涡街流量计工作原理及特点

　　涡街流量计是基于卡门涡街原理进行测量的一种具有水平的流量计，由于它具有其他流量计不可兼得的优点，自 20 世纪 70 年代以来得到了迅速发展。据有关资料显示，现在发达国家使用涡街流量计的比例大幅度上升，己广泛应用于各个领域，也是孔板流量计理想的替代产品。

　　涡街流量计在测量管道中设置一个垂直的柱状物，流体通过柱状物两侧交替地产生有规则的旋涡，这种旋涡也被称为卡门涡街。卡门涡街的释放频率与流体的流动速度及柱状物的宽度有关，可用下式表达：

　　由公式可见，在仪表系数 Sr 和柱状物宽度 d不变的情况下，卡门涡街的频率与流体的流速成正比，因此通过测量卡门涡街的释放频率就可计算出管道内流体的瞬时流量。涡街流量传感器的旋涡释放频率是根据旋涡交替地作用于检测传感器上的应力，通过它内部的压电元件来检测的。经过数十年的发展改进，涡街流量计的测量技术日臻成熟，相对于其他流量计，它具有以下特点：

　　① 结构简单而牢固，无可动部件，可靠性高，长期运行十分可靠;

　　② 安装简单，维护十分方便;

　　③ 输出信号是与流量成正比的脉冲信号，无零点漂移，准确度高;

　　④ 测量范围广，量程比可达 1:10~1:20，但不适于测量流速过低的介质。因为介质流速过低，则旋涡的强度、旋转速度也低，难以引起传感元件产生响应信号，旋涡频率也小，会使信号处理发生困难;

　　⑤ 压力损失较小，运行费用低，更具节能意义;

　　⑥ 在一定的雷诺数范围内，输出信号频率不受流体物理性质和组分变化的影响，仪表系数仅与旋涡发生体的形状和尺寸有关，测量流体体积流量时无需补偿，调换配件后一般无需重新标定仪表系数;

　　⑦ 应用范围广，涡街流量计，蒸汽、气体、液体的流量均可测量;

　　⑧ 当需要进行压力和温度补偿时，可配备压力和温度变送器进行压力温度补偿。

涡街流量计在测量过程中精度降低的原因所在：

   1）管道流速不均或者管道内的流体分布不均造成的计量误差。气中夹藏固体，能够有沉积物，非流线体能够受腐蚀，需要在管道前加过滤器。气中 夹藏液体，管道里有液体沉积物，涡街流量计品牌，需要在进表前加除液的设备，对于一些受季节温度影响易产生液体沉积物的介质，需要伴热系统来提高值，以避免出液体沉积 物析出。

   2）流体介质密度的计量的 影响。涡街流量计工况下的体积流量与检测对象的密度、温度、压力等参数无关，但是结果要求是质量流量（液体或蒸汽），或者要求是标况下的流量（气体），介 质的密度参数需要参与计算。此时密度参数的正确与否对于计量精度而言显得尤为关键。实际工况与设计工况相比发生较大的改变时，或者工艺介质发生改变的时 候，要对密度参数进行修正，否则会影响计量值。

   3）外界振动对涡街流量计产生的计量误差。涡街流量计一次表安装处的管道振动会影响计量精度。安装涡街流量计的时候在仪表的前后段加支撑或 者夹持，并且在支撑或者夹持与管道的接触面上加上一定厚度的橡胶板以减少震动的影响。从涡街流量计的工作原理来看，在管道振动较大的场合，选型时选择合适 的检测方式也能有效避免振动影响。

   4）安装时涡街流量计前后直管段长度低于安装要求计量误 差。涡街流量计直管段要求根据其安装管道是否存在弯管或者变径而各不相同，一般情况下仪表安装点如无弯管或者变径保证上游40D下游20D就能满足要求， 确保测量精度。对于一些受现场因素影响无法提供有效直管段的，需要选择涡街流量计内部有缩径设计涡街流量计，可以降低安装时仪表上下游直管段的要求。

   5）温压补偿造成的计量误差。一些气体或者蒸汽需要现场进行温压补偿，涡街流量计厂，对于温压补偿是分体的涡街流量计，在安装温度和压力测量件时，需要注 意流体的流向，安装的测量件不能产生漩涡影响测量。在涉及到供方和收方的关联结算的时候，对于气体介质如果终的测量结果为标准体积，此时的温度和压力对 计量精度的影响很大，这种状况下测量结果不仅要考虑到介质从供方到收方的压力损失，还要考虑到环境温度的影响，比如一边油伴热，涡街流量计现货，一边没伴热等。对于测量介 质为蒸汽的，首先在参数设置的时候要识别是饱和蒸汽还是过热蒸汽，选择合适的介质类型。如果现场进行温压补偿，必须同时保证压力和温度测量的准确性；如果 补偿是在室内进行的，必须选择合适的补偿公式，并且供方和收方需要采用相同的补偿公式，另外在工况改变的时候，需要对实际工况进行核定，以便确定新的设计 温度和设计压力，保证计量的准确。

   6）配管内径与流量计内径不一对计量精 度的影响。涡街流量计在安装的时候要求仪表的内径无管道的内径一致，但是在实际情况下，涡街流量计和管道的口径由于所用的标准不一样，也会存在内径不一致 的情况，当管道内径大于仪表内径时，如果两者之间的差值不超过涡街流量计内径的3%，对计量精度的影响小，在计量结果的允许误差范围以内。当管道内径小于 仪表内径，且两者之差不超过流量计内径的2%时，会产生一定的计量误差，但是可通过调整仪表系数来修正。当管道内径与仪表内径相差较大，在设计选型的时候 就应该选择合适的涡街流量计口径，如果在选型的时候无法解决，则需要通过对管道变径来与涡街流量计进行匹配。安装时需注意上下游直管段的要求。

   7）漩涡发生体污染的对计量精 度的影响。涡街流量计的发生体极易被介质脏污或被污物缠绕，从而改变漩涡发生体的几何体尺寸，从涡街流量计的测量原理可以此时漩涡发生体的迎流面宽度发生 改变，对计量结果会有较大影响，严重时会导致涡街流量计无法工作。因此漩涡发生体被污染的时候能及时清理维护。这需要漩涡发生体能够在线拔插，或者管道有 复线以便能及时消除信号发生体被污染的影响。

.工作原理

　　涡街流量计又称卡门旋涡流量计。它是利用流体自然振荡的原理制成的一种旋涡分离型流量计。当流体以足够大的流速流过垂直于流体流向的物体时，若该物体的几何尺寸适当，则在物体的后面沿两条平行直线产生整齐排列，转向相反的旋涡列。旋涡列的个数，即涡街频率和流体的流速成正比。因而，通过测量旋涡频率，就可知道流体的流速，测出流体的流量。

　　LUGB系列的旋涡发生体为三角柱形，如图1所示。当被测介质流过柱形体时，在柱体两侧交替产生的旋涡不断分离，分离的频率与介质流速成正比。

　　LUGB系列流量变送器的设计柱宽d与流通管直径D具有固定的比值。因此，流经管内的平均流速V与柱侧流速V有固定的比值:

　　由上式可知，只要测得旋涡分离频率f，就可以测得平均流速，从而测得流量Q:

　　f是通过设在柱体内部的装有压电晶体的探头测量的，经放大以后，变换成脉冲信号

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