渦街流量計(jì)是依據(jù)流體振動(dòng)頻率與流速有對(duì)應(yīng)關(guān)系的原理工作的。自20 世紀(jì)60 年代末開始至今， 已開發(fā)出眾多類型阻流體及檢測法的渦街流量計(jì)，并在管道流量測量中獲得廣泛應(yīng)用，躋身通用流量計(jì)之列。渦街流量計(jì)之所以會(huì)受到如此青睞，與它所具有的特點(diǎn)密不可分。

它輸出的是與流量成正比的頻率信號(hào)，并且頻率信號(hào)不受流體組分、密度、壓力、溫度的影響；

量程范圍較寬；精確度為中上水平；無可動(dòng)部件，可靠性高；

結(jié)構(gòu)簡單牢固，安裝維護(hù)方便，維護(hù)費(fèi)較低；

應(yīng)用范圍廣泛，可適用液體、氣體和蒸氣。

但是應(yīng)該看到，渦街流量計(jì)尚屬發(fā)展中的流量計(jì)，無論其理論基礎(chǔ)還是實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)尚較差。一方面，至今其流量方程經(jīng)常引用卡門渦街理論，而此理論及其一些定量關(guān)系是卡門在氣體風(fēng)洞(均勻流場)中實(shí)驗(yàn)得出的，它與封閉管道中具有三維不均勻流場的旋渦分離的規(guī)律是不一樣的。另一方面，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)更是需要通過長期應(yīng)用才能積累。

渦街流量計(jì)的測量原理如下圖所示，在流體管道中插入一定形狀的旋渦發(fā)生體(阻流體)，當(dāng)流體繞過發(fā)生體后，在發(fā)生體兩側(cè)會(huì)交替產(chǎn)生規(guī)則的旋渦，這種旋渦稱為卡門渦街。經(jīng)過推導(dǎo)，流體的體積流量 Q 與漩渦頻率 f 符合下面公式： Q = f / K；式中：K 為流量計(jì)的流量系數(shù)。在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)K 為常數(shù)，流量Q 與漩渦頻率f 成線性關(guān)系。因此，只要測出f，就能求得體積流量Q。

 

渦街流量計(jì)自上世紀(jì)70 年代投放市場以來，深受廣大用戶歡迎，目前已廣泛應(yīng)用于石油化工、冶金、機(jī)械、輕紡、制藥等工業(yè)領(lǐng)域中，作為管道中液體、氣體、蒸汽的計(jì)量和工業(yè)過程控制中不可缺少的流量測量儀表。渦街流量計(jì)適用的管道口徑一般在300 mm 以下, 測量的精確度對(duì)于液體大致在±0.5 % ～ ±1 %，對(duì)于氣體在±1 % ～ ±2 %，重復(fù)性一般為0.2 % ～ 0.5 %。渦街流量計(jì)不適用于測量低雷諾數(shù)(ReD≤2 ×104 )流體，一般液體平均流速下限為0. 5 m /s，氣體為4 ～ 5 m / s。

目前，日本橫河(Yo kog aw a)電機(jī)株式會(huì)社的渦街流量計(jì)在國際市場上的占有率高。此外，ABB 公司、Eastech 公司、Foxboro公司、Rosemount 公司等的渦街流量計(jì)也占據(jù)了一定的市場份額。不同公司的產(chǎn)品具有不同的特點(diǎn)，特別是在渦街發(fā)生體的形狀設(shè)計(jì)上，各有千秋，有梯形、長方形、T 形，還有多發(fā)生體等，對(duì)渦街信號(hào)的檢測也有不同方法，采用的元件有壓電元件、熱敏元件、超聲波、電容元件等，在渦街信號(hào)處理上為提高測量精度，也有各自一些。渦街流量計(jì)屬于發(fā)展中流量計(jì)，無論在理論研究還是實(shí)際應(yīng)用中，都有一些尚未解決的問題。近年來，引起了國內(nèi)外廣泛的關(guān)注，特別在以下幾方面進(jìn)行了大量研究：

對(duì)旋渦分離規(guī)律的研究。渦街流量計(jì)的測量原理是基于鈍體繞流現(xiàn)象,既當(dāng)流體繞流非流線形物體(又稱鈍體)時(shí), 在一定流動(dòng)工況下會(huì)發(fā)生鈍體后部的旋渦脫落現(xiàn)象, 旋渦脫落的頻率與流體流動(dòng)速度之間存在一定關(guān)系, 利用這一關(guān)系, 通過對(duì)旋渦頻率的檢測實(shí)現(xiàn)流量的測量。但是, 鈍體繞流現(xiàn)象是一種復(fù)雜的流動(dòng)現(xiàn)象, 涉及到流動(dòng)的分離、旋渦的生成和脫落、旋渦的相互干擾等問題, 受到諸如流體流動(dòng)工況、紊流度、柱體形式和光潔度等許多因素的影響。

對(duì)旋渦(渦街)發(fā)生體形狀的研究。旋渦發(fā)生體是渦街流量計(jì)的關(guān)鍵部件，儀表的流量特性(儀表系數(shù)、線性度、范圍度等)和阻力特性都與它的幾何形狀、幾何參數(shù)和排列方式密切相關(guān)。但旋渦發(fā)生體幾何參數(shù)至今還沒有比較成熟的計(jì)算方法，大多通過實(shí)驗(yàn)確定，目前用的比較多的是圓柱、三角柱、矩形柱、梯形柱和T 形柱等5 種。為了獲得較好的儀表性能,國內(nèi)外科研工作者通過實(shí)驗(yàn)和數(shù)值仿真計(jì)算，在改善旋渦發(fā)生體形狀和多旋渦發(fā)生體方面進(jìn)行了一些有益的探索。

對(duì)渦街信號(hào)檢測方法的研究。流體通過旋渦發(fā)生體后，伴隨旋渦的形成和分離，在旋渦發(fā)生體周圍流體會(huì)同步發(fā)生流速、壓力變化和下游尾流周期振蕩。依據(jù)這些現(xiàn)象可以進(jìn)行旋渦分離頻率的檢測。目前常用的檢測方法按傳感器來分主要有：熱敏元件、壓電元件、 電容元件、 應(yīng)變?cè)龋?其中以壓電元件應(yīng)用zui為廣泛。對(duì)渦街信號(hào)檢測方法的研究表現(xiàn)在對(duì)已有檢測方法的改進(jìn)和新傳感技術(shù)在渦街頻率檢測方面的應(yīng)用。

對(duì)渦街信號(hào)分析及處理的研究。渦街流量計(jì)在本質(zhì)上是流體振動(dòng)型流量計(jì)，因此在工業(yè)現(xiàn)場使用時(shí)，管道及各種設(shè)備振動(dòng)引起的干擾會(huì)降低測量精度。

研究的難點(diǎn)和趨勢：

渦街流量計(jì)的理論基礎(chǔ)還很薄弱。對(duì)旋渦脫落的研究大多是在氣體風(fēng)洞即均勻流場中進(jìn)行的，而渦街流量計(jì)應(yīng)用于封閉管道，流場具有三維不均勻性, 其旋渦分離規(guī)律與均勻流場中的旋渦分離不相同。

渦街流量計(jì)應(yīng)用范圍的擴(kuò)展。渦街流量計(jì)的應(yīng)用由于雷諾數(shù)的限制，在高粘度、低流速和小口徑情況下難以正確測量，量程受限。這需要在旋渦發(fā)生體形狀，傳感器結(jié)構(gòu)方面作優(yōu)化設(shè)計(jì)，以適應(yīng)不同的測量要求。目前由于渦街頻率測量元件的限制，渦街流量計(jì)可正常測量的溫度、壓力和管道口徑有一定要求。

渦街流量計(jì)應(yīng)用于質(zhì)量流量的測量。渦街流量計(jì)現(xiàn)在大多用于體積流量的測量，但隨著能源計(jì)量和管理的加強(qiáng)，工業(yè)過程自控系統(tǒng)的發(fā)展，對(duì)流量測量的要求不僅僅停留在體積流量的測量上，很多場合如工業(yè)中各種原料的配比或品質(zhì)的控制、物料輸送、能源輸送、貿(mào)易結(jié)算等往往都需要知道質(zhì)量流量。質(zhì)量流量測量是目前流量測量中的重點(diǎn)也是難點(diǎn)問題，從傳統(tǒng)的體積流量計(jì)，經(jīng)過改進(jìn)、完善與提高，發(fā)展成質(zhì)量流量計(jì)，是質(zhì)量流量測量技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方面，也是當(dāng)前研究的一個(gè)熱點(diǎn)問題。

對(duì)機(jī)械振動(dòng)敏感：

這種說法有正確的一面，但不正確。壓電晶體檢測式渦街流量計(jì)采用的是應(yīng)力檢測原理，當(dāng)裝有壓電晶體的探頭受到渦街的交變橫向力作用時(shí)，壓電晶體受應(yīng)力作用而產(chǎn)生交變電荷渦街信號(hào)輸出。當(dāng)管道發(fā)生機(jī)械振動(dòng)時(shí)，由于探頭體慣性力的作用，壓電晶體也會(huì)受應(yīng)力作用而輸出振動(dòng)噪聲信號(hào)，這就是應(yīng)力檢測式渦街流量計(jì)對(duì)機(jī)械振動(dòng)敏感的原因。應(yīng)力檢測式渦街流量計(jì)設(shè)計(jì)時(shí)，采取了一系列的抗振動(dòng)措施，使流量計(jì)具有抗振動(dòng)能力。設(shè)計(jì)水平較高的應(yīng)力檢測式渦街流量計(jì)用于有機(jī)械振動(dòng)的場合一般是沒有問題的。有多種抗振動(dòng)設(shè)計(jì)方案，其中之一是在探頭中采用多個(gè)壓電晶體，在渦街力作用下， 這些晶體產(chǎn)生的電荷信號(hào)相互疊加，獲得加強(qiáng)了的渦街流量計(jì)信號(hào);而在機(jī)械振動(dòng)慣性力作用下，這些晶體產(chǎn)生的電荷信號(hào)相互抵消，探頭輸出的是抵消后殘留的機(jī)械振動(dòng)噪聲信號(hào)，如果這種噪聲信號(hào)相對(duì)于渦街信號(hào)足夠小，是不會(huì)影響儀表的正常工作的。所以，除非管道振動(dòng)異常強(qiáng)烈，一般有機(jī)械振動(dòng)的場合，是可以安裝使用應(yīng)力檢測式渦街流量計(jì)的。

 

　　不是。所有采用力敏檢測原理的流量計(jì)，從原理上分析，都存在機(jī)械振動(dòng)噪聲干擾問題，或者簡單地說，都在一定程度上怕振動(dòng)。除了壓電晶體檢測式渦街流量計(jì)，應(yīng)變檢測式，差動(dòng)電容檢測式和其它應(yīng)用力敏檢測原理的渦街流量計(jì)還有靶式流量計(jì)等，都屬于此類對(duì)機(jī)械振動(dòng)敏感的流量計(jì)。這些流量計(jì)是否能在震動(dòng)場合使用，取決于其抗振動(dòng)設(shè)計(jì)是否完善。設(shè)計(jì)水平較高的應(yīng)力檢測式渦街流量計(jì)用于有機(jī)械振動(dòng)的場合一般是沒有問題的。有多種抗振動(dòng)設(shè)計(jì)方案，其中之一是在探頭中采用多個(gè)壓電晶體，在渦街力作用下， 這些晶體產(chǎn)生的電荷信號(hào)相互疊加，獲得加強(qiáng)了的渦街流量計(jì)信號(hào);而在機(jī)械振動(dòng)慣性力作用下，這些晶體產(chǎn)生的電荷信號(hào)相互抵消，探頭輸出的是抵消后殘留的機(jī)械振動(dòng)噪聲信號(hào)，如果這種噪聲信號(hào)相對(duì)于渦街信號(hào)足夠小，是不會(huì)影響儀表的正常工作的。所以，除非管道振動(dòng)異常強(qiáng)烈，一般有機(jī)械振動(dòng)的場合，是可以安裝使用應(yīng)力檢測式渦街流量計(jì)的。

以上就是關(guān)于渦街流量計(jì)的研究及對(duì)機(jī)械振動(dòng)敏感的介紹，希望能對(duì)大家有幫助。