淺談渦街流量計是常用流量儀表之一

作者：江蘇宏儀自動化儀表有限公司日期：2020-04-20

渦街流量計是生產(chǎn)中測量流量的重要工具之一。文章簡述了渦街流量計的測量原理、基本結(jié)構，
詳細分析了影響渦街流量計測量準確度的選型、安裝、溫度壓力補償、旋渦發(fā)生體迎流面堆積、配管內(nèi)徑
與流量計內(nèi)徑不一致等因素，并提出了解決影響測量精度的具體方案。
渦街流量計是二十世紀70年代發(fā)展起來的一種新型流量儀表，由于頻率信號不受流體組分、密度、壓力、
溫度的影響，量程寬，精度較高，結(jié)構簡單，安裝維護方便，應用范圍廣等優(yōu)點，受到國內(nèi)外廣大用戶歡迎，
發(fā)展較快，應用不斷擴大，在許多領域已替代了差壓式流量計和其它流量儀表[1]。
1 渦街流量計測量計原理
把一個非
流線型阻流體（BluffBody）垂直插入管道中，隨著流體繞過阻流體流動，產(chǎn)生附面層分離現(xiàn)象，形成有規(guī)則的旋渦列，
左右兩側(cè)旋渦的旋轉(zhuǎn)方向相反，這種旋渦稱為卡門渦街，如圖1所示。
圖1 渦街形成的原理圖
    根據(jù)卡門的研究，這些旋列多數(shù)是不穩(wěn)定的，只有形成相互交替的內(nèi)旋的兩排旋渦，
且渦列寬度d和同列相鄰的兩旋渦的間距l(xiāng)之比滿足一
個常數(shù)時，這樣的渦列才是穩(wěn)定的。（對于圓柱形旋渦發(fā)生體這個比例為0.281）[2]。
    根據(jù)卡門渦街原理，旋渦頻率f與管內(nèi)平均流速u有如下關系：
（1）式中：u1-旋渦發(fā)生體兩側(cè)平均流速（m/s）；d-旋渦發(fā)生體特征度；St-斯特勞哈爾數(shù)；
m-旋渦發(fā)生體兩側(cè)弓形面積和管道內(nèi)橫截面積之比。
    由此可得瞬時體積流量與渦街頻率的關系為：
（2）從上式可以得到儀表系數(shù)K為：
（3）式中：qv-通過流量計的體積流量（L/s）；f-流量計輸出的信號頻率；k-渦街流量計的儀表系數(shù)（1/L）。
    由上式可以看出，在St為常數(shù)時，儀表系數(shù)k僅與旋渦發(fā)生體的幾何參數(shù)有關，而與流體物性和組分無關。
因此，渦街流量計既可以測量液體，也可以測量氣體[3]。用水標定的渦街流量計可以用來測氣體。
圖2 St數(shù)與雷諾數(shù)的關系
    圖2為斯特勞哈爾數(shù)與雷諾數(shù)的關系。從上圖可以看出管道內(nèi)流體的雷諾數(shù)若小于5×103時，測量將無法進行，
因此選型時要注意渦街流量計的最小流量的限制[4-5]。隨著科學技術的發(fā)展，目前也有一些廠家的
渦街流量計可對不同雷諾數(shù)段的St值進行分段補償。

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