渦街流量計(jì)：從原理到應(yīng)用的完全指南

2025-05-20

渦街流量計(jì)：從原理到應(yīng)用的完全指南

基本原理

渦街流量計(jì)(Vortex Flowmeter)基于卡門渦街原理工作：

當(dāng)流體流經(jīng)非流線型阻流體(漩渦發(fā)生體)時(shí)，會(huì)在其下游兩側(cè)交替產(chǎn)生有規(guī)律的漩渦
這些漩渦的頻率與流體流速成正比
通過(guò)檢測(cè)漩渦頻率即可計(jì)算出體積流量

數(shù)學(xué)關(guān)系式：

復(fù)制
下載

f = St × v/d

其中：

f：漩渦頻率(Hz)
St：斯特勞哈爾數(shù)(無(wú)量綱常數(shù)，通常0.15-0.2)
v：流體流速(m/s)
d：阻流體特征寬度(m)

結(jié)構(gòu)與組成

漩渦發(fā)生體：特殊形狀的阻流體，產(chǎn)生穩(wěn)定的渦街
傳感器：檢測(cè)漩渦頻率，常見(jiàn)類型：
- 壓電式(最常用)
- 電容式
- 超聲波式
- 熱敏式
信號(hào)處理單元：放大、濾波、計(jì)算流量
表體：連接管道，承受壓力
轉(zhuǎn)換器：將信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)輸出(4-20mA、脈沖等)

工作特性

測(cè)量范圍：通常流速范圍0.3-7m/s(液體)，5-60m/s(氣體)
精度：±1%讀數(shù)(液體)，±1.5%讀數(shù)(氣體/蒸汽)
重復(fù)性：±0.2-0.5%
量程比：10:1至20:1
壓力損失：中等(低于孔板，高于電磁流量計(jì))

主要優(yōu)點(diǎn)

無(wú)活動(dòng)部件，可靠性高，維護(hù)量小
適用多種介質(zhì)(液體、氣體、蒸汽)
輸出信號(hào)與流量線性關(guān)系
較寬的量程比
不受流體密度、粘度影響(在一定范圍內(nèi))
無(wú)零點(diǎn)漂移問(wèn)題
長(zhǎng)期穩(wěn)定性好

局限性

對(duì)管道振動(dòng)敏感
低流速測(cè)量受限(有下限流速要求)
不適用于低密度氣體和粘稠液體
直管段要求較高(通常上游10D，下游5D)
漩渦發(fā)生體可能被雜質(zhì)纏繞或磨損

典型應(yīng)用領(lǐng)域

工業(yè)過(guò)程控制：
- 化工生產(chǎn)
- 石油煉制
- 制藥行業(yè)
能源計(jì)量：
- 蒸汽流量測(cè)量
- 天然氣計(jì)量
- 供熱系統(tǒng)
公用事業(yè)：
- 水處理
- 壓縮空氣系統(tǒng)
- 制冷系統(tǒng)
特殊應(yīng)用：
- 飽和/過(guò)熱蒸汽
- 腐蝕性介質(zhì)(需特殊材質(zhì))
- 高溫高壓介質(zhì)

選型指南

介質(zhì)特性：
- 液體/氣體/蒸汽
- 溫度、壓力范圍
- 腐蝕性、潔凈度
流量范圍：
- 確定最小/正常/最大流量
- 保證在可測(cè)范圍內(nèi)
管道尺寸：
- DN15-DN300常見(jiàn)
- 大管徑成本顯著增加
精度要求：
- 標(biāo)準(zhǔn)型或高精度型
輸出信號(hào)：
- 模擬量(4-20mA)
- 脈沖輸出
- 數(shù)字通信(HART、PROFIBUS等)
防爆要求：
- 危險(xiǎn)區(qū)域需防爆認(rèn)證
材質(zhì)選擇：
- 接液部分材質(zhì)(304SS、316L、哈氏合金等)
- 法蘭/過(guò)程連接方式

安裝要求

流向：確保與流量計(jì)標(biāo)注方向一致
管道布置：
- 上游至少10倍管徑直管段
- 下游至少5倍管徑直管段
- 避免泵、閥門等擾動(dòng)源靠近
振動(dòng)：必要時(shí)加裝減震支架
方位：
- 液體：避免氣泡積聚(優(yōu)選垂直向上流)
- 氣體：避免液體積聚(優(yōu)選垂直向上流)
- 蒸汽：保持測(cè)量管充滿(水平安裝或垂直向上)
過(guò)濾器：臟污介質(zhì)前安裝過(guò)濾器
支撐：大型流量計(jì)需適當(dāng)支撐

維護(hù)與故障排除

常規(guī)維護(hù)：

定期檢查零點(diǎn)(關(guān)閉流量時(shí)輸出應(yīng)為零)
檢查密封件和連接處是否泄漏
清潔傳感器表面(停機(jī)時(shí))
驗(yàn)證輸出信號(hào)準(zhǔn)確性

常見(jiàn)故障及處理：

故障現(xiàn)象	可能原因	解決方法
無(wú)信號(hào)輸出	電源故障/接線錯(cuò)誤	檢查電源和接線
	流速低于下限	確認(rèn)流量是否足夠
輸出不穩(wěn)定	管道振動(dòng)干擾	加固管道/減震
	流場(chǎng)擾動(dòng)	檢查直管段是否足夠
	介質(zhì)兩相流	改善流體條件
測(cè)量值偏差大	參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤	重新組態(tài)
	傳感器污染	清潔傳感器
	發(fā)生體損壞	檢查更換發(fā)生體

市場(chǎng)主流品牌

國(guó)際品牌：
- Endress+Hauser(恩德斯豪斯)
- Yokogawa(橫河)
- Siemens(西門子)
- ABB
- KROHNE(科隆)
- Emerson(羅斯蒙特)
國(guó)內(nèi)品牌：
- 川儀
- 艾絲特
- 天信
- 青天偉業(yè)
選擇考慮因素：
- 技術(shù)性能
- 售后服務(wù)
- 價(jià)格
- 行業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)

未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

數(shù)字化和智能化：
- 自診斷功能
- 無(wú)線通信
- 預(yù)測(cè)性維護(hù)
多參數(shù)測(cè)量：
- 同時(shí)測(cè)量流量、溫度、壓力
低功耗設(shè)計(jì)：
- 電池供電長(zhǎng)期運(yùn)行
新型檢測(cè)技術(shù)：
- 光纖傳感
- MEMS技術(shù)
擴(kuò)展應(yīng)用范圍：
- 更寬的溫度/壓力范圍
- 更小的管徑應(yīng)用

渦街流量計(jì)因其可靠性、適用性和經(jīng)濟(jì)性，在工業(yè)流量測(cè)量領(lǐng)域占據(jù)重要地位。正確選擇、安裝和維護(hù)是確保其長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。如想了解更多流量計(jì)相關(guān)信息或者流量計(jì)選型，可咨詢艾絲特流量計(jì)廠家技術(shù)客服：180 1926 2426（微信同號(hào)）獲取幫助。