基尔中国 涡街流量计运行中的有关知识

一、工作原理与核心特性

1. 基本工作原理

涡街流量计的核心原理是卡门涡街现象：当流体以足够大的流速流经垂直于流体流向的非流线形柱状体时，在柱状体两侧会交替产生有规则的旋涡列，旋涡的分离频率与流体的流速成正比，与柱状体迎流面宽度成反比。数学表达式为：

f = St × v / d

其中：

f：漩涡频率（Hz）

St：斯特罗哈尔数（无量纲常数，通常在0.17左右）

v：流体的平均流速（m/s）

d：柱状体的迎流面宽度（m）

通过检测旋涡频率f，即可计算出流体流速v，进而得到体积流量。

2. 核心特点

优点：

无可动部件，结构简单牢固，可靠性高，维护量小

量程比宽：液体可达1:15，气体可达1:30

压力损失小，约为孔板流量计的1/2～1/4

测量精度高：液体±1.0%R，气体/蒸汽±1.5%R

输出与流量成线性关系的电信号，便于传输、联网

安装简便，管道口径范围广（DN15-DN300）

工作温度范围宽：-40℃～+350℃

局限性：

对流速分布变动及脉动流敏感，影响测量精度

需要上下游直管段（通常上游20D，下游5D）

检测原件被沾污后影响精度，需定期清洗

耐振性较差，应尽量减小振动影响

不适用于低雷诺数（<2×10⁴）或高粘度流体

二、适用介质与工况条件

1. 适用介质范围

气体：压缩空气、氮气、氧气、天然气等

液体：水、润滑油、轻质燃料油、化工非腐蚀性液体

蒸汽：饱和蒸汽、过热蒸汽

特别注意：涡街流量计不适用于以下介质：

含有固体颗粒或悬浮物较多的流体

高粘度油类（如重油）

电导率极低的介质（与电磁流量计不同，涡街不受电导率影响）

脉动流（如罗茨式鼓风机、往复式水泵产生的流体）

2. 工况条件要求

雷诺数范围：正常工作范围为2×10⁴～7×10⁶

流速范围：

气体：5～50m/s

液体：0.5～7m/s

蒸汽：需根据温度压力确定

温度范围：

常温：-25℃～100℃

中温：-25℃～150℃

高温：-25℃～250℃（部分型号可达350℃）

压力范围：1.6MPa、2.5MPa、4.0MPa（根据型号不同）

三、安装与使用关键要点

1. 安装位置选择

避免强电设备、高频设备、强开关电源设备的影响

避开高温热源和辐射源的直接影响

尽量减少振动，若必须安装在振动管道上，需在上下游2D处加设管道紧固装置

优先选择室内安装，室外安装需做好防水措施

2. 管道安装规范

直管段要求：上游20D，下游5D（D为管道内径）

气体/蒸汽测量：

优先采用垂直管道安装，利用重力避免流体储积

水平安装时需将管段抬高，形成自然排水坡度

液体测量：

必须保证管道满管，垂直安装时流体应自下向上流动

水平安装且流体向下流动时，需将下游管道抬高，形成液封结构

严禁混相流：涡街流量计仅适用于单一相态介质（纯气体、纯液体、纯蒸汽）

3. 电气安装要求

信号传输线应采用屏蔽电缆，防止外部感应噪声

传输电缆不能靠近强电磁设备，不允许与动力线平行布置

流量计和变送器应有可靠接地，防爆地线不得与强电系统保护接地共用

电气接口处应将电缆线弯成U形，避免水顺着电缆线进入放大器壳内

四、维护与故障处理

1. 定期维护要点

每月"三看"检查：

一看输出电流：观察4-20mA输出是否存在异常波动

二看仪表系数：与初始标定值对比，确认偏差是否在允许范围内

三看过程曲线：流量波动趋势是否与工艺变化相符

每季度检查：

探头清洁维护：使用软布或专用清洁工具轻轻擦拭表面积垢

密封系统检查：检查法兰密封面是否存在泄漏迹象

年度保养：

探头深度清洗：使用专用清洗剂彻底清除顽固污垢

零点校准：在管道完全排空状态下进行零点标定

电气系统检测：全面检测电缆绝缘电阻（应>100MΩ）

2. 常见故障及解决方法

管道中有流量，但流量显示为0：

检查小流量切除值设定是否过大

检查传感器是否损坏或被污垢阻塞

检查放大器是否正常工作

管道中无流量，但显示值在变化：

检查是否存在外部振动干扰

检查接地是否良好

检查是否有电磁干扰

液晶显示屏显示异常：

检查电源是否稳定

检查信号线是否接触良好

检查环境温度是否超出工作范围

小流量工况下信号不稳定：

早期预警信号，表明探头可能积垢

建议立即安排清洁维护，而非等待定期校准

五、产品类型与选型建议

1. 主要产品类型

一体化涡街流量计：传感器与转换器集成，安装简便

智能型涡街流量计：带温压补偿功能，可测量质量流量

插入式涡街流量计：适用于大口径管道（DN150-DN2000）

电池供电型：采用微功耗技术，锂电池供电可运行一年以上

温压补偿一体型：配备温度/压力传感器，可测量标况体积流量和质量流量

2. 选型关键考虑因素

流量范围：应将常用流量控制在涡街可测范围的中上部

管道口径：根据实际管道尺寸选择，避免过大缩径或扩径

介质特性：明确介质类型、温度、压力、粘度等参数

精度要求：根据工艺需求选择合适的精度等级（1.0级、1.5级）

安装环境：考虑温度、湿度、振动、防爆等环境因素

输出信号：选择适合的输出方式（脉冲、4-20mA、HART等）

六、高级应用与技术发展

1. 温压补偿技术

带温压补偿一体型涡街流量计可直接测量气体介质的温度和压力，从而显示气体的标况体积流量

饱和蒸汽测量时，可直接测量温度并计算出压力，显示饱和蒸汽的质量流量

无需温度压力补偿即可直接测量蒸汽、空气、气体、水、液体的工况体积流量

2. 技术发展趋势

抗振动技术：采用FFT频谱分析信号处理技术，提高低流量下限（液体0.2m/s）

变径整流器：如LGZ变径整流器，具有整流、提高流速及改变流速分布多重作用

数字化功能：支持远程监控与自动化控制系统接入

AI算法应用：未来将融合AI算法实现自学习调节和故障诊断

涡街流量计作为现代工业流量测量的重要工具，正确理解其工作原理、严格遵循安装规范、定期进行维护保养是确保其长期稳定运行的关键。在实际应用中，应根据具体工况条件选择合适的型号和配置，避免因选型不当或维护不足导致的测量误差和设备故障，从而为工业生产提供准确可靠的流量数据支持。