旋涡流量计的工作原理

旋涡流量计是一种基于流体力学原理，用于测量流体流量的仪表。它具有精度高、量程比宽、压损小、安装维护方便等优点，被**应用于石油、化工、冶金、电力、供水、环保等行业。

一、卡门涡街原理

旋涡流量计的工作原理基于卡门涡街原理。当流体流经非流线型阻流体（也称为旋涡发生体）时，会在其下游交替产生两列非对称排列的旋涡，称为卡门涡街。

卡门涡街的特点是：

旋涡脱落频率与流体的平均流速成正比； 旋涡脱落频率与旋涡发生体的几何尺寸有关； 旋涡脱落频率与流体的粘度无关。

因此，通过测量旋涡脱落频率，就可以计算出流体的流速和流量。

二、旋涡流量计的结构

旋涡流量计主要由旋涡发生体、检测元件和信号转换器三部分组成。

1. 旋涡发生体

旋涡发生体的形状有多种，常见的包括圆柱形、梯形、三角棱柱形等。其作用是使流体产生稳定的卡门涡街。

2. 检测元件

检测元件用于检测旋涡脱落并将其转换为电信号。常用的检测元件有压电晶体、差压传感器、热敏电阻等。

压电晶体： 当旋涡经过时，会对压电晶体产生压力变化，从而产生电荷信号。 差压传感器： 旋涡会造成旋涡发生体两侧的压力差，通过测量压差可以检测旋涡脱落。 热敏电阻： 旋涡会带走热敏电阻附近的热量，通过测量热敏电阻的温度变化可以检测旋涡脱落。

3. 信号转换器

信号转换器将检测元件输出的微弱电信号进行放大、整形、滤波等处理，并将其转换为与流量成正比的标准信号（如4-20mA电流信号、脉冲信号等）。

三、旋涡流量计的特点

1. 优点

精度高： 旋涡流量计的测量精度可达±0.5%～±1%。 量程比宽： 旋涡流量计的量程比可达1:20，甚至更高。 压损小： 旋涡流量计的压损仅为孔板流量计的1/4～1/5。 安装维护方便： 旋涡流量计结构简单，安装维护方便。 适用介质范围广： 旋涡流量计可用于测量液体、气体和蒸汽等多种介质。

2. 缺点

直管段要求高： 为了保证测量精度，旋涡流量计需要较长的直管段。 抗振动能力较差： 旋涡流量计容易受到管道振动的影响。 测量低雷诺数流体时误差较大： 当雷诺数较低时，旋涡脱落不稳定，测量误差较大。

四、旋涡流量计的应用

旋涡流量计**应用于以下领域：

石油化工： 测量原油、天然气、成品油、化工原料等流量。 冶金行业： 测量高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气等流量。 电力行业： 测量蒸汽、给水、循环水等流量。 供水行业： 测量城市供水、工业用水、农业灌溉等流量。 环保行业： 测量烟气排放量、污水排放量等。

五、总结

旋涡流量计是一种基于卡门涡街原理的流量测量仪表。它具有精度高、量程比宽、压损小等优点，**应用于各个行业。在选择旋涡流量计时，需要考虑被测介质的特性、流量范围、管道状况等因素，以选择合适的型号和规格。