渦街流量計工作原理

一、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(cè)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(fā)生體，它可以是三棱柱體，或者圓柱體。

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(zhuǎn)，在下邊的一列則作逆時針旋轉(zhuǎn)。由于旋渦之間相互作用，其旋渦流一般是不穩(wěn)定的。但是理論和實驗證明，當(dāng)滿足參數(shù)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(wěn)定的，并且單側(cè)旋渦的分離釋放頻率f與流體流速v、旋渦發(fā)生體寬度d（三棱柱時為底寬，圓柱時為直徑）的關(guān)系符合下式：

f=St*v/d

式中：St-斯特勞哈爾系數(shù)

St是雷諾數(shù)Re的函數(shù)，當(dāng)Re=500～150000時，St=0.16（對三棱柱體）和St=0.2（對圓柱體）。在工業(yè)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(zhì)流速和和旋渦發(fā)生體寬度之比，而不受溫度、密度和粘度等影響，因此，對f進(jìn)行檢測，可以得到介質(zhì)流速v，并由此求得介質(zhì)的體積流量。

二、渦街流量計的優(yōu)點(diǎn)

1.1　渦街流量計測量元件結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，使用壽命長，維護(hù)量小。

1.2　渦街流量計測量范圍寬，量程比一般能達(dá)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(shù)的影響，一般不需單獨(dú)標(biāo)定，可測量液體、氣體和蒸汽的流量。

1.4　渦街流量內(nèi)計無可動部件，也沒有阻礙流體流動的節(jié)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(dá)1.0%。

三、渦街流量計的使用注意事項

2.1　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(jù)原管道通徑選擇，而要考慮流體的粘度和密度，根據(jù)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。

2.2　渦街流量計出廠時廠家已經(jīng)根據(jù)訂貨要求對流量計進(jìn)行了參數(shù)設(shè)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(jù)現(xiàn)場工況或在改變管道條件時對部分參數(shù)進(jìn)行更為準(zhǔn)確的設(shè)定，從而得到更準(zhǔn)確的測量結(jié)果，二是用戶可以直接在現(xiàn)場從表頭讀取瞬時流量和累積流量。

2.3　用戶在表頭設(shè)定的主要參數(shù)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(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)壓力、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)溫度等，對于其他一些系統(tǒng)參數(shù)，除非有深刻準(zhǔn)確的理解，一般不能隨意改動。

2.4　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(jié)算，需將Qf轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（0℃，1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）下的標(biāo)準(zhǔn)體積流量Qn，Qf和Qn的關(guān)系式為：

Qn=■×■×■×Qf　（Nm3）/h

式中：P-工況壓力（MPa）；T-工況溫度（℃）；K-偏差系數(shù)，和氣體壓力及氣體種類有關(guān)。

四、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(zhǔn)確的測量結(jié)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(huán)境中。流量計應(yīng)避開電動機(jī)、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(shè)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(nèi)流體速度分布規(guī)律變化的影響較大，為了保證準(zhǔn)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(cè)的直管段長度至少為5D（D：流量計的標(biāo)稱內(nèi)徑）；如果流量計上游有擴(kuò)管或者彎頭，則上游側(cè)的直管段長度至少為10D；閥門應(yīng)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(cè)的直管段長度至少為20D；流量計下游側(cè)的直管段長度至少為5D。