渦街流量計(jì) 在指定的流動條(tiao)件下，一部分流體(tǐ)動能會轉化爲流(liu)體振㊙️動，其振動頻(pin)率與流速（流量）有(you)确定的比例關系(xì)，依據😍這種原理工(gōng)作的流量計 稱爲(wei)流體振動流量計(ji)。目前流體振動流(liu)量計有三類⁉️：渦街(jiē)流量🏃🏻‍♂️計、旋進（旋渦(wō)進動）流量計和射(she)流流量計。渦街流(liu)量計具有以下一(yi)些特點：
①輸出爲脈(mo)沖頻率，其頻率與(yu)被測流體的實際(ji)體積流量成正比(bǐ)，不受流體組分、密(mi)度、壓力、溫度的影(ying)響；
②測量範圍寬，一(yī)般範圍度可達10：1以(yǐ)上；
③精度爲中上水(shui)平；
④無可動部件，可(ke)靠性高；
⑤結構簡單(dān)牢固，安裝方便，維(wéi)護費較低；
⑥應用範(fàn)圍廣泛，可适用液(yè)體、氣體和蒸汽。　　
工(gong)作原理
    在流體中(zhong)設置旋渦發生體(tǐ)（阻流體），從旋渦發(fa)生體兩側交替地(dì)産生有規則的旋(xuan)渦，這種旋渦稱爲(wei)卡曼渦街（見😍圖1），旋(xuán)渦列在旋渦發生(sheng)體下遊非對稱地(di)排列。根據卡曼渦(wō)街原😘理，有如㊙️下關(guān)系式：

　　式中，m爲旋渦(wō)發生體兩側弓形(xíng)面積與管道橫截(jié)面🐪面積之比；D爲表(biǎo)體通徑；d爲旋渦發(fā)生體迎面寬度；f爲(wei)旋渦的發生頻率(lü)；U1爲旋渦✉️發生體兩(liǎng)側平均流速；Sr爲斯(si)特勞哈爾數；U爲被(bèi)測介質流的平均(jun1)速度。

圖1  卡曼渦街(jiē)

管道内體積流量(liang)qv爲：

式中， K爲流量計(jì)的儀表系數，單位(wei)爲脈沖數/m3。

　　K除與旋(xuan)渦發生體、管道的(de)幾何尺寸有關外(wài)，還與斯特勞👉哈爾(er)數有關。斯特勞哈(hā)爾數爲無量綱參(cān)數，它與旋渦發生(shēng)體🔞形狀及雷諾數(shu)有關，圖2爲圓柱狀(zhuang)旋👅渦發生體的斯(sī)特勞哈✔️爾數與管(guan)道雷😍諾數的關系(xi)☂️圖。由圖2可見，在ReD=2×104～7×106的(de)範‼️圍内，Sr可視爲常(chang)數，這是儀表正🌐常(chang)工作範圍。當測量(liang)氣體😍流量時，渦街(jiē)🈲流量計的流量計(jì)算式爲：

　　式中，qVn、qV分别(bie)爲标準狀态下（0℃或(huo)20℃，101.325kPa）和工況下的體積(ji)流量； Pn、P分别爲标準(zhun)狀态下和工況下(xià)的絕對壓力；Tn、T分别(bie)爲标準❓狀态下和(hé)工況下的熱力學(xué)溫度；Zn、Z分别爲标準(zhǔn)狀态下和工況下(xià)氣體壓縮系數。

圖(tú)2  斯特勞哈爾數與(yu)雷諾數關系曲線(xian)

　　由式（4）可見，渦街流(liú)量計輸出的脈沖(chòng)頻率信号不受流(liú)🏃🏻‍♂️體物性和✔️組分變(bian)化的影響，即儀表(biao)系數在一定雷諾(nuo)數範圍内🔴僅與旋(xuan)渦發生體及管道(dào)的形狀尺寸等有(you)🌈關。但是在物料平(ping)衡及能源計量中(zhōng)需檢測質量流量(liàng)，這時流量計應同(tong)時監測體積流量(liàng)和流🌈體密度，流體(ti)物性和組分💋就會(hui)對流量計量産生(sheng)直接影響。

　　渦街流(liú)量計由傳感器和(hé)轉換器兩部分組(zǔ)成，如圖3所示。傳感(gǎn)器包括旋渦發生(sheng)體（阻流體）、檢測元(yuán)件、儀表表體等；轉(zhuǎn)換器包括前置放(fang)大器、濾波整形電(dian)路、DAC、輸出接口電路(lù)、端子、支架和防護(hu)罩等✂️。近年來智能(néng)🔴式流量計還把微(wēi)處理器、顯示通信(xìn)及其他功能模塊(kuai)裝在轉換器内。

圖(tú)3  渦街流量計

在現(xiàn)場中的應用

1 現場(chǎng)應用

　　渦街流量計(ji)适用的流體廣泛(fàn)，但不适用于低雷(lei)諾數（ReD≤2×104）流體。因爲在(zài)低雷諾數時，斯特(te)勞哈爾數随着雷(léi)諾數而變，儀表線(xiàn)性度變差。同時，含(hán)固體微粒的流體(ti)對旋✌️渦發生體的(de)沖♊刷會産生噪聲(shēng)，其含有的短纖維(wei)若纏🌈繞在旋渦發(fa)生體上将改變儀(yi)🏃‍♀️表系數。

渦街流量(liang)計在混相流體中(zhōng)的應用如下：

　　①可用(yong)于含分散、均勻的(de)微小氣泡，但容積(ji)含氣率應小于7%～10%的(de)🌈氣、液兩相流，若容(róng)積含氣率超出2%就(jiu)應對儀表系數進(jìn)📐行修🔱正。

　　②可用于含(han)分散、均勻的固體(ti)微粒，含量不大于(yú)2%的氣固、液固兩相(xiàng)😄流。

　　③可用于互不溶(róng)解的液液（如油和(hé)水）兩組分流等。

　　脈(mo)動流和旋轉流會(hui)對渦街流量計産(chan)生嚴重影響✍️。如果(guǒ)脈動頻率與渦街(jie)頻率頻帶合拍可(kě)能引起諧振，破壞(huai)正常工作和設備(bei)，使渦街信号産生(sheng)“鎖定（Lock-in）”現象，這時信(xìn)号會固定于某一(yī)頻率。“鎖定”與脈動(dòng)幅值、旋渦發生體(ti)形狀及堵塞比等(deng)有關。

　　渦街流量計(jì)的精度對于液體(ti)大緻在±0.5%R～±2%R之間，對于(yu)氣體在±l%R～±2%R之間，重複(fú)性一般爲  0.2%～0.5%。由于渦(wo)街流量計的儀表(biǎo)系數較低🤞，頻率分(fen)辨率低🔞，口徑愈大(dà)精度愈低，故儀表(biǎo)口徑不宜過大（DN300以(yǐ)下）。

　　範圍度寬是渦(wo)街流量計的特點(diǎn)，但重要的一點是(shi)量程下限的流量(liang)數值。一般液體平(píng)均流速下限爲0.5m/s，氣(qì)體㊙️爲4～5m／s。渦街流量計(jì)的正常流量在正(zheng)常測量範圍⚽的1/2～2/3處(chù)。

　　渦街流量計的優(yōu)點是儀表系數不(bu)受測量介質物性(xìng)的影響，可以由一(yī)種典型介質推廣(guǎng)到其他介質上。但(dan)由于🙇‍♀️液、氣的流速(sù)範圍差别很大，導(dǎo)緻頻率範圍亦差(chà)别很大。處理渦街(jie)信号的放大器電(diàn)路中，濾波器的通(tōng)帶不同，電路參數(shu)亦✌️不同，因此，同一(yi)電路參數不能用(yong)💞于測量不同介質(zhì)。

　　另外，氣體和液體(ti)的密度差别很大(da)，而旋渦分離時産(chan)生的信号強度與(yu)密度成正比，因此(cǐ)信号強度差别亦(yì)很大。液、氣放大器(qì)電🥰路的增益、觸發(fa)靈敏度等皆不相(xiàng)同，壓電電荷差别(bie)大，電荷放大器的(de)參數也不相同。即(ji)使同爲氣體（或液(ye)體、蒸汽），随着🔞介質(zhi)壓力、溫度、密度不(bú)同，使用的流量範(fan)圍不同，信号強度(du)亦☔不同，電路參☀️數(shu)同樣要改變。因此(ci)，一台渦街流量計(ji)不經硬件🈲或軟件(jian)修改，改變使用介(jie)質或改變儀表🚶‍♀️口(kǒu)徑是不可行的。

2 安(ān)裝注意事項
　　渦街(jie)流量計屬于對管(guǎn)道流速分布畸變(bian)、旋轉流和♋流🛀🏻動㊙️脈(mo)動等敏感的流量(liang)計，因此，對現場管(guan)道安裝條件應充(chōng)🤟分重視，嚴格遵⭕照(zhao)使用說明書執行(háng)。
　　渦街流量計可安(ān)裝在室内或室外(wai)。如果安裝在地🛀井(jǐng)裏，爲防止被水淹(yān)沒，應選用涎水型(xing)傳感器。傳感器在(zai)管道上可以水平(píng)、垂直或傾斜安裝(zhuang)，但測量液體和氣(qì)體時爲防止氣泡(pào)和液👣滴的幹擾，要(yào)注意安裝位置（見(jiàn)☀️圖4）。

圖4  測量含液體(ti)和含氣液體的流(liú)量儀表安裝
渦街(jiē)流量計必須保證(zhèng)上、下遊直管段有(yǒu)必要的長度（見圖(tú)5）。

圖5  渦街流量計對(dui)上、下遊直管段長(zhang)度的要求

　　在圖5中(zhong)，a爲一個90°彎頭，b 爲同(tóng)心擴管，c爲同心收(shōu)縮全開✏️閥門，d爲不(bu)同平面兩個90°彎頭(tóu)，e爲調節閥半開閥(fá)門，f爲同一平面兩(liang)個90°彎頭。

傳感器與(yu)管道的連接如圖(tú)6所示，在與管道連(lián)接時要注意以下(xià)問題。

圖6  傳感器與(yu)管道的連接

　　① 上、下(xia)遊配管内徑D與傳(chuán)感器内徑D’相同，其(qí)差異滿足下述條(tiao)🈚件：    0.95D≤D’≤1.1D；

　　② 配管應與傳感(gan)器同心，同軸度應(ying)小于0.05D’；

　　③ 密封墊不能(néng)凸入管道内，其内(nei)徑可比傳感器内(nèi)徑大1～2mm；

　　④ 如需斷流檢(jiǎn)查與清洗傳感器(qi)，應設置旁通管道(dào)（見圖7）；

圖7  旁通管道(dao)示意圖

　　⑤ 減小振動(dòng)對渦街流量計的(de)影響應該作爲渦(wō)街流量計現場安(ān)裝的一個突出問(wen)題來關注。首先，在(zai)選擇傳感器💋安裝(zhuang)場所時盡量注意(yi)避開振動源；其次(cì)，采用彈性軟管連(lian)接在小口徑中可(ke)以考慮；第三，加🌈裝(zhuāng)管道支撐物是有(you)效的減振方法。

　　電(diàn)氣安裝應注意傳(chuan)感器與轉換器之(zhī)間采用屏蔽電纜(lǎn)或㊙️低噪聲電纜連(lian)接，其距離不應超(chao)過使用說明書的(de)規定。布線時應遠(yuan)🏃🏻離強功率電源線(xian)，盡量用單獨金屬(shu)套管保護。應遵循(xún)“一🔞點接地”原則，接(jie)地電🙇🏻阻應小于⛹🏻‍♀️10Ω。整(zheng)體型和分離型都(dou)應在傳感器側接(jie)地🔞，轉換器外殼接(jiē)地點應與傳感器(qi)“同地”。

3 現場常見故(gù)障現象、原因及排(pái)除方法
渦街流量(liang)計有多種檢測方(fang)式，傳感器和測量(liàng)電路差别也較🔴大(da)，但渦街流量計常(chang)見的故障有共性(xing)。
結語

　　在衆多的流(liu)量計中，渦街流量(liang)計的購置費低于(yu)質✍️量式、電磁式✔️、容(rong)積式等類型，而安(ān)裝、運行、維護費低(dī)于節流式🌈、容積式(shi)、渦輪式等類型，是(shì)一種經濟性較好(hǎo)、比較實用的流量(liàng)計。渦街流量計結(jie)構簡單牢固，安裝(zhuāng)維護方便，尤其💔适(shì)用于冶煉廠、化工(gong)廠、輸油管🌈道等工(gōng)業現場的使用。