(lei)諾數和檢定時的(de)雷諾數不同的主(zhu)要原因是：大多數(shù)渦街流量計的制(zhi)造廠都是用水作(zuò)爲标校介質來💜進(jìn)行标定。渦街流量(liang)計的原理告訴人(ren)們無論介質是什(shí)麽，對同一台儀表(biao)來說，在單位工況(kuang)流量體積下産生(sheng)的脈沖☀️數是一個(ge)常數，即儀表系數(shù)K。因爲渦街流量計(jì)的這個優點，用水(shuǐ)标定的渦街流量(liang)計可以用于測量(liàng)氣體或蒸汽，但這(zhe)個應用前提是要(yào)雷諾數大于20000才能(néng)保證精度🏃‍♀️。有些時(shi)候，儀表在用🐇戶現(xiàn)場或計量站檢🔞定(ding)時，雷諾數小于20000，導(dao)緻儀表不滿足精(jīng)度要求。這種情況(kuang)産生📱的非線性誤(wu)差較小，但也偶見(jian)。
　　上述2種情況不可(ke)避免，儀表制造廠(chǎng)不能因爲自己儀(yi)表内徑原因，要求(qiu)用戶改管道或因(yin)爲雷諾數低就要(yao)求用戶更換儀表(biao)，可以采用多點非(fei)線性修正，達到滿(man)足用戶使用的要(yao)求。這裏介紹一種(zhong)有效的方法，實現(xian)這一目的🌈。具體說(shuō)就是把測量範圍(wéi)分段🌈，取一個儀表(biǎo)常數，讓每段測量(liang)範圍都符合精度(du)要求，這種方法實(shi)現的過程要考慮(lǜ)雷諾數的影響。下(xia)面是計算模型[3]。


　　通(tong)過上述6步計算，可(ke)實現儀表的非線(xiàn)性修正。利用上述(shù)計算結果，通過Hart手(shou)操器或儀表按鍵(jiàn)，把修正參數輸入(ru)儀表轉🐅換器，轉換(huan)器就可以将原本(běn)非線性的曲線重(zhòng)新線性化，達到校(xiào)正目的。轉換器該(gāi)功能的實現要通(tōng)過前期轉換器軟(ruǎn)件設計實現。這樣(yàng)通📞過線性及非線(xian)性修正，就㊙️可實現(xian)客戶化的調校，滿(mǎn)❌足用戶需求。
5結束(shu)語
　　渦街流量計是(shi)一款好産品，國外(wai)的設計規範已經(jīng)把渦街流量計放(fàng)到了差壓式流量(liàng)儀表選型之前，作(zuo)爲小管🥰徑（<DN300）、氣體、液(yè)體、蒸汽流量測量(liang)的首選。随着國内(nèi)合💘資産品、民族品(pǐn)牌産品的性能完(wán)善與提高，渦街流(liu)量計在中國市場(chǎng)會有大的發展。

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