涡街流量计简介

5月5日，广东虎门大桥异常振动，不禁让人联想起现代桥梁建筑历史上最为标志性的灾难——美国塔科马海峡吊桥事件，一时间社会各界人士众说纷纭。经检查是施工安放水马破坏大桥的气动结构，形成卡门涡街现象最终导致振动发生，该事件成功地将这一重要的流体力学现象带入人们视线。不过，这也不一定都是坏事，涡街流量计就依据该现象设计而成，本文从原理、优缺点和选型方法三个方面进行介绍。

涡街流量计也称为旋涡流量计，其具体工作原理如下：在流体流动管道中，垂直流动方向插入一个非流线型的柱状物体，当流体绕过柱状体流动时，会发生附面层分离引起速度增加，同时局部压力下降，进而形成背压流动现象，同时引发体两侧轮流发出两列并排且旋转方向相反的旋涡，如下图所示。

旋涡产生时一侧压力下降，产生一个从另一侧到本侧方向的作用力，另一侧产生旋涡时，就会产生一个方向相反的力，这样发生体就会受到一个可以检测涡街发生频率的交变作用力（俗称“升力”）。经过推导，管内流速和体积流量分别满足以下方程，在可测量范围内和工作状态下，知道流量计的仪表常数，就可以根据涡街发生频率计算出工作状态下流体的体积流率。

涡街流量计的优点主要体现在以下方面：

（1）结构简单、牢固、安装与维护方便，相比节流装置减少泄露、堵塞和冻结等现象；

（2）精确度较高，相对偏差在正负1%~1.5%之间；

（3）测量范围较宽，在合理口径下，范围度可以达到20:1；

（4）压降低，约为节流式压差流量计的25%~50%；

（5）在一定雷诺数范围内，输出频率不受流体物性（密度和粘度）和组成的影响，仪表系数仅与旋涡发生体及管道的形状、尺寸有关。

但仍然有以下缺点：

（1）对管道机械振动较为敏感，不适用强烈振动场合；

（2）口径越大，分辨率越低，一般满管式流量计用于DN400以下；

（3）流体温度太高时，传感器制作会有困难，一般物流温度小于等于420℃；

（4）当流体有压力脉动或流量脉动时，示值大幅度偏高，影响较大，即不适用于脉动流。

涡街流量计的选择受到被测流体介质的显示精度、流量范围、输出电流等诸多因素影响，在挑选过程中可以按照以下五步进行：

（1）精度选择  精度级别越高，意味着价格增高，需要正确选择才能做到经济合算：用于贸易结算等场合，可以用1.0级或0.5级等高级仪表；而无需精确控制和计量的场合，可以选择2.5级等低精度仪表，甚至可以选择插入式涡街流量计；

（2）流量范围  每种涡街流量计都有一个测量范围，仪表口径需要与管道一致，而仪表规格不一定与工艺管道相同，是测量流量范围是否在流速范围内确定；

（3）变送器选择  在实际应用中，一般考虑测量饱和蒸汽的流量不得低于涡街流量计的下限（5 m/s），然后根据用汽量大小选择变送器口径，不能以现有工艺管道口径进行选择；

（4）压力补偿压力变送器选择  当管路较长时，压力波动较大，必须采用测量补偿，考虑到压力、温度和密度对应关系，只需要压力补偿即可；

（5）显示仪表选择  显示仪表智能流量显示仪，具有稳压补偿、瞬时流量显示和累计流量计算功能，可以选择与第四项合并的温压补偿一体式即可。