了解渦街流量計：只需3分鐘

儀控君

渦街流量計相對於其他種類的流量計出現時間比較晚。

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然而自上世紀70年代開始投入應用以來，渦街流量計得到了迅猛的發展。

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根據資料顯示，目前世界主要發達工業國家使用渦街流量計的比例大幅度上升，已廣泛應用於各個領域，甚至將在未來流量儀錶中展主導地位。

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那麼這種流量計到底神奇在哪裡呢？使用時需要注意什麼問題呢？今天儀控君為大家一一道來。

渦街流量計原理

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所有的渦街流量計都是基於卡門渦街原理，那麼具體是怎麼樣的呢？

卡門渦街原理

卡門渦街是美籍匈牙利科學家馮·卡門在1911年觀察到並研究的現象：當流體繞過非流體線形物體時，物體尾流左右兩側產生的成對的、交替排列的、旋轉方向相反的反對稱渦旋。在卡門渦街中，根據斯特勞哈爾研究，關係為Sr=fd/V，也就是說，對圓柱繞流，渦街的每個單渦的頻率f與繞流速度V成正比，與圓柱體直徑成反比。Sr為斯特勞哈爾常數，無量綱，它與旋渦發生體的形狀及雷諾數有關係。

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看完後大家感覺如何？別著急，看過下圖後就明白了！

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這張圖是流體流過圓柱體時產生的漩渦現象。很明顯能看出，這種漩渦的產生具有周期的、交替變化的性質，變化頻率與流體速度成正比，這就是卡門渦街現象。渦街流量計就是利用這種現象的性質，通過測量渦流的脫落頻率確定流體的速度或流量而支撐的流量計。

渦街流量計 不是渦輪流量計

在日常應用中，有些人會將渦街流量計與渦輪流量計弄混，畢竟名稱非常相似。那麼渦輪流量計是什麼呢？下圖是渦輪流量計管道中部分：

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很明顯可以看出，渦輪流量計與渦街流量計差別非常大，這種流量計是通過管道中渦輪在流體帶動下的旋轉實現測量，其結構遠比渦街流量計複雜。這樣複雜的結構帶來了流量計中最優秀的精度，同時也帶來了易損壞和維護複雜等缺點。

優點與局限性

渦街流量計的優點與局限性都有哪些呢？是什麼優秀的品質促使渦街流量計如此迅速的發展並佔有大量市場呢？

優點

1、結構簡單而牢固，無可動部件，可靠性高，長期運行十分可靠；

2、安裝簡單，維修十分方便；

3、檢測感測器不直接接觸介質，性能穩定，壽命長；

4、精度較高（與差壓式、浮子式相比）

5、測量範圍寬，量程比可達1：10；

6、壓力損失較小，運行費用低，更具節能意義；

7、在一定的雷諾數範圍內，輸出信號頻率不受流體物理性質和組份變化影響，儀錶係數僅與漩渦發生體的形狀和尺寸有關測量流體的體積流量無需補償，調換配件後無需重新標定儀錶的係數。

8、應用範圍廣，蒸汽、氣體、液體的流量均可測量。

局限性

1、管道流速不均、不能準確確定流體工況變化時的介質密度、將濕飽和蒸汽假設成干飽和蒸汽進行測量都會造成誤差，並且總測量誤差會很大。

2、抗震性能差，外來振動會使渦街流量計產生測量誤差，甚至無法正常工作，大管徑影響更為明顯。

3、對測量臟污介質適應性差。

4、直管道要求高。專家指出，渦街流量計支管段一定要保證前40D後20D，才能滿足測量要求。

如何用好渦街流量計？

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說過這麼多，現在終於到正題了：如何用好渦街流量計？

安裝

選好渦街流量計後，第一個要面對的就是渦街流量計的安裝問題。那麼安裝時都有哪些需要注意呢？

（1）流量計應水平或垂直安裝在與工程通經相對應的管道上。由於渦街流量計的特性，要實現準確測量，必須注意保證慢管測量，因此在水平管道上的渦街流量計一般應選擇安裝在管道的最低處，垂直管道時，流體的流嚮應自上而下。

（2）當渦街流量計用作流量調節時，應特別注意將流量調節閥安裝在流量計後面，否則小流量時容易出現射流，出現流量調節時截至流量與閥門開度成反比的現象。

（3）渦街流量計對前後直管要求非常苛刻，流量計上游要保障有10到40倍管道直徑，下游不小於5倍管道直徑。上游直管長度由上游有無直角彎、擴大或縮徑管而定。特別要注意的是，在滿足要求的情況下，流量計應盡量選擇安裝在前後直管段盡量大的管道位置處。

（4）測量溫度和壓力的取溫取壓點應設置在渦街流量計出口5倍口徑意外。

（4）渦街流量計安裝時要盡量避免強烈震動、工頻干擾信號，如果無法避免這些情況，應當採取減震、屏蔽等措施盡量減小干擾。

（5）在高溫管道中，渦街流量計必須垂直向下安裝。

日常維護

渦街流量計無可動部件，所以在正常使用情況下，維護的工作量較少。 日常維護的任務是：查看儀錶指示累積是否正常；查看儀錶供電是否正常；查看儀錶體連接件是否損壞和腐蝕；查看儀錶外線路有無損壞及腐蝕；查看錶體與工藝管道連接處有無泄漏；查看儀錶電器接線盒及電子元件盒密封是否良好等。

當被測介質較臟或易結垢時，應定期清洗流量計內壁，清洗時應保護好旋渦發生體及檢測探頭，注意不要碰傷其表面與稜角。檢測放大器外殼端蓋在接線調試後應適度旋緊，以保證其密封性。在進行維護檢查時不得將液體及雜物留於殼內。

常見故障

現象1：上電後管道內有流體流動，但無信號輸出。

處理方法：檢查儀錶接線是否正確，有無斷線。檢查儀錶安裝方向是否正確。檢查流量是否低於正常的流量範圍。

現象2：上電管道內無流體流動，但有信號輸出。

處理方法：檢查儀錶接地，是否是接地不良引入干擾。檢查管道是否有強烈的機械振動。檢查環境是否有強電磁干擾，如有大功率電器或變頻器等強電設備。

現象3：管道內流體的流量穩定且符合流量要求，但輸出變化太大，不穩定。

處理方法：檢查管道是否振動過強引入干擾。檢查接地是否良好。

現象4：上電後管道內有流體流動，但無信號輸出。

處理方法：檢查儀錶放大器是否有故障。檢查檢測元件是否損壞。

現象5：上電管道內無流體流動，但有信號輸出。

處理方法：檢查轉換器靈敏度。

探頭故障的簡單判斷方法：

用萬用表測量兩根信號線的絕緣電阻，當溫度高於200°C時，絕緣電阻應大於10兆歐。當溫度低於200°C時，絕緣電阻應大於2兆歐。如果絕緣電阻不符合要求說明檢測探頭可能存在故障。

檢測放大器故障的簡單判斷方法：

用手在檢測放大器檢測探頭引線輸入端感應信號，即可粗略判斷是否是檢測放大器故障。若無信號反映說明檢測放大器可能存在故障。

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