涡街流量计的原理

摘  要：介绍涡街流量计的测量原理及应用。具体介绍涡街流量计的选择，涡街流量计的参数设定，安装及使用注意事项。与孔板流量计相比，具有结构简单，安装、维护方便，测量范围宽等特点。

关键词：流量测量 饱和蒸汽 涡街流量计 孔板

饱和蒸汽流量测量在80年代人们普遍采用标准孔板流量计，但从流量仪表发展状况来看，孔板流量计尽管其历史悠久、应用范围广；人们对它的研究也最充分，试验数据最完善，但用标准孔板流量计来测量饱和蒸汽流量，它仍存在一些不足之处：其一，压力损失较大；其二，导压管、三组间及连接接头容易泄漏；其三，量程范围小，一般为3比1，对流量波动较大易造成测量值偏低。而涡街流量计具有结构简单，涡街变送器直接安装于管道上，克服了管路泄漏现象。另外，涡街流量计的压力损失较小，量程范围宽，对饱和蒸汽测量量程比可达30比1。因此，随着涡街流量计测量技术的成熟，涡街流量计的使用越来越受到人们的青睐。

一、涡街流量计的测量原理

涡街流量计是应用流体振荡原理来测量流量的，流体在管道中经过涡街流量变送器时，在三角柱的旋涡发生体后上下交替产生正比于流速的两列旋涡，旋涡的释放频率与流过旋涡发生体的流体平均速度及旋涡发生体特征宽度有关，可用下式表示：

f＝S_tv／d

式中:f为旋涡的释放频率，Hz；v为流过旋涡发生体的流体平均速度，m/s；d为旋涡发生体特征宽度，m；S_t为斯特罗哈数，无量纲，它的数值范围为0.14－0.27。S_t是雷诺数的函数，S_t=f（l/Re）。

当雷诺数Re在10²~10⁵范围内，S_t值约为0.2，因此，在测量中，要尽量满足流体的雷诺数在10²~10⁵，旋涡频率f＝0.2v/d。

由此可知，通过测量旋涡频率就可以计算出流过旋涡发生体的流体平均速度v，再由式q=vA可以求出流量q，其中A为流体流过旋涡发生体的截面积。

当旋涡在发生体两侧产生时，利用压电传感器测出与流体流向垂直的交变升力变化，将升力的变化转换为电的频率信号，再将频率信号进行放大和整形，输出到二次仪表，进行累积、显示。

二、涡街流量计的应用

1、涡用流量计的选择

（1）涡街流量变送器的选择

我公司在饱和蒸汽测量中采用合肥仪表总厂生产的VA型压电式涡街流量变送器，由于涡街流量计量程范围宽，因此，在实际应用中，一般主要考虑测量饱和蒸汽的流量不得低于涡街流量计的下限，也就是说必须满足流体流速不得低于5m/s。根据用汽量的大小选用不同口径的涡街流量变送器，而不能以现有的工艺管道口径来选择变送器口径。

（2）压力补偿压力变送器的选择

由于饱和蒸汽管路长，压力波动较大，必须采用压力补偿，考虑到压力、温度及密度的对应关系，测量中只采用压力补偿即可，由于我公司管道饱和蒸汽压力在0.3－0.7MPa范围，压力变送器的量程选择1MPa即可。

（3）显示仪表选择

显示仪表智能流量显示仪，具有温压补偿、瞬时流量显示和累积流量积算功能。

2、涡街流量计的多数设定

（1）仪表系统的设定，合肥仪表总厂需设定的仪表

系数K可用下式表示：

K= 1000/K₀

式中：K₀为涡街发生体在出厂时标定的仪表常数，L/脉冲；k的单位为脉冲数/m³。

（2）压力补偿压力变送器的量程设定。

（3）压力、流量报警上限设定。

3、涡街流量计的安装

（1）涡街流量计尽量安装在远离振动源和电磁干扰较强的地方，振动存在的地方必须采用减振装置，减少管道受振动的影响。

（2）直管段的配置，前后直管段要满足涡街流量计的要求，所配管道内径也必须和涡街流量变送器内径一致。

4、涡街流量计使用注意事项

尽量减少管道内汽锤对涡街发生体的冲击。振动较大而又无法消除时，不宜采用涡街流量计。

三、结束语

涡街流量计在我公司投入使用后，克服了原孔板流量计诸多不足，对饱和蒸汽的测量更准确、更稳定，维护又方便，但值得注意的是测量饱和蒸汽流体流速不得低于5m/S，否则，流量计量值会偏低。