涡街流量计原理
涡街流量计的工作原理图
涡街流量计的工作原理图
涡街流量计一般也称为漩涡流量计或是卡门涡街流量计,而之所以有漩涡和卡门涡街流量计之称这完全是由其工作原理得来的。
工作原理：在仪器壳体管道内设置一个三角柱漩涡的发生体，当流体以相应的流速经过三角柱就会产生有规则漩涡，而这种漩涡就称为“卡门漩涡”。
在涡街流量计的三角柱下游会设计一个记录流体所产生轻微压差的机械传感器，如果流体不流动就不会产生漩涡，当有一定流速的流体流动时就会由下游的机械传感器精确计量，该传感器能承受管道高达1g的震动，压力冲击和温度骤变都对其测量没有任何影响，所以涡街流量计也具有测量性稳定的特性。
涡街流量计一般可以精确测量蒸汽、气体、和液体，同时也广泛应用于水、人工燃气、天然气、蒸汽、过热蒸汽等各个领域。
脉冲型涡街流量计原理
脉冲型涡街流量计原理
脉冲型涡街流量计是一种利用涡街效应测量流体流速和流量的仪器。
其原理如下：1. 涡街产生：当流体通过装有涡街传感器的流量计内的流道时，会在流道后方产生涡街。
涡街是由于流体流过流道后，在流道两侧形成交替出现的涡旋所引起的。
2. 涡街传感器：涡街传感器一般由涡街体和感应线圈组成。
涡街体是一个固定在流量计内的金属片，其后方有一根固定在流量计上的感应线圈。
当涡街通过感应线圈时，感应线圈会感受到涡街的运动。
3. 涡街传感器输出：感应线圈感受到涡街的运动后，会产生交变电压信号。
涡街的运动频率与流体的流速成正比，因此交变电压信号的频率也与流速成正比。
4. 流速计算：流量计会根据交变电压信号的频率来计算流体的流速。
通常，流量计会将交变电压信号转换为脉冲信号，每个脉冲代表一定的流量。
5. 流量计算：根据脉冲信号的数量和流量计设定的脉冲系数，可以计算出单位时间内流体的流量。
脉冲系数是由涡街流量计的特性决定的，可通过校准来确定。
总之，脉冲型涡街流量计利用涡街效应来测量流体流速，然后根据流速计算流量。
该原理简单、可靠且精度较高，适用于各种工业领域的流量测量。
涡街流量计原理
涡街流量计原理
涡街流量计（Vortex flowmeter）是一种利用流体通过流体产生的旋涡来测量流量的仪器。
其工作原理基于科氏定律，即当流体通过具有几何约束的物体时，会在物体后面形成旋涡。
涡街流量计通过安装在管道内部的涡街传感器来检测和计数流体通过的旋涡数量，然后根据旋涡频率来计算流体的流量。
涡街流量计通常由以下几个主要部件组成：
1. 涡街传感器：涡街传感器是涡街流量计的核心部件，通常由一个金属(如不锈钢)材料制成。
涡街传感器内部有一个具有阻力功能的截面，在截面后形成涡街。
2. 振动体：涡街传感器内部的振动体是一个平面或圆柱形的物体，其形状与涡街传感器的截面一致。
当流体经过涡街传感器产生涡街时，涡街与振动体相互作用，导致振动体发生振动。
3. 传感器电路：传感器电路通过与涡街传感器接触，可以
检测振动体的运动并转换为电信号。
传感器电路通常包括
一个压电传感器或热敏电阻，用于转换振动信号为电信号。
涡街流量计的工作原理如下：
1. 当流体通过涡街传感器时，流体与涡街传感器上的阻力
截面相互作用，形成旋涡。
2. 旋涡会引起振动体发生振动，振动的频率与涡街的数量
成正比，也就等于流体的流量。
3. 传感器电路会检测振动体的振动，并将其转换为电信号。
4. 通过对电信号进行处理和计算，可以得到流体的流量数据。
涡街流量计具有精度高、适用范围广、压力损失小等优点，并被广泛应用于液体、气体等流体的流量测量。
涡街流量计的原理
涡街流量计的原理一、涡街流量计概述涡街流量计是一种常用的温度、压力和流量测量仪表，广泛应用于石油、化工、冶金、电力等工业领域。
它利用流体流经流量计时产生的涡旋，通过检测涡旋频率来测量流体的流量。
本文将详细介绍涡街流量计的原理、工作方式以及其在工业生产中的应用。
二、涡街流量计工作原理涡街流量计利用流体通过管道时产生的涡旋来测量流体的流量。
其主要由涡街传感器和信号处理器组成。
1. 涡街传感器涡街传感器是涡街流量计的核心部分，它利用流体流经传感器时产生的涡旋来测量流量。
传感器由一个线圈和一个薄膜板组成。
当流体通过传感器时，流体对薄膜板施加压力，导致薄膜板振动。
这种振动产生的涡旋频率与流体的流速成正比。
2. 信号处理器信号处理器用于测量和处理传感器产生的涡旋信号。
传感器产生的涡旋信号通过线圈传递给信号处理器。
信号处理器通过计算涡旋的频率来测量流体的流速，并将结果转换为标准的电信号输出。
三、涡街流量计的工作方式涡街流量计是一种被动式的测量仪表，其工作不需要外部能量输入。
它通过检测流体流经传感器时产生的涡旋来测量流量。
具体工作方式如下：1. 流体流经传感器流体通过管道流经涡街流量计的传感器。
流体对传感器的薄膜板施加压力，导致薄膜板振动。
振动产生的涡旋沿着流体的流向形成，涡旋的频率与流体的流速成正比。
2. 信号采集与处理涡街传感器产生的涡旋信号通过线圈传递给信号处理器。
信号处理器对涡旋信号进行采集和处理。
它根据涡旋的频率计算出流体的流速，并将结果转换为标准的电信号输出。
3. 流量计显示与记录流量计的输出信号可以通过显示装置直接显示流体的流量信息。
同时，流量信息也可以通过数据记录仪进行记录和储存，以供后续分析和处理。
四、涡街流量计的优势和应用涡街流量计具有以下优点，使其在工业生产中得到广泛应用：1. 高精度涡街流量计具有较高的测量精度，测量范围广，适用于不同介质的流量测量。
2. 可靠稳定涡街流量计结构简单、稳定可靠，无可动部件，几乎不需要维护。
涡街流量计
气体测量上游段特殊情况前后直管段长度参考
上游段工艺管道情况 调节阀 不同平面的两个90度弯头 同一平面的两个90度弯头 球阀 一个90度弯头或T字型接头 同心渐扩管 同心渐缩管 加装整流器
结构
1、壳体 2、旋涡发生体 3、涡个数检测元器件 4、电信号处理
结构
漩涡频率的检测方法大致分为2种： 1、流速变化检测（热敏电阻） 2、压力变化检测（压电晶片）
间隙
压电晶片A 压电晶片B
阻尼塞
结构
密封垫片 间隙
绝缘体 漩涡发生体 阻尼塞
A B C
上压电晶片上导电压块 上压电晶片下导电压块 下压电晶片上导电压块
漩涡横向推力方向
检测：感觉．
（１）轻微振动：
处理：① 外部机械消振措施．如用橡胶 软接头，垫等消振．用支架固 定管道．如图所示．
橡胶软接头
橡胶软垫
2. 转换放大器的输出方式是否搞错?
无论是*CD,*E输出方式搞错均会导致无流量有信号. 一般表现为要求输出电流信号而给的却是脉冲.这是 因为脉冲输出方式静态电流约8mA左右.
缺点
1、怕振动。 2、流量下线死区较大。 3、易受外界电磁场干扰。
安装
1、前后直管段要求： ①液体：V≤10m/s
前≥10D , 后≥ 5D
②气体：前≥20D , 后≥ 1D
安装
2、避开振荡源。 3、远离大功率用电设备。 4、保证密封垫片同心度。 5、尽量加装旁通。 6、留有必要的维修空间。
漩涡流量计 常见故障的分析处理
涡街流量计知识
※涡街流量计原理
发展历史
河水流速 V
桥墩
漩涡
测量原理
※测量原理
在流体中设置旋涡发生体（阻流体），从 旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡， 这种旋涡称为卡曼涡街，如下图所示。旋 涡列在旋涡发生体下游非对称地排列。设 旋涡的发生频率为f，被测介质来流的平均 速度为U，旋涡发生体迎面宽度为d，表体 通径为D，根据卡曼涡街原理，有如下关系 式f=SrU/d
涡街流量计工作原理
涡街流量计工作原理
涡街流量计通过涡街发生器产生的涡街作用原理来测量流体的流量。
其工作原理如下：
1. 流体进入涡街流量计后，首先经过一个流体进口。
进口处通常设有一个圆锥形收缩管，用于引导流体进入流量计并形成一定的流速。
2. 流体进入流量计后，经过一个特殊设计的涡街发生器。
涡街发生器通常由一个金属材料制成的悬臂式挡板组成，在流体中产生周期性涡流。
3. 流过涡街发生器的流体会产生涡街效应，即流体会在挡板两侧交替产生旋涡。
4. 产生的旋涡将会在挡板后面形成一个交替出现的涡街，涡街的频率与流体的流速成正比。
5. 涡街后的流体继续通过一个涡街检测器，涡街检测器通常由一个传感器和一个电子设备组成。
6. 传感器通常采用霍尔元件或光电元件，用于检测涡街的旋涡频率。
7. 电子设备会根据传感器检测到的旋涡频率来计算流体的流速，然后根据管道的截面积计算出流体的流量。
8. 测量结果可以通过显示屏或输出接口展示，以便实时监测和记录流体的流量。
总的来说，涡街流量计通过检测涡街效应，并将涡街的频率转换成流体的流速，进而计算出流体的流量。
这种测量方法具有结构简单、精度高、可靠性好等优点，并广泛应用于工业流体流量测量领域。
涡街流量计的原理
涡街流量计的原理
涡街流量计是一种常用的流量测量仪器，利用涡街效应来实现流速测量。
涡街效应是指当液体或气体通过管道中的障碍物时，在障碍物的后方会形成一系列交替出现的漩涡。
涡街流量计利用这种现象来测量流体的流速，进而计算出流量。
涡街流量计的基本原理是通过安装在管道中的涡街传感器来感知流体中形成的漩涡频率，从而确定流速。
当流体通过管道时，涡街传感器会受到漩涡的作用而产生振动，这种振动会被传感器转换成电信号，经过处理后可以得到流体的流速信息。
涡街流量计具有结构简单、稳定可靠、测量范围广等优点。
其工作原理简单清晰，不受流体性质影响，可以用于液体和气体的流量测量。
在工业生产中，涡街流量计被广泛应用于各种领域，如化工、石油、水利等。
涡街流量计的精度受多种因素影响，包括管道直径、流体密度、流速范围等。
为了提高测量精度，通常需要根据实际情况选择合适的涡街流量计型号，并进行定期校准和维护。
总的来说，涡街流量计是一种常用的流量测量仪器，通过利用涡街效应来实现流速测量。
其原理简单清晰，应用广泛，是工业生产中不可或缺的重要工具之一。
通过不断的技术创新和改进，涡街流量计将在未来发挥更加重要的作用，为工业生产提供更精准的流量测
量数据。
涡街流量计原理
早在1878年斯特劳哈尔（Strouhal）就刊登了有关 流体振动频率与流速关系旳文章，斯特劳哈尔数就 是表达旋涡频率与阻流体特征尺寸，流速关系旳相 同准则。人们早期对涡街旳研究主要是防灾旳目旳， 如锅炉及换热器钢管固有频率与流体涡街频率合拍 将产生共振而破坏设备。
外部条件几何相同时(几何相同旳管子，流体流过几 何相同旳物体等)，若它们旳雷诺数相等，则流体流动状 态也是几何相同旳(流体动力学相同)。这一相同规律正是 流量测量节流装置原则化旳基础。
热敏电阻法（敏捷度高）：
在三角柱体旳迎流面上对称旳嵌入两个热 敏电阻，热敏电阻中通入恒定旳电流，使 之温度在流体静止旳情况下比流体高出 10℃左右。未起漩时，流体旳温度相同， 交替旋转时，发生漩涡旳一侧，能量损失， 所以流速降低，此侧对电阻旳冷却作用下 降，能够产生一种脉冲。
我国VSF旳生产亦有飞速发展，全国生产厂达数十家， 这种生产热潮国外亦未曾有过。应该看到，VSF尚属 发展中旳流量计，不论其理论基础或实践经验尚较差。 至今最基本旳流量方程经常引用卡曼涡街理论，而此 理论及其某些定量关系是卡曼在气体风洞（均匀流场） 中试验得出旳，它与封闭管道中具有三维不均匀流场 其旋涡分离旳规律是不同旳。至于实践经验更是需要 经过长久应用才干积累。
技术（热敏、超声、应力、应变、电容、 电磁、光电、光纤等）能够构成不同类型 旳VSF。
旋涡发生体和检测方式一览表
旋涡频率检测措施，大致分为两类： 一类是检测旋涡发生时流速变化，采用旳元件有热丝、 热敏电阻、超声波探头等； 另一类是检测旋涡发生时压力变化，采用旳检测元件有 压电元件、应变元件、膜片+压电、膜片+电容等。
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在特定的流动条件下， 一部分流体动能转化为 流体振动，其振动频率 与流速（流量）有确定 的比例关系，依据这种 原理工作的流量计称为 流体振动流量计。
目前流体振动流量计有 三类：涡街流量计、旋 进（旋涡进动）流量计 和射流流量计。
涡街流量计外形图
流体振动流量计具有以下一些特点：
1）输出为脉冲频率，其频率与被测流体的实际体 积流量成正比，它不受流体组分、密度、压力、温度 的影响；
技术（热敏、超声、应力、应变、电容、 电磁、光电、光纤等）可以构成不同类型 的VSF。
旋涡发生体和检测方式一览表
旋涡频率检测方法，大致分为两类： 一类是检测旋涡发生时流速变化，采用的元件有热丝、 热敏电阻、超声波探头等； 另一类是检测旋涡发生时压力变化，采用的检测元件有 压电元件、应变元件、膜片+压电、膜片+电容等。
70、80年代涡街流量计发展异常迅速，开发出众多 类型阻流体及检测法的涡街流量计，并大量生产投 放市场，像这样在短短几年时间内就达到从实验室 样机到批量生产过程的流量计还绝无仅有。
我国VSF的生产亦有飞速发展，全国生产厂达数十家， 这种生产热潮国外亦未曾有过。应该看到，VSF尚属 发展中的流量计，无论其理论基础或实践经验尚较差。 至今最基本的流量方程经常引用卡曼涡街理论，而此 理论及其一些定量关系是卡曼在气体风洞（均匀流场） 中实验得出的，它与封闭管道中具有三维不均匀流场 其旋涡分离的规律是不一样的。至于实践经验更是需 要通过长期应用才能积累。
2）测量范围宽，一般范围度可达10：1以上； 3）精确度为中上水平； 4）无可动部件，可靠性高； 5）结构简单牢固，安装方便，维护费较低； 6）应用范围广泛，可适用液体、气体和蒸气。
1.1 涡街流量计简介
涡街流量汁（以下简称VSF或流量计） 是在流体中安放一根（或多根）非流线型阻流体 （bluff body），流体在阻流体两侧交替地分离释放 出两串规则的旋涡，在一定的流量范围内旋涡分离频 率正比于管道内的平均流速，通过采用各种形式的检 测元件测出旋涡频率就可以推算出流体的流量。
卡 曼 涡 街
根据卡曼涡街原理，有如下关系式
涡列频率
v f St d
斯特罗哈数 涡列发生体两侧流体的平均流速
涡列发生体迎流面的最大宽度
体积流量
qv
涡列发生体两侧的流通截面积
A v
Adf St
A=πD2/4-----管道圆形面积
斯特罗哈数St主要与漩涡发生体的形状和雷诺数有关，形 状确定后，在一定雷诺数范围内St为常数。
图2 涡街流量计
2.3.1旋涡发生体
旋涡发生体是检测器的主要部件，它与仪表的流量特性（仪表 系数、线性度、范围度等）和阻力特性（压力损失）密切相关， 对它的要求如下。
①能控制旋涡在旋涡发生体轴线方向上同步分离；
②在较宽的雷诺数范围内，有稳定的旋涡分离点，保持 恒定的斯特劳哈尔数；
③能产生强烈的涡街，信号的信噪比高；
图3 三角柱旋涡发生体 d/D=0.2～0.3;c/D=0.1～0.2;
b/d=1～1.5;θ=15o～65o
图4 单旋涡发生计检测旋涡信号一般有5种方式。 1） 用设置在旋涡发生体内的检测元
件直接检测发生体两侧差压； 2） 旋涡发生体上开设导压孔，在导
压孔中安装检测元件检测发生体两侧差压； 3） 检测旋涡发生体周围交变环流； 4） 检测旋涡发生体背面交变差压； 5） 检测尾流中旋涡列。 根据这5种检测方式，采用不同的检测
④形状和结构简单，便于加工、安装和组合；
⑤材质应满足流体性质的要求，耐腐蚀，耐磨蚀，耐温变；
⑥固有频率在涡街信号的频带外。
已经开发出形状繁多的旋涡发生体，它可分为单旋涡 发生体和多旋涡发生体两类，如图4所示。 单旋涡发生体的基本形有圆柱、矩形柱和三角柱，其 他形状皆为这些基本形的变形。 三角柱形旋涡发生体是应用最广泛的一种，如图3所示。 图中D为仪表口径。 为提高涡街强度和稳定性，可采用多旋涡发生体，不 过它的应用并不普遍。
早在1878年斯特劳哈尔（Strouhal）就发表了关于 流体振动频率与流速关系的文章，斯特劳哈尔数就 是表示旋涡频率与阻流体特征尺寸，流速关系的相 似准则。人们早期对涡街的研究主要是防灾的目的， 如锅炉及换热器钢管固有频率与流体涡街频率合拍 将产生共振而破坏设备。
涡街流体振动现象用于测量研究始于20世纪50年代， 如风速计和船速计等。60年代末开始研制封闭管道 流量计--涡街流量计，诞生了热丝检测法及热敏检 测法VSF。
二、工作原理与结构
2.1 涡街基本原理
流体流经阻挡体或者是特制的元件时，产生了流动振荡， 通过测定其振荡频率来反映通过的流量。
2.2 涡街产生原理
在流体中设置旋涡发生体（阻流体），从旋涡发生体两 侧交替地产生有规则的旋涡，这种旋涡称为卡曼涡街， 如图所示。
旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列，涡列的形成与 流体雷诺数有关。
斯特劳哈尔数为无量纲参数，它与旋涡发生体形状及雷 诺数有关，图1所示为圆柱状旋涡发生体的斯特劳哈尔数 与管道雷诺数的关系图。
图1：斯特劳哈尔数与雷诺数关系曲线
流体流经柱体时，速度上升，压力下降（节流），在圆 柱体后速度下降，压力上升。当ReD>60时，附面层分离， 产生旋向相反，且交替出现的旋涡，当涡街宽度h/相邻 旋涡间距l =0.2806时，涡街达到稳定。由图1可见，在 ReD=2×104～7×106范围内，Sr可视为常数，这是仪表 正常工作范围。
2.3 涡街结构
VSF由传感器和转 换器两部分组成， 如图2所示。 传感器包括旋涡发 生体（阻流体）、 检测元件、仪表表 体等； 转换器包括前置放 大器、滤波整形电 路、D／A转换电路、 输出接口电路、端 子、支架和防护罩 等。 近年来智能式流量 计还把微处理器、 显示通讯及其他功 能模块亦装在转换 器内。
一般流量计出厂校验是在实验室参考条件下进行的， 在现场偏离这些条件不可避免。工作条件的偏离到底 会带来多大的附加误差至今在标准及生产厂资料中尚 不明确。这些都说明流量计的迅速发展需求基础研究 工作必须跟上，否则在实用中经常会出现一些预料不 到的问题，这就是用户对VSF存在一些疑虑的原因， 它亟需探索解决。