淺析渦街流量計的工作原理及其安裝使用的要點

本文介紹了渦街流量計優點，闡述了渦街流量計的工作原理，要點描述了在安裝和使用過程中應注意的要點，較后簡要提出常見故障分析處理措施。

　　對流體的流量準確測量是工業化生產中的重要環節，目前雖然流量計的種類繁多，渦街流量計還是因為諸多優點而得到廣泛的應用。

　　1　渦街流量計的優點

　　1.1　渦街流量計測量元件結構簡單，性能可靠，使用壽命長，維護量小。

　　1.2　渦街流量計測量范圍寬，量程比一般能達到1：10。

　　1.3　渦街流量計的體積流量不受被測流體壓力、溫度、密度或粘度等熱工參數的影響，一般不需單獨標定，可測量液體、氣體和蒸汽的流量。

　　1.4　渦街流量內計無可動部件，也沒有阻礙流體流動的節流部件，因而造成的壓力損失小。

　　1.5　渦街流量計精度較高，可達0.5%。

　　2　渦街流量計工作原理

　　在流體中插入一物體時，流體流動受到影響，在障礙物的兩側就會交替地分離釋放出兩串旋渦，在下游形成互相平行的兩個旋渦流，稱為卡門渦街。障礙物就是旋渦發生體，它可以是三棱柱體，或者圓柱體，如圖1所示。

　　圖1　卡門渦街的形成

　　旋渦的回旋方向，因所在旋渦流的不同而不同，，如圖所示，在上邊的一列旋渦流為順時針方向旋轉，在下邊的一列則作逆時針旋轉。由于旋渦之間相互作用，其旋渦流一般是不穩定的。但是理論和實驗證明，當滿足參數h/l=0.281（h為卡門渦街列的間隔，l為同列中旋渦的間隔）時，渦街是穩定的，并且單側旋渦的分離釋放頻率f與流體流速v、旋渦發生體寬度d（三棱柱時為底寬，圓柱時為直徑）的關系符合下式：

　　f=St*v/d

　　式中：St-斯特勞哈爾系數

　　St是雷諾數Re的函數，當Re=500～150000時，St=0.16（對三棱柱體）和St=0.2（對圓柱體）。在工業中檢測的流速，實際上幾乎都不超出這個范圍。

　　由上式可見，旋渦的分離頻率f只決定于介質流速和和旋渦發生體寬度之比，而不受溫度、密度和粘度等影響，因此，對f進行檢測，可以得到介質流速v，并由此求得介質的體積流量。

　　3　渦街流量計安裝注意事項

　　正確安裝渦街流量計，才能得到準確的測量結果。

　　3.1　渦街流量計避免安裝在溫度變化很大、含腐蝕性氣體、電磁干擾大的環境中。流量計應避開電動機、水泵等振動物體，安裝在振動較小的管道上，若振動較大，則必須加設管道支撐。

　　3.2　注意安裝時流量計上的方向箭頭指示需與流體流動方向一致。

　　3.3　渦街流量計是速度式測量儀表，其測量精度受管道內流體速度分布規律變化的影響較大，為了保證準確測量，流量計前后要保證一定長度的直管段。

　　如果流量計上游有縮管，則上游側的直管段長度至少為5D（D：流量計的標稱內徑）；如果流量計上游有擴管或者彎頭，則上游側的直管段長度至少為10D；閥門應該裝在流量計的下游，如果閥門一定要裝在流量計的上游，則上游側的直管段長度至少為20D；流量計下游側的直管段長度至少為5D。

　　3.4　流量計相鄰直管道的內徑必須與流量計的內徑一致，或略大于流量計內徑，安裝時流量計的中心和管道的中心需保持一致，特別需要注意的是不要將流量計安裝的密封墊片突出到管道中，否則會影響精度，如圖2所示。

　　3.5　需要測量流體壓力、溫度做溫壓補償時，將測壓孔設置在渦街流量計下游的2～7D之間的地方。將測溫孔設置在離測壓點下游1～2D（D：流量計的標稱內徑）之間的地方。如圖3所示。

　　3.6　被測流體為單一狀態時，渦街流量計可以測量氣體、液體和蒸汽。但是在混相流的狀態，流量計是不能作出準確的測量的。所以要注意不同流體要有不同安裝方式，為的就是避免產生混相流。

　　圖4是測量氣體、蒸汽時流量計的安裝方式，將流量計位置抬高，避免在流量計處聚集液體；圖5是測量液體時流量計的安裝方式，將流量計位置降低，避免在流量計處聚集氣泡。

　　3.7　渦街流量計一般做水平安裝，也可做垂直安裝，在垂直安裝時要使流體充滿管道，不能出現混相流。

　　3.8　為了增強分離型渦街流量計的工作穩定性，較好將流量計傳感器上的接地端子和轉換器上的接地端子妥善接地。

　　4　渦街流量計的使用注意事項

　　4.1　渦街流量計正常工作時，對流速下限有一定要求，所以選擇流量計通徑時不能根據原管道通徑選擇，而要考慮流體的粘度和密度，根據較小流量、較大流量、常用流量等來選擇流量計的通徑，而且要使常用流量處在可測量范圍的20%以上。

　　4.2　渦街流量計出廠時廠家已經根據訂貨要求對流量計進行了參數設定，用戶無需修改。但如果訂購自帶顯示表頭的渦街流量計，一是用戶可以根據現場工況或在改變管道條件時對部分參數進行更為準確的設定，從而得到更準確的測量結果，二是用戶可以直接在現場從表頭讀取瞬時流量和累積流量。

　　4.3　用戶在表頭設定的主要參數有：顯示方式、流體類型（氣體、液體和蒸汽）、流量單位、工況壓力、工況溫度、工況密度、標準狀態壓力、標準狀態溫度等，對于其他一些系統參數，除非有深刻準確的理解，一般不能隨意改動。

　　4.4　渦街流量計是一種速度式流量計，因此所得的流量實際上是工況條件下的體積流量Qf。對于氣體而言，有時為了便于比較或結算，需將Qf轉換為標準狀態下（0℃，1標準大氣壓）下的標準體積流量Qn，Qf和Qn的關系式為：

　　Qn=■×■×■×Qf�。∟m3）/h

　　式中：P-工況壓力（MPa）；T-工況溫度（℃）；K-偏差系數，和氣體壓力及氣體種類有關，一般條件下可取1