涡街流量计详细原理

涡街流量计是一种基于卡门涡街原理测量流量的仪表，其具有结构简单、测量精度高、量程比宽、压损小等优点，被**应用于石油、化工、冶金、电力、供暖等行业的气体、液体和蒸汽流量测量。

1. 卡门涡街原理

卡门涡街原理是指，当流体绕过置于流场中的非流线型物体时，物体两侧会周期性地交替分离和脱落出形成旋转方向相反、排列规则的涡旋，这种涡旋被称为卡门涡街。

卡门涡街的频率f与流体的平均流速v、物体迎流面宽度d以及斯特劳哈尔数St之间存在如下关系：

f = St * v / d

其中，斯特劳哈尔数St是一个无量纲数，与物体的形状和雷诺数有关。在一定雷诺数范围内，斯特劳哈尔数近似为常数。

由上式可知，在物体形状和尺寸确定的情况下，卡门涡街的频率与流体的平均流速成正比。因此，可以通过测量卡门涡街的频率来间接测量流体的流速，进而计算出流量。

2. 涡街流量计结构及工作原理

涡街流量计主要由涡街发生体、检测元件和信号处理单元三部分组成。

2.1 涡街发生体

涡街发生体是涡街流量计的核心部件，其作用是产生稳定的卡门涡街。常用的涡街发生体形状有圆柱形、矩形柱形、梯形柱形等。为了提高涡街的强度和稳定性，通常会在涡街发生体上设置一些特殊结构，例如导流板、尾流稳定器等。

2.2 检测元件

检测元件的作用是感知涡街的存在并将其转换成电信号。常用的检测元件有压电晶体、电容传感器、热敏电阻等。其中，压电晶体因其灵敏度高、响应速度快等优点被**使用。

2.3 信号处理单元

信号处理单元的作用是对检测元件输出的信号进行放大、滤波、整形等处理，并**终转换成与流量成正比的标准信号输出。信号处理单元通常包含放大器、滤波器、整形电路、频率计数器、温度补偿电路等。

涡街流量计的工作原理如下：

1. 流体流经涡街发生体时，会在其两侧交替产生卡门涡街。

2. 卡门涡街会在检测元件两侧产生交替变化的压力或速度，导致检测元件输出与涡街频率相同的电信号。

3. 信号处理单元对检测元件输出的信号进行处理，并**终转换成与流量成正比的标准信号输出。

3. 涡街流量计特点

涡街流量计具有以下特点：

3.1 优点

测量精度高：一般可达到±1%~±0.5%R，甚至更高。 量程比宽：可达10:1~20:1，甚至更宽。 压损小：约为孔板流量计的1/4~1/8。 结构简单：无活动部件，不易磨损，维护量小。 适用介质范围广：可测量液体、气体和蒸汽。

3.2 缺点

对安装条件要求较高：需要保证管道内流体的流动状态良好。 不适用于低雷诺数流体测量：当雷诺数低于一定值时，卡门涡街无法形成。 抗振动能力较差：需要采取必要的抗振措施。

4. 涡街流量计应用

涡街流量计**应用于以下领域：

石油化工行业：测量原油、天然气、成品油等流量。 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、压缩空气、冷却水等流量。 供暖行业：测量供暖管道中热水流量。 环保行业：测量烟气、污水等流量。

5. 结语

涡街流量计是一种基于卡门涡街原理测量的流量仪表，具有结构简单、测量精度高、量程比宽、压损小等优点。随着技术的不断发展，涡街流量计的性能将会越来越优越，应用领域也将越来越**。