涡街流量计及其安装要求

1.涡街流量计工作原理

涡街流量计是根据卡门涡街原理制成的。在流动的流体中插入一个非流线形柱状物（如圆柱体或三角形柱体），则在柱体下游会产生如图4-4所示的两列不对称且又有规律的漩涡。该漩涡在柱体的侧后方产生、分开，行成漩涡列，通常称作卡门涡街或卡门涡列。

图4-4 卡门漩涡原理图

由于漩涡之间相互影响，漩涡列一般是不稳定的。而当两旋涡列之间的距离h和同列两个漩涡之间的距离L满足公式h/L=0.281时，非对称的旋涡列就能保持稳定。此时漩涡的频率f与流体的平均流速v及漩涡发生体的宽度d有如下关系

f=S_tv/d

式中 S_t——斯特劳哈尔系数，与漩涡发生体宽度d流体雷诺数R_e有关。

在雷诺数R_e为2×10⁴～7×10⁶的范围内S_t为一常数，而漩涡发生体宽度d也是定值，因此漩涡产生的频率f与流体的平均流速v成正比。再根据体积流量与流速的关系，可推导出体积流量q_v与漩涡频率f的关系是

q_v=f/K

式中 K——流量计流量系数，其物理意义是每升流体的脉冲数。

当流量计管道内径D和漩涡发生体宽度d为确定值时，K值也随之确定。

2.涡街流量计结构类型

从结构上看，涡街流量计的结构包括漩涡发生体、漩涡检出器、仪表表体及转换器四个部分。漩涡发生体有圆柱形、三角柱型、矩形等，如图4-5所示。

图4-5 漩涡发生体

a）单漩涡发生体 b）多漩涡发生体

检测漩涡的方式有5种：

（1）用设置在漩涡发生体内的检测元件直接检测发生体两侧的差压。

（2）在漩涡发生体上开设导压孔，在导压孔中装检测元件，检测发生体两侧的差压。

（3）检测漩涡发生体背面交变的差压。

（4）检测漩涡发生体周围的交变环境。(www.xing528.com)

（5）检测尾流中的漩涡列。

从类型上看，有以下几种分类方法：

（1）按传感器连接方式分类，可分为法兰连接型、对夹安装型。

（2）按检测方式分类，可分为热敏式、应力式、应变式、超生式、电容式、振动体式以及其他方式。

（3）按用途分类，可分为普通型、防爆型、高温型、耐腐型、低温型、汽车专用型。

（4）按传感器与转换器组成分类，可分为一体型、分离型。

（5）按传感器结构形式分类，可分为满管式、插入式。

3.涡街流量计安装与使用

（1）流量计的前后要有足够长的直管段。一般来说，涡街流量计应安装在管道阀门的上游，其入口及出口的直管段长度应分别保证在10D和5D以上，具体要求如图4-6所示。

（2）当被测管道有多个弯头、缩管、扩观等现象时，则应考虑保证更长的直管段。

图4-6 涡街流量计对上、下游直管段长度的要求

（3）如果由于空间限制或管道口径过大等原因，无法满足直管段长度时，可以在涡街流量计的上游管道中安装流量均衡器，以便有效的校正流体流场，保证测量精确度。

（4）在测量液体和气体时为防止气泡和液滴干扰，安装位置如图4-7所示。

图4-7 混相流体的安装示意图

a）测量含液体的气体流量仪表安装 b）测量含气体流量仪表安装

（5）当需要对管道介质进行温度及压力测量时，测温点及测压点应选择在涡街流量计的下游。

（6）应尽量安装在远离振动和电磁干扰较强的地方。