渦街流量計的原理

渦街流量計的原理

摘  要：介紹渦街流量計的測量原理及應(yīng)用。具體介紹渦街流量計的選擇，渦街流量計的參數(shù)設(shè)定，安裝及使用注意事項。與孔板流量計相比，具有結(jié)構(gòu)簡單，安裝、維護方便，測量范圍寬等特點。

關(guān)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(fā)展狀況來看，孔板流量計盡管其歷史悠久、應(yīng)用范圍廣；人們對它的研究也zui充分，試驗數(shù)據(jù)zui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(dǎo)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(jié)構(gòu)簡單，渦街變送器直接安裝于管道上，克服了管路泄漏現(xiàn)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(shù)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(yīng)用流體振蕩原理來測量流量的，流體在管道中經(jīng)過渦街流量變送器時，在三角柱的旋渦發(fā)生體后上下交替產(chǎn)生正比于流速的兩列旋渦，旋渦的釋放頻率與流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度及旋渦發(fā)生體特征寬度有關(guān)，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(fā)生體的流體平均速度，m/s；d為旋渦發(fā)生體特征寬度，m；S_t為斯特羅哈數(shù)，無量綱，它的數(shù)值范圍為0.14－0.27。S_t是雷諾數(shù)的函數(shù)，S_t=f（l/Re）。

當雷諾數(shù)Re在10²~10⁵范圍內(nèi)，S_t值約為0.2，因此，在測量中，要盡量滿足流體的雷諾數(shù)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(fā)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(fā)生體的截面積。

當旋渦在發(fā)生體兩側(cè)產(chǎn)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(zhuǎn)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(yīng)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(chǎn)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(yīng)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(jù)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(xiàn)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(yīng)關(guān)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(shù)設(shè)定

（1）儀表系統(tǒng)的設(shè)定，合肥儀表總廠需設(shè)定的儀表

系數(shù)K可用下式表示：

K= 1000/K₀

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

（2）壓力補償壓力變送器的量程設(shè)定。

（3）壓力、流量報警上限設(shè)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(nèi)徑也必須和渦街流量變送器內(nèi)徑一致。

4、渦街流量計使用注意事項

盡量減少管道內(nèi)汽錘對渦街發(fā)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(jié)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(wěn)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。