渦街流量計是依據(jù)流體振動頻率與流速有對應關系的原理工作的。自20 世紀60 年代末開始至今， 已開發(fā)出眾多類型阻流體及檢測法的渦街流量計，并在管道流量測量中獲得廣泛應用，躋身通用流量計之列。渦街流量計之所以會受到如此青睞，與它所具有的特點密不可分。

它輸出的是與流量成正比的頻率信號，并且頻率信號不受流體組分、密度、壓力、溫度的影響；

量程范圍較寬；精確度為中上水平；無可動部件，可靠性高；

結構簡單牢固，安裝維護方便，維護費較低；

應用范圍廣泛，可適用液體、氣體和蒸氣。

但是應該看到，渦街流量計尚屬發(fā)展中的流量計，無論其理論基礎還是實踐經(jīng)驗尚較差。一方面，至今其流量方程經(jīng)常引用卡門渦街理論，而此理論及其一些定量關系是卡門在氣體風洞(均勻流場)中實驗得出的，它與封閉管道中具有三維不均勻流場的旋渦分離的規(guī)律是不一樣的。另一方面，實踐經(jīng)驗更是需要通過長期應用才能積累。

渦街流量計的測量原理如下圖所示，在流體管道中插入一定形狀的旋渦發(fā)生體(阻流體)，當流體繞過發(fā)生體后，在發(fā)生體兩側會交替產(chǎn)生規(guī)則的旋渦，這種旋渦稱為卡門渦街。經(jīng)過推導，流體的體積流量 Q 與漩渦頻率 f 符合下面公式： Q = f / K；式中：K 為流量計的流量系數(shù)。在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)K 為常數(shù)，流量Q 與漩渦頻率f 成線性關系。因此，只要測出f，就能求得體積流量Q。

 

渦街流量計自上世紀70 年代投放市場以來，深受廣大用戶歡迎，目前已廣泛應用于石油化工、冶金、機械、輕紡、制藥等工業(yè)領域中，作為管道中液體、氣體、蒸汽的計量和工業(yè)過程控制中不可缺少的流量測量儀表。渦街流量計適用的管道口徑一般在300 mm 以下, 測量的精確度對于液體大致在±0.5 % ～ ±1 %，對于氣體在±1 % ～ ±2 %，重復性一般為0.2 % ～ 0.5 %。渦街流量計不適用于測量低雷諾數(shù)(ReD≤2 ×104 )流體，一般液體平均流速下限為0. 5 m /s，氣體為4 ～ 5 m / s。

目前，日本橫河(Yo kog aw a)電機株式會社的渦街流量計在國際市場上的占有率高。此外，ABB 公司、Eastech 公司、Foxboro公司、Rosemount 公司等的渦街流量計也占據(jù)了一定的市場份額。不同公司的產(chǎn)品具有不同的特點，特別是在渦街發(fā)生體的形狀設計上，各有千秋，有梯形、長方形、T 形，還有多發(fā)生體等，對渦街信號的檢測也有不同方法，采用的元件有壓電元件、熱敏元件、超聲波、電容元件等，在渦街信號處理上為提高測量精度，也有各自一些。渦街流量計屬于發(fā)展中流量計，無論在理論研究還是實際應用中，都有一些尚未解決的問題。近年來，引起了國內(nèi)外廣泛的關注，特別在以下幾方面進行了大量研究：

對旋渦分離規(guī)律的研究。渦街流量計的測量原理是基于鈍體繞流現(xiàn)象,既當流體繞流非流線形物體(又稱鈍體)時, 在一定流動工況下會發(fā)生鈍體后部的旋渦脫落現(xiàn)象, 旋渦脫落的頻率與流體流動速度之間存在一定關系, 利用這一關系, 通過對旋渦頻率的檢測實現(xiàn)流量的測量。但是, 鈍體繞流現(xiàn)象是一種復雜的流動現(xiàn)象, 涉及到流動的分離、旋渦的生成和脫落、旋渦的相互干擾等問題, 受到諸如流體流動工況、紊流度、柱體形式和光潔度等許多因素的影響。

對旋渦(渦街)發(fā)生體形狀的研究。旋渦發(fā)生體是渦街流量計的關鍵部件，儀表的流量特性(儀表系數(shù)、線性度、范圍度等)和阻力特性都與它的幾何形狀、幾何參數(shù)和排列方式密切相關。但旋渦發(fā)生體幾何參數(shù)至今還沒有比較成熟的計算方法，大多通過實驗確定，目前用的比較多的是圓柱、三角柱、矩形柱、梯形柱和T 形柱等5 種。為了獲得較好的儀表性能,國內(nèi)外科研工作者通過實驗和數(shù)值仿真計算，在改善旋渦發(fā)生體形狀和多旋渦發(fā)生體方面進行了一些有益的探索。

對渦街信號檢測方法的研究。流體通過旋渦發(fā)生體后，伴隨旋渦的形成和分離，在旋渦發(fā)生體周圍流體會同步發(fā)生流速、壓力變化和下游尾流周期振蕩。依據(jù)這些現(xiàn)象可以進行旋渦分離頻率的檢測。目前常用的檢測方法按傳感器來分主要有：熱敏元件、壓電元件、 電容元件、 應變元件等， 其中以壓電元件應用zui為廣泛。對渦街信號檢測方法的研究表現(xiàn)在對已有檢測方法的改進和新傳感技術在渦街頻率檢測方面的應用。

對渦街信號分析及處理的研究。渦街流量計在本質(zhì)上是流體振動型流量計，因此在工業(yè)現(xiàn)場使用時，管道及各種設備振動引起的干擾會降低測量精度。

研究的難點和趨勢：

渦街流量計的理論基礎還很薄弱。對旋渦脫落的研究大多是在氣體風洞即均勻流場中進行的，而渦街流量計應用于封閉管道，流場具有三維不均勻性, 其旋渦分離規(guī)律與均勻流場中的旋渦分離不相同。

渦街流量計應用范圍的擴展。渦街流量計的應用由于雷諾數(shù)的限制，在高粘度、低流速和小口徑情況下難以正確測量，量程受限。這需要在旋渦發(fā)生體形狀，傳感器結構方面作優(yōu)化設計，以適應不同的測量要求。目前由于渦街頻率測量元件的限制，渦街流量計可正常測量的溫度、壓力和管道口徑有一定要求。

渦街流量計應用于質(zhì)量流量的測量。渦街流量計現(xiàn)在大多用于體積流量的測量，但隨著能源計量和管理的加強，工業(yè)過程自控系統(tǒng)的發(fā)展，對流量測量的要求不僅僅停留在體積流量的測量上，很多場合如工業(yè)中各種原料的配比或品質(zhì)的控制、物料輸送、能源輸送、貿(mào)易結算等往往都需要知道質(zhì)量流量。質(zhì)量流量測量是目前流量測量中的重點也是難點問題，從傳統(tǒng)的體積流量計，經(jīng)過改進、完善與提高，發(fā)展成質(zhì)量流量計，是質(zhì)量流量測量技術發(fā)展的一個重要方面，也是當前研究的一個熱點問題。

對機械振動敏感：

這種說法有正確的一面，但不正確。壓電晶體檢測式渦街流量計采用的是應力檢測原理，當裝有壓電晶體的探頭受到渦街的交變橫向力作用時，壓電晶體受應力作用而產(chǎn)生交變電荷渦街信號輸出。當管道發(fā)生機械振動時，由于探頭體慣性力的作用，壓電晶體也會受應力作用而輸出振動噪聲信號，這就是應力檢測式渦街流量計對機械振動敏感的原因。應力檢測式渦街流量計設計時，采取了一系列的抗振動措施，使流量計具有抗振動能力。設計水平較高的應力檢測式渦街流量計用于有機械振動的場合一般是沒有問題的。有多種抗振動設計方案，其中之一是在探頭中采用多個壓電晶體，在渦街力作用下， 這些晶體產(chǎn)生的電荷信號相互疊加，獲得加強了的渦街流量計信號;而在機械振動慣性力作用下，這些晶體產(chǎn)生的電荷信號相互抵消，探頭輸出的是抵消后殘留的機械振動噪聲信號，如果這種噪聲信號相對于渦街信號足夠小，是不會影響儀表的正常工作的。所以，除非管道振動異常強烈，一般有機械振動的場合，是可以安裝使用應力檢測式渦街流量計的。

 

　　不是。所有采用力敏檢測原理的流量計，從原理上分析，都存在機械振動噪聲干擾問題，或者簡單地說，都在一定程度上怕振動。除了壓電晶體檢測式渦街流量計，應變檢測式，差動電容檢測式和其它應用力敏檢測原理的渦街流量計還有靶式流量計等，都屬于此類對機械振動敏感的流量計。這些流量計是否能在震動場合使用，取決于其抗振動設計是否完善。設計水平較高的應力檢測式渦街流量計用于有機械振動的場合一般是沒有問題的。有多種抗振動設計方案，其中之一是在探頭中采用多個壓電晶體，在渦街力作用下， 這些晶體產(chǎn)生的電荷信號相互疊加，獲得加強了的渦街流量計信號;而在機械振動慣性力作用下，這些晶體產(chǎn)生的電荷信號相互抵消，探頭輸出的是抵消后殘留的機械振動噪聲信號，如果這種噪聲信號相對于渦街信號足夠小，是不會影響儀表的正常工作的。所以，除非管道振動異常強烈，一般有機械振動的場合，是可以安裝使用應力檢測式渦街流量計的。

以上就是關于渦街流量計的研究及對機械振動敏感的介紹，希望能對大家有幫助。