LUGB-DN80涡街流量计特点和局限性

一、特  点

涡街流量计发展速度之快、应用范围之广是不少流p量仪表所不及的。究其原因，还是由它自身的特点所决定的。

涡街流量计的主要特点如下：

    1．输出与流体流速成正比的脉冲信号，不存在零漂问题

    在诸多流量仪表中，有不少仪表输出的是模拟信号，如差压流量计、浮子流量计、电磁流量计、靶式流量计等。这类仪

表输出信号存在着零点漂移，会给流量测量带来误差，特别是在小流量状态，零漂对测量精度的影响是不可小视的。上述几

种流量计中，除电磁流量计外，其他流量计的流量特性还是非线性的。这种非线性给仪表带来的问题是，当低量程时，测量

精度和检测灵敏度难以提高，仪表的量程比难以扩大。

    2．无可动部件，可靠性高

    在流量计中，运动的测量部件，无疑是其薄弱环节。运动部件的磨损，使仪表系数改变，不仅降低了测量精确度，也缩

短了仪表的寿命。在寿命期内，为了保持测量精度，必须经常对仪表进行标定。标定周期短，是有可动部件流量计的又一缺

点。对被测介质的清洁度要求较高，仪表应用范围受到限制。而涡街流量计无可动部件，提高了它的可靠性。

    3．测量工作状态体积流量，对流体的物性变化不敏感

    在一定的雷诺数范围内，旋涡分离的频率仅与流体工作状态下的体积流量成正比。而对被测流体压力、温度、粘度和组

分变化不敏感。因此，在几何相似和动力相似条件下，

涡街流量计可用一种典型介质（如水或空气）标定，就可确定它的仪表系数，并可在其他介质中使用。涡街流量计的这一特点，对生

产厂和用户都会提供很大的方便。对用于高压气体的涡街流量计，使用常压条件下标定的仪表系数，用户可以放心，生

产厂不必为没有高压标定设备而忧虑；用于气体的涡街流量计，也可在水流量标准装置中校验，提高标定精确度。涡街流量计

这一特点，为它实现干标定、发生体标准化提供了有利的条件。

    4．量程范围较宽

    大多数涡街流量计，在雷诺数为2×l04~7×l06范围内，可具有较好的线性度，按这个雷诺数范围计算，涡街流量计最

大量程比可达300：1以上。由于检测元件的灵敏度、仪表的压力损失和其他方面的限制要达到这么高的量程比是非常困难的。

但大多数的涡街流量计的量程比可达到10：1以上，有的可达到20:1甚至30:1。而其他的流量计如差压流量计，却没有这么宽

的量程范围。

    5．测量精确度较高

    涡街流量计属测量精确度中等偏上的流量计，通常测量液体的精确度为±0.50/0~±1010，测量气体的精确度为±1％~±

1.5%，这种精确度比涡轮流量计、科氏力质量流量计低，但与传统的差压流量计、浮子流量计相比，测量精确度较高。

    6．结构简单，安装方便

    7．适用于多种介质

    涡街流量计可测量液体、气体和蒸汽流量。不少流量计不具备这一特点。例如电磁流量计只可用于导电液体，对电导率

很低的化工介质、油和气体，不能测量；容积式流量计可测量液体、气体，但不能测量蒸汽。

    8．压力损失较小

    涡街流量计与孔板流量计相比，压力损失小，仅为孔板的1/4～l/2。 9．安装方式灵活

  除个别类型（例如振动体式）外，根据现场工艺管道的不同，可水平、垂直和不同角度倾斜安装。涡轮流量计、容积式流量

计则不可能这么灵活。

  10．结构形式多样

  测量中小管径流量时，可选用满管式涡街流量计；测量大口径管道流量时，可选用插入式涡街流量计。

    11．实现干标定的条件优

    以上的第1~4条优点，成为涡街流量计的干标定有利的条件。

    12．采用了多种检测技术，充分利用了各种检测技

术的优点

    在所有流量计中，涡街流量计可采用的检测技术是最多的，热敏、力敏、超声、光电、磁电等检测技术几乎都被采用，这

样就可以充分发挥不同检测技术的优点。对于不同的流体、不同的工作条件、不同的测量要求，可选用不同的检测技术，这

是其他类型流量计无法与之相比的。

    一、局限性

    任何流量计都不可能十全十美，涡街流量计也不例外。在充分介绍了它的优点之后，我们再来说说它的不足和局限性，

这样便于我们在选用流量计时，做到扬长避短，减少盲目性。

    1．对上游直管段的要求

    涡街流量计是一种典型的速度式流量计，旋涡分离的稳定性受发生体上游流场畸变、旋涡流等影响，所以安装仪表应根

据上游阻流件的不同形式，配备不同长度的上、下游直管段，或安装流动调整器，为涡街流量计提供良好的流场条件，消除

流场对仪表的不利影响。与其他速度式流量计（涡轮、电磁、超声流量计）相比，涡街流量计对上游直管段长度要求并不比它们低；

与同属流体振动式流量计的旋进旋涡流量计和射流流量计相比，它对上游直管段长度的要求还要高一些。

    2．下限流量不能太低

    涡街流量计的下限流量受两个条件制约：

    (1)雷诺数影响。大多数涡街流量计的下限雷诺数为(1~2)×l04，只有当仪表工作在下限雷诺数以上区域时，斯特

劳哈尔数Sr或仪表系数K)才进入平直段，仪表也才进入线性工作区域，否则会产生非线性误差。在粘度高、口径小的工作

条件下工作的涡街流量计，下限流量不能太低。

    (2)检测元件灵敏度的限制。旋涡强度越强，对信号检测越有利。而旋涡强度与流速平方成正比的，所以在量程下限的

低速区，旋涡信号很微弱，能否有效地检测出旋涡信号，取决于检测元件的灵敏度。

    受以上两方面因素的制约，涡街流量计的下限流速不能太低。一般情况下，测量液体流量时，下限流速为0.3~0.5m/s;

测量气体时下限流速为3~5m/s。

    3．测量管道振动影响

    管道振动对涡街流量计工作造成的影响，表现在两个方面：

    (1)振动对旋涡稳定分离有一定的影响。涡街流量计是流体振动流量计，当工作管道振动较强，且振动方向与发生体相

垂直，振动频率与旋涡频率相同或相近时，对旋涡稳定分离就会产生影响。

    (2)振动对力敏检测元件的影响

    采用力敏检测元件的涡街流量计，力敏检测元件的灵敏度不能太低．，因为灵敏度低了不能保证下限流量时的灵敏度。如

果当管道振动产生的力，达到或超过旋涡分离产生的力时，振动力对检测元件的正常工作就会造成干扰。

    对不同类型的检测技术，振动的影响程度是不同的。采用检测流速局部变化方式的涡街流量计（如热敏式、超声式涡街流

量计），受振动影响要小一些。而采用力敏检测方式的涡街流量计受振动影响要大一些。其中应力式涡街流量计对振动的敏感

性强。近些年来，各制造厂商对涡街流量计的抗振性能都采取了不少有效措施，取得了一定成效。

  4．仪表系数偏低

  与其他脉冲输出型流量计相比，涡街流量计的仪表系数K较低，且随仪表测量管径D的增大，仪表系数K近似以直径比

的3次方速率下降。从表可以看出。表通径与系数K的关系

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┃公称通径/mm            l    15     ┃   25   ┃    40   ┃   50    ┃   80    ┃   100     ┃    150        ┃   200     ┃ 250        ┃ 300    ┃

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┃仪表系数K/L--1                376 ┃ 68.6  ┃ 18.7   ┃ 8.95   ┃ 3.33   ┃ 1.43      ┃ 0.441        ┃ 0.  185  ┃  0.0966  ┃0.0563┃

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    由于仪表系数K随测量管径D的增大，而急剧下降。所以随着管径的增大，对于相同流速，仪表输出信号的频率也大幅

度下降。因此，满管式涡街流量计的通径不宜过大，一般多在300mm以下。

    5．应用于量程上时应注意的问题

    (1)测量液体流量，在量程上时，应注意避免出现气穴现象。特别是测量静压低、高饱和蒸气压液体时，尤其应注意

防止气穴现象的产生。

    (2)测量气体流量，其上限受气体压缩性的影响。一般量气体时，流速应小于0.2马赫数。

    6．不宜测量混相流和脉动流

    混相流和脉动流对涡街流量计的影响，还缺少理论和实践经验，虽然有些关于测量混相流方面的试验，但还处于探索阶

段，尚未进入实用。

    7．历史较短，理论基础和实践经验不足

    涡街流量计的历史较短，还有很多工作有待继续深入，不断探索，不断充实。

    综上所述，对于涡街流量计来说，产生强烈稳定的卡曼涡街是基础。采用各种检测技术，在各种复杂的工作条件（高温、腐蚀、振动等）下，把微弱的信号有效地检测出来，是扩大仪表

应用范围的前提。通过信号处理电路，从各种噪声和干扰中把旋涡信号提取出来，是提高仪表性能的重要环节。