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一、工(gōng)作原理
在流體中設置旋渦發(fā)生體（阻流體），從旋渦(wō)發生體兩側交替地産生有(yǒu)規則的(de)旋渦(wō)，這種旋渦稱爲卡曼渦街，如圖(tú)1所示。旋渦列在旋渦發(fā)生體下遊非對稱地排列。設旋渦的發生頻率爲f，被測介質來流的(de)平均速度爲U，旋渦發生體迎面寬度爲d，表體通徑爲D，根(gēn)據卡曼渦街原理，有如下關系式
f=SrU1/d=SrU/md （1）式(shì)中
U1--旋渦發生體兩側平均流速，m/s；
Sr--斯特勞哈爾數；
m--旋渦發(fā)生(shēng)體兩側弓(gōng)形(xíng)面積與管道橫截面面積之比
圖1 卡曼渦街
管道内體積(jī)流量qv爲
qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr (2)
K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1 (3)
式中K--流量計的儀表系數，脈沖數/m3（P/m3）。
K除與旋渦發(fā)生(shēng)體、管道的幾何(hé)尺寸有(yǒu)關外，還與(yǔ)斯特(tè)勞哈爾數有關。斯特勞哈爾數爲無(wú)量綱參數，它與旋渦(wō)發生體形狀(zhuàng)及雷諾數有關，圖2所示爲圓柱狀旋渦發生體(tǐ)的斯特(tè)勞哈爾數與管道雷諾數的關系圖。由圖(tú)可見，在ReD=2×104～7×106範(fàn)圍内，Sr可視(shì)爲常數，這是儀表正常工(gōng)作範圍。當測量氣體流量時，VSF的(de)流量(liàng)計算式爲(wèi)
圖2 斯特勞哈爾數與雷諾數關(guān)系(xì)曲線
式中qVn，qV--分别爲标準狀态下（0oC或20oC，101.325kPa）和工況下的體積流量(liàng)，m3/h；
Pn，P--分别爲(wèi)标(biāo)準狀态下和工況下的絕對壓力(lì)，Pa；
Tn，T--分别(bié)爲标準狀态下(xià)和工況下的熱力學溫度，K；
Zn，Z--分别爲标(biāo)準狀态下和工(gōng)況下氣體壓縮系(xì)數。
由上式(shì)可見，VSF輸出的脈沖頻率信号不受流體物性和組分變化的影響，即儀表系數在一定雷(léi)諾數範圍内僅與旋渦(wō)發生(shēng)體及管道的形狀尺寸等有關。但是(shì)作爲(wèi)流量計在物(wù)料平衡及能源計量中需檢測(cè)質量(liàng)流量，這時流量計的輸出信号應同(tóng)時監測(cè)體積流量和流體密度，流體物(wù)性和組分對流(liú)量計量還是有直接影響的。
二、結構(gòu)
VSF由傳感器和轉換(huàn)器兩部分組成，如圖3所示。傳感器包括旋渦發生體(tǐ)（阻流體）、檢測元件、儀表表體等；轉(zhuǎn)換器包括前置放大(dà)器、濾波整形(xíng)電路、D／A轉換電路、輸出接口電(diàn)路、端子、支架和防護罩等。近年來智能式流量計還把微處理器、顯示通訊及(jí)其他功能模塊(kuài)亦裝在轉換(huàn)器内。
圖3 渦街流量(liàng)計
（1）旋渦發生體
旋渦(wō)發(fā)生體是檢測器(qì)的主要部(bù)件，它與儀表的流量特(tè)性（儀表系數、線性度(dù)、範圍度等）和阻力特性（壓力損失）密切相(xiàng)關，對(duì)它的(de)要求如下。
1）能控(kòng)制旋渦在旋渦發生體軸線方向上同(tóng)步分離；
2）在較寬的(de)雷諾數範圍内，有穩(wěn)定的旋渦分(fèn)離(lí)點，保持恒(héng)定的斯特勞哈(hā)爾數；
3）能産生強烈的渦街，信号(hào)的信噪比高(gāo)；
4）形狀和結構簡單，便于加工(gōng)和幾何參數标準化(huà)，以及各種檢(jiǎn)測元件的安(ān)裝和組合；
5）材質應滿(mǎn)足流體性質的(de)要求，耐腐蝕，耐磨蝕，耐溫度變化；
6）固有頻率在渦街信号的頻帶外。
已經開發出形狀繁多的(de)旋渦發生體，它可分爲單旋渦(wō)發生體和多旋(xuán)渦發生體兩類，如圖4所(suǒ)示。單旋渦發生體的基本形(xíng)有圓柱、矩形柱和三角柱，其他形狀皆爲這些基本形的變形(xíng)。三角柱形(xíng)旋渦發生體是應用最廣泛的一種，
如圖5所示(shì)。
圖中D爲儀(yí)表口徑。爲提高渦街(jiē)強度和穩定性，可采用多旋渦(wō)發生體，不過它(tā)的應用并不普遍。
d/D=0.2～0.3;c/D=0.1～0.2;
b/d=1～1.5;θ=15o～65o
⑵檢測元件
流量計檢測旋渦信号有5種方式。
1）用設置在旋渦發生體内的檢測元件直接檢測發生體兩側差壓；
2）旋渦發生體上開設導壓孔，在導壓孔中安裝檢測元件檢測發生體兩(liǎng)側差壓；
3）檢測旋(xuán)渦發生體周圍交變環(huán)流；
4）檢測旋渦發生體背面交(jiāo)變(biàn)差壓；
5）檢測尾流中旋渦列(liè)。
根據這5種檢測方式，采用不(bú)同的檢測(cè)技術（熱敏、超聲、應(yīng)力、應變、電(diàn)容、電磁、光電(diàn)、光纖等）可以(yǐ)構成不同類型的(de)VSF，如(rú)表1所示。
表1 旋渦發生體和檢測方式一覽表
檢測元(yuán)件把渦(wō)街信号轉(zhuǎn)換成電信号，該信号既(jì)微弱又含有不同(tóng)成分的噪聲，必(bì)須進行放大、濾波、整形等處理才能得出與流量成(chéng)比例的脈沖信号。⑶ 轉換器
不同檢測方式應配備不同(tóng)特性的前置(zhì)放大器，如(rú)表2所列。
⑷ 儀表表體
儀(yí)表表體可分爲夾持型和法蘭型，如圖7所示。
圖(tú)7 儀表表體
三、安裝注意事(shì)項
VSF屬于對(duì)管道流速分布畸(jī)變、旋轉流和流動脈動(dòng)等敏感的流量計，因此，對現場管道安裝條件應充分重視，遵(zūn)照生産廠使用說明書的要求執行。
VSF可安(ān)裝在室内或室外。如果安裝在地井裏，有水淹的可能，要選用(yòng)涎水型傳感器。傳感器在管道上可以水(shuǐ)平、垂(chuí)直或傾斜安裝，但測量液體和氣體時爲防止氣泡和液滴的(de)幹擾，安裝位置要注意(yì)，如圖16所示。
圖(tú)16 混相流體的安裝
（a）測(cè)量含液體的氣體流(liú)量儀表安裝；
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