渦街流量計的原理

摘  要：介紹渦街流量計的測量原理及應用。具體介紹渦街流量計的選擇，渦街流量計的參數設定，安裝及使用注意事項。與孔板流量計相比，具有結構簡單，安裝、維護方便，測量范圍寬等特點。

關鍵詞：流量測量 飽和蒸汽 渦街流量計 孔板

飽和蒸汽流量測量在80年代人們普遍采用標準孔板流量計，但從流量儀表發展狀況來看，孔板流量計盡管其歷史悠久、應用范圍廣；人們對它的研究也最充分，試驗數據最完善，但用標準孔板流量計來測量飽和蒸汽流量，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，對流量波動較大易造成測量值偏低。而渦街流量計具有結構簡單，渦街變送器直接安裝于管道上，克服了管路泄漏現象。另外，渦街流量計的壓力損失較小，量程范圍寬，對飽和蒸汽測量量程比可達30比1。因此，隨著渦街流量計測量技術的成熟，渦街流量計的使用越來越受到人們的青睞。

一、渦街流量計的測量原理

渦街流量計是應用流體振蕩原理來測量流量的，流體在管道中經過渦街流量變送器時，在三角柱的旋渦發生體后上下交替產生正比于流速的兩列旋渦，旋渦的釋放頻率與流過旋渦發生體的流體平均速度及旋渦發生體特征寬度有關，可用下式表示：

f＝S_tv／d

式中:f為旋渦的釋放頻率，Hz；v為流過旋渦發生體的流體平均速度，m/s；d為旋渦發生體特征寬度，m；S_t為斯特羅哈數，無量綱，它的數值范圍為0.14－0.27。S_t是雷諾數的函數，S_t=f（l/Re）。

當雷諾數Re在10²~10⁵范圍內，S_t值約為0.2，因此，在測量中，要盡量滿足流體的雷諾數在10²~10⁵，旋渦頻率f＝0.2v/d。

由此可知，通過測量旋渦頻率就可以計算出流過旋渦發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為流體流過旋渦發生體的截面積。

當旋渦在發生體兩側產生時，利用壓電傳感器測出與流體流向垂直的交變升力變化，將升力的變化轉換為電的頻率信號，再將頻率信號進行放大和整形，輸出到二次儀表，進行累積、顯示。

二、渦街流量計的應用

1、渦用流量計的選擇

（1）渦街流量變送器的選擇

我公司在飽和蒸汽測量中采用合肥儀表總廠生產的VA型壓電式渦街流量變送器，由于渦街流量計量程范圍寬，因此，在實際應用中，一般主要考慮測量飽和蒸汽的流量不得低于渦街流量計的下限，也就是說必須滿足流體流速不得低于5m/s。根據用汽量的大小選用不同口徑的渦街流量變送器，而不能以現有的工藝管道口徑來選擇變送器口徑。

（2）壓力補償壓力變送器的選擇

由于飽和蒸汽管路長，壓力波動較大，必須采用壓力補償，考慮到壓力、溫度及密度的對應關系，測量中只采用壓力補償即可，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，具有溫壓補償、瞬時流量顯示和累積流量積算功能。

2、渦街流量計的多數設定

（1）儀表系統的設定，合肥儀表總廠需設定的儀表

系數K可用下式表示：

K= 1000/K₀

式中：K₀為渦街發生體在出廠時標定的儀表常數，L/脈沖；k的單位為脈沖數/m³。

（2）壓力補償壓力變送器的量程設定。

（3）壓力、流量報警上限設定。

3、渦街流量計的安裝

（1）渦街流量計盡量安裝在遠離振動源和電磁干擾較強的地方，振動存在的地方必須采用減振裝置，減少管道受振動的影響。

（2）直管段的配置，前后直管段要滿足渦街流量計的要求，所配管道內徑也必須和渦街流量變送器內徑一致。

4、渦街流量計使用注意事項

盡量減少管道內汽錘對渦街發生體的沖擊。振動較大而又無法消除時，不宜采用渦街流量計。

三、結束語

渦街流量計在我公司投入使用后，克服了原孔板流量計諸多不足，對飽和蒸汽的測量更準確、更穩定，維護又方便，但值得注意的是測量飽和蒸汽流體流速不得低于5m/S，否則，流量計量值會偏低。