渦街流量計(jì)的工作原理及安裝要求

一、渦街流量計(jì)的工作原理

（一）卡門渦街現(xiàn)象

當(dāng)流體（液體或氣體）流經(jīng)非流線型物體（如圓柱體等漩渦發(fā)生體）時(shí)，在物體兩側(cè)會(huì)交替地產(chǎn)生有規(guī)則的漩渦。這些漩渦是一系列不對稱地排列在物體后面的旋轉(zhuǎn)流體，并且它們是交替地從物體兩側(cè)脫落，這就是卡門渦街現(xiàn)象。漩渦的產(chǎn)生頻率和流體的流速有著固定的關(guān)系。

（二）頻率與流量的關(guān)系

根據(jù)流體力學(xué)原理，在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)（雷諾數(shù)是表征流體流動(dòng)狀態(tài)的無量綱數(shù)），渦街的脫落頻率 f 與流體的平均流速 v 成正比，與漩渦發(fā)生體的特征寬度 d 成反比，即，其中 St 是斯特勞哈爾數(shù)（Strouhal number），對于給定形狀的漩渦發(fā)生體，在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)，St 是一個(gè)常數(shù)。

對于管道內(nèi)的流體，流量 Q 與流速 v 和管道截面積 A 有關(guān)，即。通過檢測漩渦的脫落頻率就可以計(jì)算出流體的流速，進(jìn)而得到流量。渦街流量計(jì)內(nèi)部的傳感器就是用來檢測漩渦脫落頻率的，通常采用壓電晶體等元件，當(dāng)漩渦交替作用于傳感器時(shí)，會(huì)使傳感器產(chǎn)生微小的振動(dòng)或壓力變化，這些變化被轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)處理電路處理后，最終顯示出流量值。

二、渦街流量計(jì)的安裝要求

（一）安裝位置

上游和下游直管段要求

為了保證流體在進(jìn)入渦街流量計(jì)之前有穩(wěn)定的流態(tài)，上游需要有足夠長的直管段。一般要求上游直管段長度至少為 10 - 20 倍管道內(nèi)徑（具體倍數(shù)取決于上游管道部件如彎頭、三通等對流體的干擾程度）。例如，如果管道內(nèi)徑為 100mm，上游直管段最好在 1 - 2m 左右。

下游直管段長度通常不少于 5 倍管道內(nèi)徑，這是為了讓流體在經(jīng)過流量計(jì)測量后能夠平穩(wěn)地流出，避免下游管道部件對測量產(chǎn)生回流等干擾。

避免振動(dòng)源和電磁干擾源

渦街流量計(jì)是基于檢測微弱的漩渦信號(hào)來工作的，所以要安裝在遠(yuǎn)離大型電機(jī)、泵等振動(dòng)源的地方。因?yàn)檎駝?dòng)可能會(huì)導(dǎo)致傳感器誤檢測，產(chǎn)生錯(cuò)誤的信號(hào)。如果無法避免靠近振動(dòng)源，需要采取有效的減振措施，如使用減振墊等。

同時(shí)，要避免安裝在強(qiáng)電磁干擾的環(huán)境中，如大型變壓器、高頻發(fā)射設(shè)備附近。因?yàn)殡姶鸥蓴_可能會(huì)影響流量計(jì)內(nèi)部電子元件的正常工作，導(dǎo)致信號(hào)失真或測量誤差。

（二）管道安裝要求

管道同心度

在安裝渦街流量計(jì)時(shí)，流量計(jì)與管道的連接要保證同心度。如果管道與流量計(jì)不同心，會(huì)導(dǎo)致流體在流經(jīng)流量計(jì)內(nèi)部時(shí)流態(tài)不均勻，產(chǎn)生不對稱的漩渦，從而影響測量精度。一般要求同心度誤差在 ±0.5mm 以內(nèi)。

管道內(nèi)表面粗糙度

管道內(nèi)表面應(yīng)盡量光滑，避免有突出物、毛刺等。粗糙的管道內(nèi)表面會(huì)干擾流體的流動(dòng)狀態(tài)，引起漩渦的不規(guī)則脫落，進(jìn)而影響測量的準(zhǔn)確性。如果管道內(nèi)表面粗糙度不符合要求，需要對管道進(jìn)行打磨或使用內(nèi)襯等方式來改善。

流向要求

必須保證流體流向與渦街流量計(jì)的箭頭指示方向一致。如果流體反向流動(dòng)，不僅會(huì)得到錯(cuò)誤的測量結(jié)果，還可能損壞流量計(jì)內(nèi)部的部件。在安裝過程中，要仔細(xì)檢查管道系統(tǒng)的流向標(biāo)識(shí)和流量計(jì)的流向指示。