渦(wo)街流量計(ji) 在指定的(de)流動條件(jian)下，一部分(fen)流體動能(neng)會轉化爲(wei)流體振動(dong)🛀，其振動頻(pin)率與流速(su)（流量）有确(que)定的比例(li)關系，依據(ju)這種原理(li)工作的流(liu)量計 稱爲(wei)流體振動(dong)流量計。目(mu)前流體振(zhen)動流量計(ji)有三類：渦(wo)街🈲流量計(ji)、旋進（旋渦(wo)進動）流量(liang)計和射流(liu)流量計。渦(wo)街流量計(ji)具有以下(xia)一些特點(dian)：
①輸出爲脈(mo)沖頻率，其(qi)頻率與被(bei)測流體的(de)實際體積(ji)流量成正(zheng)比，不受流(liu)體組分、密(mi)度、壓力、溫(wen)度的影響(xiang)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻；
②測量範圍(wei)寬，一般範(fan)圍度可達(da)10：1以上；
③精度(du)爲中上水(shui)平；
④無可動(dong)部件，可靠(kao)性高；
⑤結構(gou)簡單牢固(gu)，安裝方便(bian)，維護費較(jiao)低；
⑥應用範(fan)圍廣泛，可(ke)适用液體(ti)、氣體和蒸(zheng)汽。　　
工作原(yuan)理
    在流體(ti)中設置旋(xuan)渦發生體(ti)（阻流體），從(cong)旋渦發生(sheng)體兩側交(jiao)🍉替地産生(sheng)有規則的(de)旋渦，這種(zhong)旋渦稱爲(wei)卡曼渦街(jie)（見🤩圖1），旋渦(wo)列🌂在旋渦(wo)發生體下(xia)遊非對稱(cheng)地排列。根(gen)據卡曼渦(wo)街原理，有(you)如下關系(xi)式：

　　式中，m爲(wei)旋渦發生(sheng)體兩側弓(gong)形面積與(yu)管道橫截(jie)面面🈲積之(zhi)比💁；D爲表體(ti)通徑；d爲旋(xuan)渦發生體(ti)迎面寬度(du)；f爲旋渦的(de)發生頻率(lü)；U1爲旋渦發(fa)生體兩側(ce)平均流速(su)；Sr爲斯特勞(lao)❓哈爾數；U爲(wei)被測介質(zhi)流🔞的平均(jun)速度。

圖1  卡(ka)曼渦街

管(guan)道内體積(ji)流量qv爲：

式(shi)中， K爲流量(liang)計的儀表(biao)系數，單位(wei)爲脈沖數(shu)/m3。

　　K除與旋渦(wo)發生體、管(guan)道的幾何(he)尺寸有關(guan)外，還與斯(si)🚶‍♀️特勞哈爾(er)🌈數有關。斯(si)特勞哈爾(er)數爲無量(liang)綱參數，它(ta)與旋渦發(fa)生體形狀(zhuang)及雷諾數(shu)有關，圖2爲(wei)圓柱狀旋(xuan)渦發生體(ti)的斯特勞(lao)哈爾數與(yu)管道雷諾(nuo)數的關系(xi)圖。由圖2可(ke)見，在ReD=2×104～7×106的範(fan)圍内，Sr可視(shi)爲常數，這(zhe)是儀表正(zheng)常工作範(fan)圍。當測量(liang)氣體流量(liang)時，渦街流(liu)量計的流(liu)量計算式(shi)爲：

　　式中，qVn、qV分(fen)别爲标準(zhun)狀态下（0℃或(huo)20℃，101.325kPa）和工況下(xia)的體積流(liu)量； Pn、P分别爲(wei)标準狀态(tai)下和工況(kuang)下的絕對(dui)壓力；Tn、T分别(bie)爲标準狀(zhuang)态下和工(gong)況下的熱(re)力學溫度(du)；Zn、Z分别爲标(biao)準👣狀态下(xia)和工況下(xia)氣體壓縮(suo)系數。

圖2  斯(si)特勞哈爾(er)數與雷諾(nuo)數關系曲(qu)線

　　由式（4）可(ke)見，渦街流(liu)量計輸出(chu)的脈沖頻(pin)率信号不(bu)受⭐流體物(wu)⛹🏻‍♀️性💛和組分(fen)變化的影(ying)響，即儀表(biao)系數在一(yi)定雷諾數(shu)範圍内僅(jin)與旋渦🚶發(fa)生體及管(guan)道的形狀(zhuang)尺寸等有(you)關。但是在(zai)物料平衡(heng)及能源計(ji)🧡量中需檢(jian)測質量流(liu)量📧，這時流(liu)量❗計應同(tong)時監測體(ti)積流量和(he)流✏️體密度(du)，流體⛱️物性(xing)和組分就(jiu)會對流量(liang)計量産生(sheng)直💃接影響(xiang)。

　　渦街流量(liang)計由傳感(gan)器和轉換(huan)器兩部分(fen)組成，如圖(tu)👄3所示。傳感(gan)器包括旋(xuan)渦發生體(ti)（阻流體）、檢(jian)測元件、儀(yi)表表體等(deng)；轉換器包(bao)括前置放(fang)大器、濾波(bo)整形電路(lu)、DAC、輸出接口(kou)電路、端子(zi)、支架和防(fang)護罩等。近(jin)年來智能(neng)式流量計(ji)還把微處(chu)理器、顯示(shi)通信及其(qi)他功能模(mo)塊裝在轉(zhuan)換器内。

圖(tu)3  渦街流量(liang)計

在現場(chang)中的應用(yong)

1 現場應用(yong)

　　渦街流量(liang)計适用的(de)流體廣泛(fan)，但不适用(yong)于低雷諾(nuo)數（ReD≤2×104）流體。因(yin)爲在低雷(lei)諾數時，斯(si)特勞哈爾(er)數随着雷(lei)諾數🏃🏻‍♂️而變(bian)，儀表線性(xing)度變差。同(tong)時，含固體(ti)微粒的流(liu)🏃‍♂️體對旋渦(wo)發生💜體的(de)沖刷會産(chan)生噪聲🔱，其(qi)含有的短(duan)纖維若纏(chan)繞在旋渦(wo)🚶發生體上(shang)将改變儀(yi)表系數。

渦(wo)街流量計(ji)在混相流(liu)體中的應(ying)用如下：

　　①可(ke)用于含分(fen)散、均勻的(de)微小氣泡(pao)，但容積含(han)氣率應💛小(xiao)于⁉️7%～10%的氣、液(ye)兩相流，若(ruo)容積含氣(qi)率超出2%就(jiu)應對儀🌈表(biao)系數進行(hang)修正。

　　②可用(yong)于含分散(san)、均勻的固(gu)體微粒，含(han)量不大于(yu)2%的氣固、液(ye)固兩相流(liu)。

　　③可用于互(hu)不溶解的(de)液液（如油(you)和水）兩組(zu)分流等。

　　脈(mo)動流和旋(xuan)轉流會對(dui)渦街流量(liang)計産生嚴(yan)重影響。如(ru)果脈♉動頻(pin)㊙️率與渦街(jie)頻率頻帶(dai)合拍可能(neng)引起諧振(zhen)，破❌壞正常(chang)工作和🐅設(she)備，使渦街(jie)信号産生(sheng)“鎖定（Lock-in）”現象(xiang)，這時信号(hao)會🔴固定于(yu)某一頻率(lü)。“鎖定”與脈(mo)動幅值、旋(xuan)渦發生體(ti)形狀及堵(du)塞比等有(you)關。

　　渦街流(liu)量計的精(jing)度對于液(ye)體大緻在(zai)±0.5%R～±2%R之間，對于(yu)氣體在±l%R～±2%R之(zhi)間，重複性(xing)一般爲  0.2%～0.5%。由(you)于渦街流(liu)量計的儀(yi)表系數較(jiao)低，頻率分(fen)辨率低💘，口(kou)徑愈大精(jing)度愈低，故(gu)儀表口徑(jing)不宜過大(da)（DN300以下）。

　　範圍(wei)度寬是渦(wo)街流量計(ji)的特點，但(dan)重要的一(yi)點是量程(cheng)下限🙇‍♀️的流(liu)量數值。一(yi)般液體平(ping)均流速下(xia)限爲0.5m/s，氣體(ti)爲4～5m／s。渦街流(liu)量計的正(zheng)常流量在(zai)正常測量(liang)範圍的1/2～2/3處(chu)。

　　渦街流量(liang)計的優點(dian)是儀表系(xi)數不受測(ce)量介質物(wu)性的影響(xiang)，可以由一(yi)種典型介(jie)質推廣到(dao)其他介質(zhi)上。但由于(yu)液、氣😍的流(liu)速範⛷️圍差(cha)别很大，導(dao)緻頻率範(fan)圍亦差🏃🏻‍♂️别(bie)很大。處理(li)渦街信号(hao)的放大💰器(qi)電路中，濾(lü)波器的通(tong)帶不同，電(dian)路參數亦(yi)不同，因此(ci)，同一電路(lu)參數不能(neng)用🎯于測量(liang)不同🙇🏻介質(zhi)。

　　另外，氣體(ti)和液體的(de)密度差别(bie)很大，而旋(xuan)渦分離時(shi)産生的信(xin)号強度與(yu)密度成正(zheng)比，因此信(xin)号強度差(cha)别亦很大(da)。液、氣放大(da)器電路的(de)增益、觸發(fa)靈敏度等(deng)皆不相同(tong)，壓電㊙️電荷(he)差♻️别大，電(dian)荷放大器(qi)的參數也(ye)不相同。即(ji)使同爲氣(qi)體（或液體(ti)、蒸汽），随着(zhe)介質壓力(li)、溫度、密度(du)不同，使用(yong)的流🈲量範(fan)圍不同，信(xin)号強度亦(yi)不同，電路(lu)參數同樣(yang)要改變。因(yin)🥵此，一台渦(wo)街流🈲量計(ji)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼不經硬件(jian)🏃🏻或軟件㊙️修(xiu)改，改💞變使(shi)用介🆚質或(huo)改變儀表(biao)💔口徑是不(bu)可行的。

2 安(an)裝注意事(shi)項
　　渦街流(liu)量計屬于(yu)對管道流(liu)速分布畸(ji)變、旋轉流(liu)和流😄動脈(mo)⭐動等敏感(gan)的流量計(ji)，因此，對現(xian)場管道安(an)裝♌條件應(ying)充分重視(shi)，嚴格遵照(zhao)使用說明(ming)書執行。
　　渦(wo)街流量計(ji)可安裝在(zai)室内或室(shi)外。如果安(an)裝在地井(jing)裏，爲防止(zhi)被水淹沒(mei)，應選用涎(xian)水型傳感(gan)器。傳感器(qi)在管道上(shang)可以水♈平(ping)、垂直或傾(qing)斜安裝，但(dan)測量液體(ti)和氣體時(shi)爲防止氣(qi)泡和液滴(di)的幹擾，要(yao)注意安裝(zhuang)位置（見圖(tu)4）。

圖4  測量含(han)液體和含(han)氣液體的(de)流量儀表(biao)安裝
渦街(jie)流量計必(bi)須保證上(shang)、下遊直管(guan)段有必要(yao)的長度（見(jian)圖5）。

圖5  渦街(jie)流量計對(dui)上、下遊直(zhi)管段長度(du)的要求

　　在(zai)圖5中，a爲一(yi)個90°彎頭，b 爲(wei)同心擴管(guan)，c爲同心收(shou)縮全開閥(fa)門，d爲不同(tong)平面兩個(ge)90°彎頭，e爲調(diao)節閥半開(kai)閥門，f爲同(tong)一平面兩(liang)個90°彎頭。

傳(chuan)感器與管(guan)道的連接(jie)如圖6所示(shi)，在與管道(dao)連接時要(yao)注意以👄下(xia)問題。

圖6  傳(chuan)感器與管(guan)道的連接(jie)

　　① 上、下遊配(pei)管内徑D與(yu)傳感器内(nei)徑D’相同，其(qi)差異滿足(zu)✍️下述🌈條件(jian)：    0.95D≤D’≤1.1D；

　　② 配管應與(yu)傳感器同(tong)心，同軸度(du)應小于0.05D’；

　　③ 密(mi)封墊不能(neng)凸入管道(dao)内，其内徑(jing)可比傳感(gan)器内徑大(da)1～2mm；

　　④ 如需斷流(liu)檢查與清(qing)洗傳感器(qi)，應設置旁(pang)通管道（見(jian)圖7）；

圖7  旁通(tong)管道示意(yi)圖

　　⑤ 減小振(zhen)動對渦街(jie)流量計的(de)影響應該(gai)作爲渦街(jie)流量計現(xian)🚩場安裝的(de)一個突出(chu)問題來關(guan)注。首先，在(zai)選♉擇傳感(gan)器安裝場(chang)所🧑🏾‍🤝‍🧑🏼時盡量(liang)注意避開(kai)振動源；其(qi)次，采用彈(dan)性軟管連(lian)接在小口(kou)徑中可以(yi)考慮；第三(san)，加裝管道(dao)支撐物是(shi)有效的減(jian)振方法。

　　電(dian)氣安裝應(ying)注意傳感(gan)器與轉換(huan)器之間采(cai)用屏蔽電(dian)纜或⭕低噪(zao)聲電纜連(lian)接，其距離(li)不應超過(guo)使用說明(ming)書的規定(ding)。布線時應(ying)遠離強功(gong)率電源線(xian)，盡量用單(dan)獨金屬套(tao)管🏃‍♀️保護。應(ying)遵循“一點(dian)接地”原則(ze)，接地電阻(zu)應小于10Ω。整(zheng)體型和分(fen)離型都應(ying)在傳感器(qi)側接地，轉(zhuan)換器外殼(ke)🌍接地點應(ying)與傳感器(qi)“同地”。

3 現場(chang)常見故障(zhang)現象、原因(yin)及排除方(fang)法
渦街流(liu)量計有多(duo)種檢測方(fang)式，傳感器(qi)和測量電(dian)路差别🔴也(ye)較大🔅，但渦(wo)街流量計(ji)常見的故(gu)障有共性(xing)。
結語

　　在衆(zhong)多的流量(liang)計中，渦街(jie)流量計的(de)購置費低(di)于質⭐量式(shi)、電磁式、容(rong)積式等類(lei)型，而安裝(zhuang)、運行、維護(hu)費低于節(jie)流式、容積(ji)式、渦輪式(shi)等類型，是(shi)一種經濟(ji)性較好、比(bi)較實用的(de)流量計。渦(wo)街流量計(ji)結🔱構簡單(dan)牢固，安裝(zhuang)維護方便(bian)，尤其适用(yong)于冶煉廠(chang)、化工廠、輸(shu)油管道等(deng)工業現場(chang)的使用。