從流量儀表發(fā)展?fàn)顩r看，孔板流量應(yīng)用范圍廣；但用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計來測量流體流量，仍存在一些不足之處。多年來，人們在努力尋找可靠、精確的流量計用于流量計量，發(fā)現(xiàn)渦街流量計結(jié)構(gòu)簡單，安裝維護(hù)方便（與孔板相比無需導(dǎo)壓管和三組閥，減少泄漏、堵塞和凍結(jié)等現(xiàn)象），壓力損失較?。s為孔板流量計的1/4～1/2），量程范圍寬，量程比可達(dá)20：1（孔板為3：1），測量精度比孔板流量計高。除此之外，渦街流量計還具有使用壽命長、性能穩(wěn)定、適用流體種類多（可測量液體、氣體和蒸汽）、在規(guī)定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)儀表系數(shù)不受流體的溫度、壓力、黏度及成分變化的影響等特點，已越來越受到人們的青睞。

      1 工作原理

      渦街流量計是基于流體振蕩原理的一種新型流量測量儀表。測量原理如圖1所示，當(dāng)在流體中插入一流動方向垂直的非線性型柱體（旋渦發(fā)生體），在其下游側(cè)會交替地產(chǎn)生二列內(nèi)旋的漩渦列，稱之為“卡門渦列”。

      在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)，漩渦的釋放頻率f與流過漩渦發(fā)生體的流體平均速度v及漩渦發(fā)生體特征寬度d有關(guān)，可用下式表示：

f=S_tv/d         （1）

式中，f  ――漩渦的釋放頻率；
         v ――流過漩渦發(fā)生體的流體平均速度；
         d ――漩渦發(fā)生體特征寬度；
         S_t――斯特羅哈數(shù)strouhal（無量綱常數(shù)）。

      S_t的值與漩渦發(fā)生體寬度d和雷諾數(shù)Re有關(guān)。當(dāng)雷諾數(shù)Re<2X10⁴時，S_t為變數(shù)；Re在2X10⁴~7X10⁶的范圍內(nèi)，S_t值基本上保持不變，這段范圍為流量計的基本測量范圍。

      式（1）表明，當(dāng)d和S_t為定值時，漩渦產(chǎn)生的頻率f與流體的平均流速V成正比，而與流體的溫度、壓力、密度、成分、黏度等參數(shù)無關(guān)。因此，可以從漩渦產(chǎn)生的頻率f求出流體的平均流速V，達(dá)到測量管道內(nèi)流體的流量Q的目的。

      式（3）中S為管道的截面積。

      由于漩渦發(fā)生體兩側(cè)交替產(chǎn)生漩渦，該漩渦力作用于檢測體上，使之產(chǎn)生交變應(yīng)力，該應(yīng)力作用在電元件上，產(chǎn)生了與漩渦頻率相同的交變電荷信號，通過轉(zhuǎn)換器處理后，輸出與漩渦頻率相同的脈沖信號或與流量成正比的4～20mA.DC信號到二次儀表，進(jìn)行累積、顯示。

      2 選擇

      渦街流量的選型一般分為型號的選擇和口徑的選擇兩步。

      2.1 型號的選擇

      根據(jù)使用環(huán)境和被測流體選擇不同結(jié)構(gòu)的流量計。當(dāng)流量計周圍環(huán)境溫度低于60℃時，流量計可選擇組合型，當(dāng)流量計周圍環(huán)境溫度高于60℃時，需選擇分離型。

      當(dāng)使用環(huán)境為易燃易爆場合時根據(jù)防爆等級選擇隔爆型或本安型。一般環(huán)境選擇一般型。

      根據(jù)采集信號要求選擇不同的輸出形式，當(dāng)需要流量累積時可選擇脈沖輸出型或模擬（4～20mADC）輸出型，當(dāng)需要控制時可選擇模擬（4～20mADC）輸出型。

      2.2  口徑的選擇

      渦街流量傳感器的口徑應(yīng)根據(jù)流速、流量來合理選擇，并非一定要與工藝管道同口徑。由于渦街流量計流量范圍寬，因此口徑選擇主要是對下限流量。一般液體流速下限為0.5m/s，氣體在4～5m/S范圍內(nèi)選用，正常流量最好在測量范圍的1/2～2/3之間。一般情況下流量計生產(chǎn)廠家提供的選型樣本只給出了常用流體水、壓縮空氣、飽和蒸汽的流量測量范圍，其他流體則需通過計算選擇流量計的口徑，忽略這一點往往會造成流量計使用不正常。

      根據(jù)多次選型的結(jié)果，筆者認(rèn)為，適當(dāng)減小流量計口徑，使流速和雷諾數(shù)增大，使儀表常數(shù)完全進(jìn)入線性，可以提高儀表的精度，也有利于信號放大器的調(diào)整。

      3 安裝

      渦街流量計應(yīng)安裝在隔熱、通風(fēng)、易維護(hù)的地方，盡量安裝在遠(yuǎn)離振動源和電磁干擾較強(qiáng)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。

      渦街流量計在管道上可水平、傾斜或垂直安裝。安裝位置要注意，垂直安裝時，液體介質(zhì)必須從下往上流動；需在管道上安裝溫度、壓力傳感器或流量調(diào)節(jié)閥時，應(yīng)將溫度、壓力傳感器和調(diào)節(jié)閥安裝在流量計下游。

      渦街流量計前后必須有足夠長的直管段，具體要求見表1。所配管道內(nèi)徑也必須和渦街流量變送器內(nèi)徑一致，與管道連接的密封墊內(nèi)徑要比傳感器內(nèi)徑略大，不能將密封墊凸入管道內(nèi)。

      流量計供電電源為+24VDC，連接線要用屏蔽的信號電纜，布線時要遠(yuǎn)離強(qiáng)功率電源線，盡量用單獨金屬保護(hù)套管，接地要可靠。

      4 注意事項

      為讓該種儀表能夠更好地服務(wù)于化工行業(yè)流量計量工作，根據(jù)我廠近幾年應(yīng)用的實踐，以下幾方面應(yīng)引起有關(guān)計量管理及使用部門的足夠重視。

      4.1 儀表選型

      化工行業(yè)流體種類較多（蒸汽、煤氣、水、氫氣等），輸送流體的管線粗細(xì)差別很大（DN15~DN300），流體的物理性質(zhì)（如溫度、壓力、密度、黏度）和化學(xué)性質(zhì)（腐蝕性）差異也很大，同時流量的波動范圍較大。因此渦街流量計的選型是第一關(guān)，也是最重要的一關(guān)。為此，在選型過程中應(yīng)把握住兩條基本原則：一要保證生產(chǎn)安全，二要保證使用精度?；ば袠I(yè)首先考慮渦街流量計的防爆性能要滿足現(xiàn)場要求，其次必須抓實三個選型參數(shù)，即近期和遠(yuǎn)期的最大、最小及常用瞬時流量（主要用于選定儀表的大小規(guī)格）、被測介質(zhì)的設(shè)計壓力（主要用于選定儀表的公稱壓力等級）、工作壓力（主要用于選定儀表壓力傳感器的壓力等級）。

      4.2 檢定（校準(zhǔn)）

      目前對渦街流量計的現(xiàn)場檢定還存在一定的困難。對用于大流量的貿(mào)易計量或重要的工藝過程控制等比較重要場合的流量計，現(xiàn)場不具備流量在線標(biāo)校條件的，僅憑生產(chǎn)廠家的出廠合格證明不能判定該表性能是否合格。因此，為確保儀表在今后的工作過程中測量結(jié)果的準(zhǔn)確、可靠，安裝前有必要將其送往有檢定（校準(zhǔn)）資質(zhì)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢定（校準(zhǔn)）。

      4.3 工藝安裝

      正確選擇安裝點和正確安裝傳感器都是非常重要的環(huán)節(jié)，若在安裝中失誤，輕者影響測量準(zhǔn)確度，重者影響儀表使用壽命，導(dǎo)致?lián)p壞儀表。要盡可能避免振動及高溫高熱環(huán)境、遠(yuǎn)離干擾元件（如壓縮機(jī)、分離器、調(diào)壓閥、大小頭及匯管、彎頭等），保持儀表前后直管段同心及內(nèi)壁光滑平直，保證被測介質(zhì)為潔凈的單相流體等。

      4.4 參數(shù)設(shè)置

      流量計的儀表系數(shù)是在實驗室條件下校驗的，現(xiàn)場使用時，應(yīng)對儀表系數(shù)進(jìn)行修正。對配套二次儀表（智能流量積算儀）的參數(shù)設(shè)定、組態(tài)工作以及流量測量網(wǎng)絡(luò)中各種參數(shù)設(shè)置、軟件設(shè)計應(yīng)符合工藝和流量計要求。

      4.5 后期管理

      為保證儀表長期工作的準(zhǔn)確性、可靠性（避免意外停運和數(shù)據(jù)丟失），在渦街流量計投運之后需加強(qiáng)對儀表本身及整個流量系統(tǒng)各環(huán)節(jié)日常管理和周期維護(hù)。如定期抄錄計量數(shù)據(jù)（每天或每周）、日常巡檢，按周期進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)校（1～2年），檢查儀表系數(shù)等。

      4.6 內(nèi)部維護(hù)

      由于流體臟污或其它原因，需對儀表的測量腔體及其構(gòu)件進(jìn)行定期檢查或清洗。對于同規(guī)格的渦街流量計，其漩渦發(fā)生體、導(dǎo)流體等核心組件不能互換，否則，須重新標(biāo)定儀表計量系數(shù)并對其配帶的溫度及壓力傳感器進(jìn)行系統(tǒng)校正。

      5 存在問題

      由于渦街流量計本質(zhì)上是流體振動型流量計，它對外界振動、流體的流動狀態(tài)特別敏感。不僅能感受到傳感器受到的渦街力，還可以感受到傳感器受到的其它力，如管道振動、管道流體的沖擊力以及由于流體壓力的變化，產(chǎn)生的隨機(jī)脈動壓力等，現(xiàn)場的干擾對流量測量會產(chǎn)生很大的影響。特別是在小流量測量時，由于小流量產(chǎn)生的橫向升力較小，檢測信號微弱，極易受流體沖擊振動噪聲和管道振動噪聲影響。也即，該種儀表抗干擾的能力還有待于進(jìn)一步提高。

      另外，由于渦街流量計投放市場的時間較短，儀表的可靠性和穩(wěn)定性還有待于各種復(fù)雜工況的檢驗；測量精度對流態(tài)及介質(zhì)臟污的敏感程度有待于研究；現(xiàn)場檢定方法有待于進(jìn)一步探索。

      6 結(jié)語

      渦街流量計在我廠投入使用幾年來，計量準(zhǔn)確可靠，運行穩(wěn)定，維護(hù)簡易，在蒸汽、煤氣計量中使用效果較好。隨著現(xiàn)場總線技術(shù)、智能儀表技術(shù)及數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展，渦街流量計在耐高溫、抗震動、微功耗等方面技術(shù)也日臻成熟，在化工行業(yè)流量測量中發(fā)揮的作用越來越大，應(yīng)用前景非常廣闊。

      參考文獻(xiàn)：

      1 蔡武昌，孫維清，紀(jì)剛．流量測量方法和儀表的選用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001