渦街流量計(jì)的原理
摘 要：介紹渦街流量計(jì)的測(cè)量原理及應(yīng)用。具體介紹渦街流量計(jì)的選擇，渦街流量計(jì)的參數(shù)設(shè)定，安裝及使用注意事項(xiàng)。與孔板流量計(jì)相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝、維護(hù)方便，測(cè)量范圍寬等特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：流量測(cè)量 飽和蒸汽 渦街流量計(jì) 孔板流量計(jì) 流量計(jì) 電磁流量計(jì)
飽和蒸汽流量測(cè)量在80年代人們普遍采用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)，但從流量?jī)x表發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看，孔板流量計(jì)盡管其歷史悠久、應(yīng)用范圍廣；人們對(duì)它的研究也zui充分，試驗(yàn)數(shù)據(jù)zui完善，但用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)來(lái)測(cè)量飽和蒸汽流量，它仍存在一些不足之處：其一，壓力損失較大；其二，導(dǎo)壓管、三組間及連接接頭容易泄漏；其三，量程范圍小，一般為3比1，對(duì)流量波動(dòng)較大易造成測(cè)量值偏低。而渦街流量計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，渦街變送器直接安裝于管道上，克服了管路泄漏現(xiàn)象。另外，渦街流量計(jì)的壓力損失較小，量程范圍寬，對(duì)飽和蒸汽測(cè)量量程比可達(dá)30比1。因此，隨著渦街流量計(jì)測(cè)量技術(shù)的成熟，渦街流量計(jì)的使用越來(lái)越受到人們的青睞。
一、渦街流量計(jì)的測(cè)量原理
渦街流量計(jì)是應(yīng)用流體振蕩原理來(lái)測(cè)量流量的，流體在管道中經(jīng)過(guò)渦街流量變送器時(shí)，在三角柱的旋渦發(fā)生體后上下交替產(chǎn)生正比于流速的兩列旋渦，旋渦的釋放頻率與流過(guò)旋渦發(fā)生體的流體平均速度及旋渦發(fā)生體特征寬度有關(guān)，可用下式表示：
f＝stv／d
式中:f為旋渦的釋放頻率，hz；v為流過(guò)旋渦發(fā)生體的流體平均速度，m/s；d為旋渦發(fā)生體特征寬度，m；st為斯特羅哈數(shù)，無(wú)量綱，它的數(shù)值范圍為0.14－0.27。st是雷諾數(shù)的函數(shù)，st=f（l/re）。
當(dāng)雷諾數(shù)re在102~105范圍內(nèi)，st值約為0.2，因此，在測(cè)量中，要盡量滿足流體的雷諾數(shù)在102~105，旋渦頻率f＝0.2v/d。
由此可知，通過(guò)測(cè)量旋渦頻率就可以計(jì)算出流過(guò)旋渦發(fā)生體的流體平均速度v，再由式q=va可以求出流量q，其中a為流體流過(guò)旋渦發(fā)生體的截面積。
當(dāng)旋渦在發(fā)生體兩側(cè)產(chǎn)生時(shí)，利用壓電傳感器測(cè)出與流體流向垂直的交變升力變化，將升力的變化轉(zhuǎn)換為電的頻率信號(hào)，再將頻率信號(hào)進(jìn)行放大和整形，輸出到二次儀表，進(jìn)行累積、顯示。
二、渦街流量計(jì)的應(yīng)用
1、渦用流量計(jì)的選擇
（1）渦街流量變送器的選擇
我公司在飽和蒸汽測(cè)量中采用合肥儀表總廠生產(chǎn)的va型壓電式渦街流量變送器，由于渦街流量計(jì)量程范圍寬，因此，在實(shí)際應(yīng)用中，一般主要考慮測(cè)量飽和蒸汽的流量不得低于渦街流量計(jì)的下限，也就是說(shuō)必須滿足流體流速不得低于5m/s。根據(jù)用汽量的大小選用不同口徑的渦街流量變送器，而不能以現(xiàn)有的工藝管道口徑來(lái)選擇變送器口徑。
（2）壓力補(bǔ)償壓力變送器的選擇
由于飽和蒸汽管路長(zhǎng)，壓力波動(dòng)較大，必須采用壓力補(bǔ)償，考慮到壓力、溫度及密度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，測(cè)量中只采用壓力補(bǔ)償即可，由于我公司管道飽和蒸汽壓力在0.3－0.7mpa范圍，壓力變送器的量程選擇1mpa即可。
（3）顯示儀表選擇
顯示儀表智能流量顯示儀，具有溫壓補(bǔ)償、瞬時(shí)流量顯示和累積流量積算功能。
2、渦街流量計(jì)的多數(shù)設(shè)定
（1）儀表系統(tǒng)的設(shè)定，合肥儀表總廠需設(shè)定的儀表
系數(shù)k可用下式表示：
k= 1000/k0
式中：k0為渦街發(fā)生體在出廠時(shí)標(biāo)定的儀表常數(shù)，l/脈沖；k的單位為脈沖數(shù)/m3。
（2）壓力補(bǔ)償壓力變送器的量程設(shè)定。
（3）壓力、流量報(bào)警上限設(shè)定。
3、渦街流量計(jì)的安裝
（1）渦街流量計(jì)盡量安裝在遠(yuǎn)離振動(dòng)源和電磁干擾較強(qiáng)的地方，振動(dòng)存在的地方必須采用減振裝置，減少管道受振動(dòng)的影響。
（2）直管段的配置，前后直管段要滿足渦街流量計(jì)的要求，所配管道內(nèi)徑也必須和渦街流量變送器內(nèi)徑一致。
4、渦街流量計(jì)使用注意事項(xiàng)
盡量減少管道內(nèi)汽錘對(duì)渦街發(fā)生體的沖擊。振動(dòng)較大而又無(wú)法消除時(shí)，不宜采用渦街流量計(jì)。
三、結(jié)束語(yǔ)
渦街流量計(jì)在我公司投入使用后，克服了原孔板流量計(jì)諸多不足，對(duì)飽和蒸汽的測(cè)量更準(zhǔn)確、更穩(wěn)定，維護(hù)又方便，但值得注意的是測(cè)量飽和蒸汽流體流速不得低于5m/s，否則，流量計(jì)量值會(huì)偏低