智能渦(wō)街流量計工作原理與(yǔ)結構
1. 工作原理
　　智能渦街流量計是(shì)在(zài)流體中(zhōng)設置旋渦發生(shēng)體（阻(zǔ)流(liú)體），從旋渦發生體(tǐ)兩側交(jiāo)替(tì)地産生有(yǒu)規則的旋渦(wō)，這種旋渦稱爲卡(kǎ)曼渦街，如圖1所(suǒ)示。旋(xuán)渦列在旋(xuán)渦(wō)發生體(tǐ)下遊(yóu)非對稱地排列(liè)。設旋渦(wō)的發生頻率爲(wèi)f，被測介(jiè)質來(lái)流的平均(jun1)速(sù)度爲u，旋渦發(fā)生體迎面(miàn)寬度(dù)爲d，表(biǎo)體通徑爲d，根據卡(kǎ)曼(màn)渦街原理(lǐ)，有如(rú)下關(guān)系式
f=sru1/d=sru/md （1）
式中(zhōng)u1--旋渦(wō)發生體(tǐ)兩側平(píng)均流速，m/s；
sr--斯(sī)特勞(láo)哈爾數；
m--旋渦發(fā)生體(tǐ)兩(liǎng)側弓形(xíng)面積與管道橫(héng)截面面(miàn)積(jī)之(zhī)比(bǐ)

管道内體積流量qv爲
qv=πd2u/4=πd2mdf/4sr (2)
k=f/qv=[πd2md/4sr]-1 (3)
式中 k--流量(liàng)計的(de)儀表系(xì)數(shù)，脈沖(chòng)數/m3（p/m3）。
　　k除(chú)與旋(xuán)渦發生體、管道(dào)的幾何(hé)尺寸有關外，還(hái)與斯特(tè)勞哈爾數(shù)有(yǒu)關(guān)。斯特勞(láo)哈(hā)爾數爲無(wú)量綱參數(shù)，它與(yǔ)旋渦發生體形狀及(jí)雷諾(nuò)數有關，圖2所示爲圓柱狀(zhuàng)旋渦(wō)發生(shēng)體的斯特(tè)勞哈(hā)爾數與管(guǎn)道雷諾數的關(guān)系圖。由圖(tú)可見(jiàn)，在red=2×104～7×106範圍内(nèi)，sr可視(shì)爲常數，這(zhè)是儀表正常工作範圍(wéi)。當測量氣體流量時(shí)，vsf的(de)流量計算式爲

　　圖2 斯(sī)特勞哈(hā)爾數與(yǔ)雷諾(nuò)數關系曲線式中 qvn，qv--分别爲(wèi)标準狀(zhuàng)态(tài)下（0oc或20oc，101.325kpa）和工(gōng)況下的體(tǐ)積流量，m3/h；
pn，p--分别爲(wèi)标準(zhǔn)狀态下和(hé)工況下的絕對壓力(lì)，pa；
tn，t--分别爲(wèi)标(biāo)準狀态下和工況下(xià)的熱力學(xué)溫度，k；
zn，z--分(fèn)别(bié)爲标準狀态下和工(gōng)況下氣體(tǐ)壓(yā)縮系數。
　　由上(shàng)式可見，vsf輸出(chū)的(de)脈沖頻率信号不受(shòu)流體(tǐ)物性(xìng)和組(zǔ)分變(biàn)化的影響(xiǎng)，即儀表系(xì)數在一定雷(léi)諾(nuò)數範圍内僅與(yǔ)旋渦(wō)發生(shēng)體(tǐ)及管道(dào)的形狀尺寸(cùn)等有關(guān)。但是作爲(wèi)流量計(jì)在物料平衡(héng)及能源計(jì)量中(zhōng)需檢測質量流(liú)量，這時流(liú)量計的輸出信(xìn)号應(yīng)同時監測(cè)體積(jī)流量和流體密(mì)度，流體物(wù)性和組分(fèn)對流(liú)量計量還是有(yǒu)直接影響的。
2. 結(jié)構
　　vsf由(yóu)傳感(gǎn)器和(hé)轉換(huàn)器兩部分(fèn)組成(chéng)，如圖3所(suǒ)示(shì)。傳感器(qì)包(bāo)括旋(xuán)渦發生(shēng)體（阻流(liú)體）、檢測元件、儀(yí)表表體等；轉換(huàn)器包括(kuò)前置放(fàng)大器(qì)、濾(lǜ)波整形(xíng)電路、d／a轉換電路(lù)、輸出接(jiē)口電路(lù)、端子、支架(jià)和防護罩(zhào)等。近(jìn)年(nián)來智能式(shì)流量計(jì)還把(bǎ)微處理器(qì)、顯示(shì)通訊及其(qí)他功(gōng)能模(mó)塊亦(yì)裝在轉換(huàn)器内。

圖3 渦(wō)街流量計
（1）旋渦(wō)發生體
　　旋渦發(fā)生體是檢測(cè)器(qì)的主要部件，它(tā)與儀表(biǎo)的(de)流量(liàng)特性（儀表(biǎo)系數、線(xiàn)性度、範圍度(dù)等）和阻(zǔ)力(lì)特(tè)性(xìng)（壓力損失(shī)）密切相關，對它(tā)的要求如(rú)下。
1） 能控制(zhì)旋(xuán)渦在旋渦發生體軸線方向(xiàng)上同步(bù)分(fèn)離；
2） 在較寬的雷(léi)諾數(shù)範圍(wéi)内，有(yǒu)穩定的旋渦(wō)分離點(diǎn)，保持恒(héng)定的(de)斯特勞(láo)哈(hā)爾(ěr)數；
3） 能(néng)産生(shēng)強(qiáng)烈的渦(wō)街，信号的信噪(zào)比高；
4） 形狀和結(jié)構簡(jiǎn)單，便于加(jiā)工和(hé)幾何參數标準化，以及各(gè)種檢測元(yuán)件的安裝和組合；
5） 材(cái)質應滿足(zú)流體(tǐ)性質(zhì)的要求，耐腐蝕，耐(nài)磨蝕，耐(nài)溫度變化；
6） 固有(yǒu)頻(pín)率在渦街信(xìn)号的頻帶外。
　　已(yǐ)經開(kāi)發出(chū)形狀繁多的(de)旋渦發(fā)生體(tǐ)，它可(kě)分爲(wèi)單旋渦發生體(tǐ)和多旋(xuán)渦(wō)發生(shēng)體兩類(lèi)，如(rú)圖4所(suǒ)示。單旋渦發生(shēng)體的(de)基本形有(yǒu)圓柱、矩形(xíng)柱和三角(jiǎo)柱，其他形(xíng)狀皆爲這(zhè)些基(jī)本形(xíng)的變形。三(sān)角柱形旋渦發生體是應用最(zuì)廣泛的一種，如(rú)圖5所示。圖(tú)中d爲(wèi)儀表(biǎo)口徑(jìng)。爲提高渦(wō)街強度和(hé)穩(wěn)定性，可采用多旋渦發生體，不過它的(de)應用并不普(pǔ)遍。

⑵智能(néng)渦街(jiē)流量計檢測元(yuán)件(jiàn)
流量計(jì)檢測旋渦(wō)信号有5種(zhǒng)方式。
1） 用設(shè)置在旋渦發生(shēng)體内(nèi)的檢測元(yuán)件直接檢測發(fā)生體兩側(cè)差壓(yā)；
2） 旋渦發生(shēng)體上開設(shè)導壓孔，在(zài)導壓(yā)孔(kǒng)中安裝檢(jiǎn)測(cè)元件檢測(cè)發生(shēng)體兩側差(chà)壓；
3） 檢測旋渦發(fā)生體周(zhōu)圍(wéi)交變(biàn)環流(liú)；
4） 檢測旋渦(wō)發生(shēng)體背面交(jiāo)變差(chà)壓；
5） 檢測尾(wěi)流中旋渦列。
　　根(gēn)據這5種(zhǒng)檢測方(fāng)式，采用不(bú)同的(de)檢(jiǎn)測技術（熱敏(mǐn)、超聲、應力(lì)、應變、電容(róng)、電(diàn)磁、光電(diàn)、光纖等(děng)）可以構(gòu)成不同類型的(de)vsf，如表1所示。 表1 旋渦發(fā)生體和檢測方式(shì)一覽表

⑶ 轉換器
　　檢測元(yuán)件把渦(wō)街信号(hào)轉(zhuǎn)換成電信号(hào)，該信(xìn)号既(jì)微弱(ruò)又含(hán)有不(bú)同成(chéng)分的噪聲，必須進行(háng)放大、濾波(bō)、整形等處理才(cái)能得(dé)出(chū)與流量(liàng)成比(bǐ)例的(de)脈沖(chòng)信号。
轉換器原(yuán)理框(kuàng)圖如圖6所示。

圖6 轉(zhuǎn)換器原(yuán)理框圖⑷ 儀表表(biǎo)體
儀表表體可分爲夾(jiá)持型和法蘭型(xíng)，如(rú)圖7所(suǒ)示(shì)。
　　智能渦街流(liú)量計主要存在(zài)的問題(tí) 主要有(yǒu)：①指示長(zhǎng)期不準(zhǔn)；②始終無指示；③指(zhǐ)示大範圍(wéi)波動(dòng)，無法讀(dú)數；④指示(shì)不回零(líng)；⑤小流量(liàng)時無(wú)指(zhǐ)示；⑧大流(liú)量時(shí)指示還可(kě)以(yǐ)，小流量時指(zhǐ)示不(bú)準(zhǔn)；⑦流量(liàng)變(biàn)化時指示變化(huà)跟不(bú)上；⑧儀(yí)表k系(xì)數無法(fǎ)确(què)定，多處資(zī)料均不一(yī)緻。
分析(xī)及解決(jué)方法(fǎ)
總結引起(qǐ)這些問(wèn)題的主要原(yuán)因，主要涉(shè)及到以下方面(miàn)：
1、選型方面的問(wèn)題。有些(xiē)渦(wō)街傳(chuán)感器在(zài)口徑選型上(shàng)或者(zhě)在設(shè)計(jì)選型之後由(yóu)于工藝條件(jiàn)變(biàn)動，使得選擇大(dà)了―個規格(gé)，實際選型(xíng)應選擇盡(jìn)可(kě)能小的口徑(jìng)，以提高測量精度，這方(fāng)面(miàn)的原因主要同(tóng)問題(tí)①、③、⑥有關。比如，一條(tiáo)渦街(jiē)管線設計(jì)上供幾個設(shè)備(bèi)使用，由于工藝(yì)部分(fèn)設備有時(shí)候不(bú)使用，造成(chéng)目(mù)前實(shí)際使用(yòng)流量減小(xiǎo)，實際(jì)使用(yòng)造(zào)成(chéng)原設計選型口徑過(guò)大，相(xiàng)當于提高了(le)可測的(de)流量(liàng)下限，工藝(yì)管道(dào)小流量時指示(shì)無法保(bǎo)證，流量大時還可以使(shǐ)用，因爲(wèi)如果要(yào)重新(xīn)改造(zào)有時(shí)候難度太大．工(gōng)藝條件的(de)變動隻是(shì)臨時的。可(kě)結合參數的重(zhòng)新整定以提高(gāo)指示(shì)正确(què)率。
2、安(ān)裝方面的問題(tí)。主要(yào)是傳感器(qì)前面的直(zhí)管段(duàn)長度不夠(gòu)，影響(xiǎng)測量(liàng)精度(dù)，這方(fāng)面的(de)原因(yīn)主要(yào)同問(wèn)題①有(yǒu)關。比(bǐ)如：傳感器前面(miàn)直管段(duàn)明顯不足，由于fic203不用于(yú)計量，僅僅用于(yú)控制(zhì)，故目前的精(jīng)度可以使用(yòng)相當于降(jiàng)級使(shǐ)用。
3、參數整(zhěng)定方(fāng)向的(de)原因。由于參數(shù)錯誤，導緻儀表指示有誤(wù)．參數錯誤使得二次(cì)儀表滿度(dù)頻率計算(suàn)錯誤(wù)，這方(fāng)面的原因(yīn)主要同問題①、③有(yǒu)關。滿(mǎn)度頻(pín)率(lǜ)相(xiàng)差不多的(de)使得指示(shì)長期不準，實際(jì)滿(mǎn)度頻率(lǜ)大幹計算的滿(mǎn)度頻(pín)率的使得指示(shì)大範(fàn)圍波(bō)動，無法讀數，而資料(liào)上參(cān)數的(de)不一緻性(xìng)又影(yǐng)響了參數的(de)最(zuì)終确(què)定(dìng)，最(zuì)終通(tōng)過重新(xīn)标定結(jié)合相互(hù)比較确定了(le)參數(shù)，解決(jué)了這(zhè)一問題。
4、二次儀表故障。這(zhè)部分故(gù)障(zhàng)較多(duō)，包括：一次儀表(biǎo)電(diàn)路(lù)闆有斷線(xiàn)之處，量程設(shè)定有個别(bié)位顯示(shì)壞，k系(xì)數設定有(yǒu)個别位(wèi)顯(xiǎn)示壞(huài)，使得(dé)無法确定(dìng)量程設(shè)定以及(jí)k系數(shù)設定，這部(bù)分原因(yīn)主要向(xiàng)問題(tí)①、②有關。通過修(xiū)複相應的故(gù)障，問題(tí)得以(yǐ)解決。
5、四路(lù)線路連接問(wèn)題。部分回路表面上看線(xiàn)路(lù)連(lián)接很好，仔(zǎi)細檢查(chá)，有的接(jiē)頭實際已松動(dòng)造成(chéng)回(huí)路(lù)中斷(duàn)，有的接頭雖連(lián)接很緊但由于(yú)副線(xiàn)問題緊(jǐn)固螺釘卻緊固在(zài)了線皮(pí)上，也使(shǐ)得回路中斷，這(zhè)部分原因(yīn)主要(yào)同問題②有(yǒu)關。
6、二次儀表(biǎo)與後續(xù)儀表(biǎo)的連(lián)接問(wèn)題。由于後(hòu)續儀(yí)表的問(wèn)題(tí)或者(zhě)由于後續儀表的檢修，使得二(èr)次儀(yí)表的(de)ma輸出(chū)回路中(zhōng)斷(duàn)，對于這類型的二次(cì)儀表來說(shuō)，這部分原因(yīn)主要同(tóng)問題②有(yǒu)關(guān)。尤其(qí)是對(duì)于後續的(de)記錄儀，在(zài)記錄儀長(zhǎng)期損壞無(wú)法修複的(de)情況(kuàng)下，一定(dìng)要注意(yì)短接(jiē)二次(cì)儀表(biǎo)的輸出。
7、由于二(èr)次儀表平軸電纜故障(zhàng)造成回(huí)路始終(zhōng)無指示(shì)。由于(yú)長期運行(háng)，再加(jiā)上(shàng)受(shòu)到灰(huī)塵的影響，造成平軸(zhóu)電纜(lǎn)故障(zhàng)，通過清洗(xǐ)或者(zhě)更換平軸電線，問題得以解決(jué)。
8、對于問題⑦主要(yào)是由于二(èr)次儀(yí)表顯示表(biǎo)頭線圈固(gù)定螺絲松(sōng)，造成表(biǎo)頭下沉(chén)，指針(zhēn)與表殼摩(mó)擦大，動作(zuò)不靈(líng)，通過調整表頭并重新固(gù)定，問(wèn)題(tí)相(xiàng)應(yīng)解(jiě)決。
9、使(shǐ)用環境問題。尤(yóu)其是安裝(zhuāng)在地(dì)井中(zhōng)的傳(chuán)感器(qì)部分(fèn)，由于環境(jìng)濕度大，造(zào)成線(xiàn)路闆受(shòu)潮(cháo)，這部(bù)分原(yuán)因主要同(tóng)問題①、②有關。通過(guò)相應的技改措施(shī)，對(duì)部分(fèn)環境(jìng)濕度大的傳感(gǎn)器重(zhòng)新作(zuò)了把(bǎ)探頭部(bù)分(fèn)與轉換部(bù)分分離處(chù)理，改用(yòng)了(le)分離(lí)型傳(chuán)感器，故善(shàn)了工作環(huán)境，日(rì)前這部分儀表(biǎo)運行(háng)良好(hǎo)。
10、由于(yú)現(xiàn)場調校不好(hǎo)，或者(zhě)由(yóu)于(yú)調(diào)校(xiào)之後的實(shí)際情(qíng)況的再變(biàn)動。由(yóu)于現場振動噪(zào)聲平(píng)衡調(diào)整以(yǐ)及靈(líng)敏(mǐn)度調整(zhěng)不好(hǎo)．或(huò)者(zhě)由于(yú)調整之後運行(háng)一段時(shí)間之後(hòu)現場情況的再(zài)變動，造成指示(shì)問題(tí)、這部分原(yuán)因主要(yào)同問題④、⑤有關(guān)。使用示波器，加上結(jié)合工(gōng)藝運行(háng)情況，重新調整。

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