渦街流量計是根據卡門（Karman）渦街原理研究生產的測量氣體、蒸汽或液體的體積流量、標況的體積流量或質量流量的體積流量計。主要用于工業管道介質流體的流量測量，如氣體、液體、蒸汽等多種介質。

性能特點

其特點是壓力損失小，量程范圍大，精度高，在測量工況體積流量時幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數的影響。無可動機械零件，因此可靠性高，維護量小。儀表參數能長期穩定。

渦街流量計采用壓電應力式傳感器，可靠性高，可在-20℃～+250℃的工作溫度范圍內工作。有模擬標準信號，也有數字脈沖信號輸出，容易與計算機等數字系統配套使用，是一種比較*、理想的測量儀器。

工作原理

在流體中設置旋渦發生體（阻流體），從旋渦發生體兩側交替地產生有規則的旋渦，這種旋渦稱為卡曼渦街。如圖所示，旋渦列在旋渦發生體下游非對稱地排列。

設旋渦的發生頻率為f，被測介質來流的平均速度為U，旋渦發生體迎面寬度為d，表體通徑為D，根據卡曼渦街原理，有如下關系式：

f=SrU1/d=SrU/md （1）式中

U1--旋渦發生體兩側平均流速，m/s；

Sr--斯特勞哈爾數；

m--旋渦發生體兩側弓形面積與管道橫截面面積之比

卡曼渦街

管道內體積流量qv為：

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除與旋渦發生體、管道的幾何尺寸有關外，還與斯特勞哈爾數有關。斯特勞哈爾數為無量綱參數，它與旋渦發生體形狀及雷諾數有關，圖所示為圓柱狀旋渦發生體的斯特勞哈爾數與管道雷諾數的關系圖。

由圖可見，在ReD=2×104～7×106范圍內，Sr可視為常數，這是儀表正常工作范圍。當測量氣體流量時，VSF的流量計算式為

斯特勞哈爾數與雷諾數關系曲線

式中qVn，qV--分別為標準狀態下（0oC或20oC，101.325kPa）和工況下的體積流量，m3/h；

Pn，P--分別為標準狀態下和工況下的壓力，Pa；

Tn，T--分別為標準狀態下和工況下的熱力學溫度，K；

Zn，Z--分別為標準狀態下和工況下氣體壓縮系數。

由上式可見，VSF輸出的脈沖頻率信號不受流體物性和組分變化的影響，即儀表系數在一定雷諾數范圍內僅與旋渦發生體及管道的形狀尺寸等有關。

但是作為流量計在物料平衡及能源計量中需檢測質量流量，這時流量計的輸出信號應同時監測體積流量和流體密度，流體物性和組分對流量計量還是有直接影響的。

儀表結構

VSF由傳感器和轉換器兩部分組成，傳感器包括旋渦發生體（阻流體）、檢測元件、儀表表體等；轉換器包括前置放大器、濾波整形電路、D／A轉換電路、輸出接口電路、端子、支架和防護罩等。

渦街流量計

（1）旋渦發生體

旋渦發生體是檢測器的主要部件，已經開發出形狀繁多的旋渦發生體，它可分為單旋渦發生體和多旋渦發生體兩類，單旋渦發生體的基本形有圓柱、矩形柱和三角柱，其他形狀皆為這些基本形的變形。三角柱形旋渦發生體是應用廣泛的一種。

⑵檢測元件

流量計檢測旋渦信號有5種方式。

1）用設置在旋渦發生體內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側差壓；

3）檢測旋渦發生體周圍交變環流；

4）檢測旋渦發生體背面交變差壓；

5）檢測尾流中旋渦列。

根據這5種檢測方式，采用不同的檢測技術（熱敏、超聲、應力、應變、電容、電磁、光電、光纖等）可以構成不同類型的VSF。

檢測元件把渦街信號轉換成電信號，該信號既微弱又含有不同成分的噪聲，必須進行放大、濾波、整形等處理才能得出與流量成比例的脈沖信號。

安裝注意事項

VSF屬于對管道流速分布畸變、旋轉流和流動脈動等敏感的流量計，因此，對現場管道安裝條件應充分重視，遵照生產廠使用說明書的要求執行。

傳感器在管道上可以水平、垂直或傾斜安裝，但測量液體和氣體時為防止氣泡和液滴的干擾，安裝位置要注意，

（1）混相流體的安裝

（a）測量含液體的氣體流量儀表安裝；

（b）測量含氣液體流量儀表安裝

（2）VSF必須保證上、下游直管段有必要的長度。

（a）一個90o彎頭；

（b）同心擴管；

（c）同心收縮全開閥門；

（d）不同平面兩個90o彎頭；

（e）調節閥半開閥門；

（f）同一平面兩個90o彎頭

（3）傳感器與管道的連接如圖，在與管道連接時要注意以下問題。

1）上、下游配管內徑D與傳感器內徑D`相同，其差異滿足下述條件：0.95D≤D`≤1.1D。

2）配管應與傳感器同心，同軸度應小于0.05D`。

3）密封墊不能凸入管道內，其內徑可比傳感器內徑大1～2mm。

4）如需斷流檢查與清洗傳感器，應設置旁通管道如圖19所示。

5）減小振動對VSF的影響應該作為VSF現場安裝的一個突出問題來關注。首先在選擇傳感器安裝場所時盡量注意避開振動源。其次采用彈性軟管連接在小口徑中可以考慮。第三，加裝管道支撐物是有效的減振方法。