涡街流量计在贸易计量上的应用

刘 扬，杜 明

（1.天津市亿环自动化仪表技术有限公司，天津 300409；2.中国石油化工股份有限公司天津分公司，天津 300270）

涡街流量计是一种应用卡门涡街原理的流量计，用于液体、气体和蒸汽的测量，也可测量含有微小颗粒、杂质的浑浊液体，广泛应用于石油、化工、制药、造纸、冶金、电力、环保、食品等行业。

1 涡街流量计的工作原理

涡街流量计是以卡门涡街理论为基础：当流体流经非线性的三角柱挡体时，在挡体的两侧就会交替产生有规则的旋涡信号，该旋涡的分离频率与流体的流速成正比[1]。涡街流量计结构原理如图1所示。

图1 涡街流量计结构原理图Fig.1 Schematic diagram of vortex flowmeter structure

根据卡门涡街原理，有如下关系式：

式中：

m—旋涡发生体两侧弓形面积与管道横截面面积之比（无量纲）；

D—表体通径（单位：m）；

d—旋涡发生体迎面宽度（单位：m）；

f—旋涡的发生频率（单位：Hz）；

U1—旋涡发生体两侧平均流速（单位：m/s）；

Sr—斯特劳哈尔数（无量纲）；

U—被测介质来流的平均速度（单位：m/s）；

qv—瞬时体积流量（单位：m3/s）；

K—流量计的仪表系数（单位：m-3）

由公式可见，平均仪表系数的大小只与涡街流量传感器几何尺寸即涡街口径、阻挡体宽度与斯特劳哈尔数Sr 有关。斯特劳哈尔数与雷诺数的关系如图2所示，可见，当雷诺数Re 在2×104～7×106之间时，Sr 可视为常数。也就是说，对于一台口径、阻挡体几何尺寸已经确定的涡街流量计，它的仪表系数在一定的流速范围内是定值的。

图2 斯特劳哈尔数与雷诺数的关系Fig.2 Relationship between strohal number and reynolds number

2 涡街流量计的特点

1）可测量液体、气体、蒸汽的流量；

2）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，且不受流体组分、密度、压力、温度的影响；……