渦街流量計(jì)結(jié)構(gòu)組成部分及其功能

渦街流量計(jì)主要用于工業(yè)管道介質(zhì)流體的流量測量，如氣體、液體、蒸氣等多種介質(zhì)。其特點(diǎn)是壓力損失小，量程范圍大，精度高，在測量工況體積流量時(shí)幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數(shù)的影響。無可動(dòng)機(jī)械零件，因此可靠性高，維護(hù)量小。儀表參數(shù)能長期穩(wěn)定。渦街流量計(jì)采用壓電應(yīng)力式傳感器，可靠性高，可在-20℃～+350℃的工作溫度范圍內(nèi)工作。有模擬標(biāo)準(zhǔn)信號，也有數(shù)字脈沖信號輸出，容易與計(jì)算機(jī)等數(shù)字系統(tǒng)配套使用，是一種比較先進(jìn)、理想的測量儀器。

一臺(tái)完整的渦街流量計(jì)應(yīng)由表體、發(fā)生體、檢測元件和信號轉(zhuǎn)換器四部分組成。渦街流量計(jì)是通過測量旋渦頻率進(jìn)而實(shí)現(xiàn)流量測量的。但是要實(shí)現(xiàn)旋渦頻率測量，必需解決以下幾方面問題：

（1）設(shè)計(jì)流量特性優(yōu)良的發(fā)生體，在較寬的雷諾數(shù)范圍內(nèi)，分離出強(qiáng)烈而穩(wěn)定的卡曼渦街；

（2）要選用符合流體性質(zhì)和測量要求的檢測技術(shù)，設(shè)計(jì)檢測靈敏度髙、測量范圍度寬的檢測元件；

（3）設(shè)計(jì)抗干擾能力強(qiáng)的信號處理電路。

一、渦街流量計(jì)的技術(shù)參數(shù)

①測量介質(zhì)：氣體、液體、蒸氣　

②連接方式：法蘭卡裝式、法蘭式、插入式渦街流量計(jì)

③流量測量范圍正常測量流速范圍雷諾數(shù)1.5×104～4×106；氣體5～50m/s;液體0.5～7m/s

④測量精度1.0級1.5級

⑤被測介質(zhì)溫度:常溫–25℃～250℃，高溫-25℃～350℃  

⑥輸出信號脈沖電壓輸出信號高電平8～10V低電平0.7～1.3V

⑦脈沖占空比約50%,傳輸距離為100m

⑧脈沖電流遠(yuǎn)傳信號4～20mA,傳輸距離為1000m

⑨儀表使用環(huán)境溫度:-25℃～+55℃濕度:5～90%RH50℃

⑩材質(zhì)不銹鋼

?電源DC24V或鋰電池3.6V

?防爆等級CT6，防護(hù)等級IP65

二、各組成部件的選擇

1、渦街流量變送器的選擇

在飽和蒸汽測量中采用VA型壓電式渦街流量變送器，由于渦街流量計(jì)量程范圍寬，因此，在實(shí)際應(yīng)用中，一般主要考慮測量飽和蒸汽的流量不得低于渦街流量計(jì)的下限，也就是說必須滿足流體流速不得低于5m/s。根據(jù)用汽量的大小選用不同口徑的渦街流量變送器，而不能以現(xiàn)有的工藝管道口徑來選擇變送器口徑。

2、溫度和壓力補(bǔ)償

由于飽和蒸汽管路長，溫度和壓力波動(dòng)較大，我們一般都建議客戶采用帶溫度和壓力補(bǔ)償功能的一體化渦街流量計(jì)。　

3、顯示儀表選擇

配套的智能流量顯示儀，具有穩(wěn)壓補(bǔ)償、瞬時(shí)流量顯示和累積流量積算功能。

三、結(jié)構(gòu)組成

渦街流量計(jì)由傳感器和流量積算儀兩部分組成，如下圖所示。傳感器由旋渦發(fā)生體（阻 流體、檢測元件、殼體等部分組成。流量積算儀則包括信號處理電路（由前置放大器、濾波 整形電路組成）、微處理器、A／D 轉(zhuǎn)換電路、按鍵、電源、輸出接口電路、顯示、通訊電路等部分組成。 

渦街流量計(jì)結(jié)構(gòu)圖

渦街流量計(jì)的傳感器由旋渦發(fā)生體（阻流體）、檢測元件、殼體等部分組成。

1.旋渦發(fā)生體

旋渦發(fā)生體與測量管道的軸線垂直，可通過焊接在殼體內(nèi)或用密封件安裝在殼體內(nèi)，其 功能就是產(chǎn)生卡門渦街。 

旋渦發(fā)生體是流量計(jì)的主要部件，它的形狀、幾何參數(shù)與渦街流量計(jì)的流量特性（儀表 系數(shù)、線性度、范圍度、重復(fù)性等）和阻力特性密切相關(guān)，具有以下特點(diǎn)： 

1、應(yīng)有非流線型、對稱的截面，流體通過時(shí)可產(chǎn)生均勻的旋渦，截面的邊緣鋒利能使得旋渦在發(fā)生體軸線方向上同步分離；在較寬的雷諾數(shù)范圍內(nèi)，有穩(wěn)定的旋渦分離點(diǎn)，保持恒定 的斯特勞哈爾數(shù)； 

2、可產(chǎn)生強(qiáng)烈的渦街，信號的信噪比高，便于信號的檢測；

3、形狀和結(jié)構(gòu)簡單，便于加工；

4、滿足不同介質(zhì)對發(fā)生體的要求，如高溫、低溫、耐腐蝕、耐磨蝕、耐臟污等。

旋渦發(fā)生體形狀各異，種類繁多，據(jù)目前已開發(fā)出的旋渦發(fā)生體可分為單旋渦發(fā)生體和 多旋渦發(fā)生體兩類，如下圖所示。 

單旋渦發(fā)生體

單旋渦發(fā)生體 單旋渦發(fā)生體的基本形有圓柱、矩形柱、三角柱和T 型，其他形狀皆為這些基本形的變 形。三角柱形旋渦發(fā)生體是應(yīng)用*廣泛的一種，如下圖所示。各尺寸之間的比例關(guān)系大致如下：

d/D=0.2～0.3；c/D=0.1～0.2；b/d=1～1.5；θ=15 

三角柱旋渦發(fā)生體 

為提高渦街強(qiáng)度和穩(wěn)定性，可采用多旋渦發(fā)生體，如下圖所示,不過它的應(yīng)用并不普遍。 

雙、多旋渦發(fā)生體

2.檢測元件

檢測元件安裝在殼體上，可采用熱敏、應(yīng)變、磁電、電容、應(yīng)力、光電、超聲等敏感元 件制作，用以檢測發(fā)生體產(chǎn)生的卡門渦街信號。其檢測方式有下面幾種形式： 

1、用設(shè)置在旋渦發(fā)生體內(nèi)的傳感器直接檢測發(fā)生體兩側(cè)壓力脈動(dòng)，簡稱“體內(nèi)法”；

2、旋渦發(fā)生體上開設(shè)導(dǎo)壓孔，在導(dǎo)壓孔中安裝傳感器檢測發(fā)生體兩側(cè)差壓，簡稱“導(dǎo)壓法”；

3、檢測旋渦發(fā)生體周圍交變環(huán)流，簡稱“交變環(huán)流法”；

4、檢測旋渦發(fā)生體背面交變差壓，簡稱“背面差壓法”；

5、檢測尾流中旋渦列，簡稱“尾流法”。

旋渦發(fā)生體、傳感器和檢測方式一覽表