工作原理：

在流體中設(shè)置非流線型旋渦發(fā)生體（阻流體），則從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地產(chǎn)生兩列有規(guī)則的旋渦，這種旋渦稱為卡曼渦街，如圖所示。

旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對(duì)稱地排列，設(shè)旋渦的發(fā)生頻率為f，被測(cè)介質(zhì)來(lái)流的平均速度為V，旋渦發(fā)生體迎流面寬度為d，表體通徑為D，根據(jù)卡曼渦街原理，有如下關(guān)系式:
                         f=StV/d                 

式中：

f－發(fā)生體一側(cè)產(chǎn)生的卡門旋渦頻率

St－斯特羅哈爾數(shù)（無(wú)量綱數(shù)）

V－流體的平均流速

d－旋渦發(fā)生體的寬度

由此可見，通過測(cè)量卡門渦街分離頻率便可算出瞬時(shí)流量。 

技術(shù)參數(shù)：

測(cè)量范圍：

外形尺寸：

安裝要求：

一、安裝環(huán)境要求：

1．盡可能避開強(qiáng)電設(shè)備、高頻設(shè)備、強(qiáng)開關(guān)電源設(shè)備，儀表的供電電源盡可能與這些設(shè)備分離。

2．避開高溫?zé)嵩春洼椛湓吹闹苯佑绊?，若必須安裝，須有隔熱通風(fēng)措施。

3．避開高濕環(huán)境和強(qiáng)腐蝕氣體環(huán)境，若必須安裝，須有通風(fēng)措施。

4．渦街流量?jī)x表應(yīng)盡量避免安裝在振動(dòng)較強(qiáng)的管道上，若必須安裝，須在其上下游2D處加設(shè)管道緊固裝置，并加防振墊，加強(qiáng)抗振效果。

5．儀表建議安裝在室內(nèi)，安裝在室外應(yīng)注意防水，特別注意在電氣接口處應(yīng)將電纜線彎成U形，避免水順著電纜線進(jìn)入放大器殼內(nèi)。

6．儀表安裝點(diǎn)周圍應(yīng)該留有較充裕的空間，以便安裝接線和定期維護(hù)。

二、管道安裝要求：

1．渦街流量?jī)x表對(duì)安裝點(diǎn)的上下游直管段有一定要求，否則會(huì)影響介質(zhì)在管道中的流場(chǎng)，影響儀表的測(cè)量精度。

2．上、下游配管內(nèi)徑應(yīng)相同，如有差異，則配管內(nèi)徑Dp與渦街儀表表體內(nèi)徑Db，應(yīng)滿足以下關(guān)系：

0.98Db≤Dp≤1.05Db，上、下游配管應(yīng)與流量?jī)x表表體內(nèi)徑同心，它們之間的不同軸度應(yīng)小于0.05Db

3．儀表與法蘭之間的密封墊，在安裝時(shí)不能凸入管內(nèi)，其內(nèi)徑應(yīng)比表體內(nèi)徑大1-2mm

4．測(cè)壓孔和測(cè)溫孔的安裝設(shè)計(jì)，被測(cè)管道需要安裝溫度和壓力變送器時(shí)，測(cè)壓孔應(yīng)設(shè)置在下游3-5D處，測(cè)溫孔應(yīng)設(shè)置在下游6-8D處。

渦街流量計(jì)傳感器配合智能流量積算儀在高壓風(fēng)計(jì)量中的應(yīng)用

為了加強(qiáng)能源管理，做好生產(chǎn)成本核算，更好地進(jìn)行企業(yè)內(nèi)部市場(chǎng)化運(yùn)作，我公司對(duì)全廠的水、電、氣進(jìn)行嚴(yán)格的計(jì)量監(jiān)測(cè)。在精制車間，對(duì)高壓風(fēng)的計(jì)量采用渦街流量計(jì)傳感器配合智能流量積算儀，除就地顯示外，還接入 DCS 系統(tǒng)中實(shí)時(shí)顯示瞬時(shí)流量和累積流量。使用三年來(lái)，在精度和穩(wěn)定性方面都滿足了計(jì)量需求，對(duì)于生產(chǎn)調(diào)度人員監(jiān)控工藝狀況，做好成本計(jì)算，起到了關(guān)鍵的作用。

1 渦街流量計(jì)工作原理及特點(diǎn)

渦街流量計(jì)是基于卡門渦街原理進(jìn)行測(cè)量的一種具有國(guó)際先進(jìn)水平的流量計(jì)，由于它具有其他流量計(jì)不可兼得的優(yōu)點(diǎn)，自 20 世紀(jì) 70 年代以來(lái)得到了迅速發(fā)展。據(jù)有關(guān)資料顯示，現(xiàn)在發(fā)達(dá)國(guó)家使用渦街流量計(jì)的比例大幅度上升，己廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，也是孔板流量計(jì)理想的替代產(chǎn)品。

渦街流量計(jì)在測(cè)量管道中設(shè)置一個(gè)垂直的柱狀物，流體通過柱狀物兩側(cè)交替地產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦，這種旋渦也被稱為卡門渦街?？ㄩT渦街的釋放頻率與流體的流動(dòng)速度及柱狀物的寬度有關(guān)，可用下式表達(dá)：

由公式可見，在儀表系數(shù) Sr 和柱狀物寬度 d不變的情況下，卡門渦街的頻率與流體的流速成正比，因此通過測(cè)量卡門渦街的釋放頻率就可計(jì)算出管道內(nèi)流體的瞬時(shí)流量。渦街流量傳感器的旋渦釋放頻率是根據(jù)旋渦交替地作用于檢測(cè)傳感器上的應(yīng)力，通過它內(nèi)部的壓電元件來(lái)檢測(cè)的。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展改進(jìn)，渦街流量計(jì)的測(cè)量技術(shù)日臻成熟，相對(duì)于其他流量計(jì)，它具有以下特點(diǎn)：

① 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而牢固，無(wú)可動(dòng)部件，可靠性高，長(zhǎng)期運(yùn)行十分可靠;

② 安裝簡(jiǎn)單，維護(hù)十分方便;

③ 輸出信號(hào)是與流量成正比的脈沖信號(hào)，無(wú)零點(diǎn)漂移，精確度高;

④ 測(cè)量范圍廣，量程比可達(dá) 1:10~1:20，但不適于測(cè)量流速過低的介質(zhì)。因?yàn)榻橘|(zhì)流速過低，則旋渦的強(qiáng)度、旋轉(zhuǎn)速度也低，難以引起傳感元件產(chǎn)生響應(yīng)信號(hào)，旋渦頻率也小，會(huì)使信號(hào)處理發(fā)生困難;

⑤ 壓力損失較小，運(yùn)行費(fèi)用低，更具節(jié)能意義;

⑥ 在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)，輸出信號(hào)頻率不受流體物理性質(zhì)和組分變化的影響，儀表系數(shù)僅與旋渦發(fā)生體的形狀和尺寸有關(guān)，測(cè)量流體體積流量時(shí)無(wú)需補(bǔ)償，調(diào)換配件后一般無(wú)需重新標(biāo)定儀表系數(shù);

⑦ 應(yīng)用范圍廣，蒸汽、氣體、液體的流量均可測(cè)量;

⑧ 當(dāng)需要進(jìn)行壓力和溫度補(bǔ)償時(shí)，可配備壓力和溫度變送器進(jìn)行壓力溫度補(bǔ)償。

2測(cè)量系統(tǒng)組成

高壓風(fēng)的流量測(cè)量系統(tǒng)由蘇州華陸儀器儀表有限公司HLLUGB渦街流量傳感器和 能流量積算儀組成。渦街傳感器主要是由傳感器 ( 內(nèi)有放大板 )、連桿、旋渦發(fā)生器組件 ( 內(nèi)有三角柱、探頭 ) 構(gòu)成，可用于過熱蒸汽、飽和蒸汽、壓縮空氣和一般氣體的測(cè)量。本測(cè)量系統(tǒng)中，渦街流量傳感器安裝在垂直管道上，它將與高壓風(fēng)流量相對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)發(fā)送給智能流量積算儀。智能流量積算儀采用先進(jìn)的單片機(jī)技術(shù)，可配合渦街流量傳感器或孔板流量傳感器進(jìn)行流量測(cè)量，它具有全中文液晶顯示屏，可以顯示瞬時(shí)流量、瞬時(shí)熱量、累計(jì)流量、計(jì)熱量、渦街頻率、介質(zhì)壓力溫度、密度、時(shí)間和日期等多種信息，還具有小流量自動(dòng)補(bǔ)償、停電流量補(bǔ)償、自動(dòng)抄表等豐富的功能。接入溫度壓力信號(hào)還可以自動(dòng)進(jìn)行溫度壓力補(bǔ)償。它將來(lái)自流量傳感器的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為瞬時(shí)流量并進(jìn)行累積用于就地顯示，并輸出一個(gè)與瞬時(shí)流量成正比的(4~20 mA)的信號(hào)，以方便同 DCS的連接。

3 使用中的注意事項(xiàng)

1)正確的安裝

正確安裝傳感器是確保測(cè)量精確可靠的首要前提，若在安裝地點(diǎn)和方式選擇上失誤，輕者影響測(cè)量精度，重者會(huì)影響傳感器的使用壽命，甚至損壞傳感器。

① 保證適當(dāng)?shù)闹惫芏?/p>

安裝傳感器時(shí)一般要求上游直管段長(zhǎng)度(15~40)DN，下游段長(zhǎng)度 5DN ，可根據(jù)上下游管道的情況適當(dāng)調(diào)整，以保證測(cè)量精度。也應(yīng)避免在架空的非常長(zhǎng)的管道上安裝傳感器，這樣時(shí)間一長(zhǎng)，由于傳感器的下垂容易使傳感器與法蘭間的密封泄漏，若不得已要安裝時(shí)，必須在傳感器的上下游 2D 處分別設(shè)置管道支架等緊固裝置。

② 避免較強(qiáng)的振動(dòng)

傳感器應(yīng)避免安裝在振動(dòng)較強(qiáng)的管道上，若不得已要安裝時(shí)，必須采用減振措施，在傳感器的上下游 2D 處分別設(shè)置管道緊固裝置，并加防振墊。在空壓機(jī)出口處振動(dòng)較強(qiáng)，不能安裝傳感器，應(yīng)安裝在儲(chǔ)氣罐之后。

③ 根據(jù)測(cè)量流體選擇合適的安裝方式

對(duì)高壓風(fēng)測(cè)量時(shí)，可以選擇將傳感器安裝于水平管道或垂直管道上，但如果高壓風(fēng)中水份含量較高，水平安裝時(shí)傳感器應(yīng)安裝在管線的較高處，垂直安裝時(shí)氣體流向應(yīng)由下而上。無(wú)論水平或垂直安裝，流體流向必須與傳感器表體上的流向箭頭保持一致。

④ 外部環(huán)境的要求

傳感器避免安裝在溫度變化很大的場(chǎng)所和設(shè)備的熱輻射范圍內(nèi)，若必須安裝，應(yīng)有隔熱通風(fēng)措施。在潮濕、含有腐蝕性氣體的環(huán)境中安裝時(shí)，必須作好防潮及隔離措施。另外，因?yàn)殡娫肼晻?huì)干擾傳感器的正確測(cè)量，因此安裝位置要遠(yuǎn)離大功率變壓器、電機(jī)等干擾設(shè)備。

2)正確設(shè)定參數(shù)

智能流量積算儀具有良好的全中文界面，以方便用戶操作。正確進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，是保證計(jì)量精度的前提。測(cè)量介質(zhì)選擇空氣，因?yàn)閷?duì)高壓風(fēng)的體積流量計(jì)量不需要壓力溫度補(bǔ)償，因此測(cè)量信號(hào)設(shè)置為工作狀態(tài)下的體積流量，輸入信號(hào)選擇頻率，瞬時(shí)流量的單位為 m3/h。

4 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過兩年來(lái)的使用實(shí)踐表明，對(duì)高壓風(fēng)的計(jì)量，采用渦街流量計(jì)完全可以滿足計(jì)量要求的精度和穩(wěn)定性，其諸多優(yōu)點(diǎn)也必將使它在更多的測(cè)量領(lǐng)域得到應(yīng)用推廣。