渦街流量計在液體測量中是一種廣泛應用、精度較高且可靠性好的流量測量儀表。其工作原理基于卡門渦街效應，非常適合測量各種清潔、低粘度的液體流量。

以下是渦街流量計用于液體測量的關鍵信息、優勢和需要注意的事項：

工作原理

1. 旋渦發生體：?在管道中心放置一個非流線型的旋渦發生體（通常是三角柱、梯形柱或T型柱）。

2. 渦街形成：?當液體流經旋渦發生體時，會在其下游兩側交替地分離出旋轉方向相反、排列規則的雙列旋渦（卡門渦街）。

3. 頻率檢測：?旋渦分離的頻率?f?與流體的平均流速?v?成正比，與旋渦發生體的特征寬度?d?成反比。關系式為：f = St * v / d，其中?St?是斯特勞哈爾數（在一定雷諾數范圍內為常數）。

4. 流量計算：?檢測元件（通常是壓電晶體、電容式或熱敏式傳感器）感知旋渦產生的周期性壓力或速度變化，并將其轉換為電脈沖信號。通過測量脈沖頻率?f，結合管道截面積?A?和儀表系數?K（由標定得到），即可計算出體積流量?Qv = f / K。知道流體密度后，也可以計算質量流量。

在液體測量中的優勢

1. 測量范圍寬（量程比大）：?通常可達 10：1 或更高（好的儀表可達 20：1 甚至 30：1），既能測量小流量，也能測量大流量。

2. 精度較高：?在標定的流量范圍內，精度通常可達 ±0.5% R ~ ±1% R，甚至更高（±0.2% R），重復性很好。

3. 結構相對簡單，無可動部件：?旋渦發生體和傳感器固定，維護量小，可靠性高，使用壽命長。

4. 適用管徑范圍廣：?從小口徑（DN15, DN25）到大口徑（DN300 甚至更大）都有應用。

5. 壓損適中：?相對于孔板流量計，渦街的永久壓損較小，運行能耗較低。

6. 輸出脈沖信號：?抗干擾能力強，易于與數字系統（如DCS, PLC）連接，方便累計計量。

7. 適用介質廣：?理論上適用于所有單相、均質的牛頓流體。在液體測量中，尤其適用于水（冷水、熱水）、溶劑、石油產品（柴油、輕質原油）、化工液體（低粘度）、食品飲料、低溫液體（液氮、液氧）等。

用于液體測量的關鍵注意事項

1. 雷諾數范圍：?渦街流量計要求流體處于充分發展的湍流狀態。對于液體，最低雷諾數?Re?通常需要?> 20, 000（具體看廠家標定，有些下限可到 10,000 或更低，但精度和線性度會下降）。低于此值，斯特勞哈爾數?St?不再是常數，測量精度會顯著降低甚至失效。

   • 影響：?高粘度液體（如重油、糖漿）或極低流速時，雷諾數可能過低。

   • 對策：?選擇合適管徑確保流速在有效范圍內；考慮使用其他原理儀表（如科里奧利質量流量計）測量高粘度液體。

2. 液體粘度：?粘度直接影響雷諾數。

   • 影響：?粘度越高，達到有效測量所需的最低流速就越高。一般渦街適用于粘度?< 10 cP?的液體。對于粘度更高的液體，需要非常仔細地核對廠家提供的粘度-雷諾數-最小流量曲線。

3. 氣泡和氣穴：

   • 氣泡：?液體中夾帶的氣泡會干擾旋渦的穩定形成和檢測，導致測量不準或信號丟失。

   • 氣穴：?如果管道壓力過低，液體流經旋渦發生體時局部流速過高導致壓力低于飽和蒸汽壓，會產生氣穴（空化）。氣穴會損壞發生體，產生巨大噪聲和振動，并嚴重干擾測量。

   • 對策：?確保被測液體是單相的（無夾帶氣）；安裝時保證儀表下游有足夠背壓（通常要求儀表出口壓力?P2 > 2.5ΔP + 1.25Pv，其中?ΔP?是儀表壓損，Pv?是液體在工作溫度下的飽和蒸汽壓），或選用耐氣蝕設計的特殊發生體。

4. 振動干擾：

   • 影響：?管道或環境的機械振動頻率如果接近渦街頻率，會被傳感器誤檢測為流量信號，導致測量錯誤。

   • 對策：?選擇抗振動設計好的傳感器（如差動式檢測）；在流量計前后管道加裝堅固支架；使用柔性管接頭隔離振動源；選擇安裝位置遠離泵、壓縮機等振動設備；儀表內置數字信號處理（DSP）技術過濾振動噪聲。

5. 安裝要求：

   • 直管段：?對上下游直管段長度有嚴格要求（通常上游 10D - 20D，下游 5D，D 為管徑），以保證流場充分發展、速度分布對稱穩定。具體長度取決于上游阻流件類型（閥門、彎頭、變徑等），務必遵循廠家說明書。不足的直管段是現場測量不準最常見的原因之一。

   • 管道支撐：?儀表本體和前后管道需要良好支撐，減少應力、振動和位移。

   • 流向：?必須保證流向與流量計殼體標記方向一致。

   • 滿管：?液體測量必須保證管道完全充滿。水平安裝時，建議傳感器在管道側面（避免氣泡聚集在頂部或雜質沉淀在底部）。

   • 接地：?良好接地對于防止電噪聲干擾信號非常重要。

6. 液體密度變化：?渦街輸出的是體積流量。如果需要質量流量，需要額外配備密度計（如在線密度計）或根據溫度、壓力進行密度補償（需要知道流體的 PVT 關系）。

7. 磨損和堵塞：?對于含有固體顆粒或易結垢、結晶的液體，旋渦發生體和檢測探頭可能被磨損、附著或堵塞，影響測量精度和壽命。需要選擇耐磨材質、特殊結構（如可更換發生體）或考慮其他類型流量計（如電磁流量計）。

選型要點（針對液體）

1. 介質特性：?明確液體種類、溫度、壓力、粘度、密度、清潔度（有無顆粒、纖維）、腐蝕性、是否易結垢/結晶/聚合。

2. 流量范圍：?確定最小、常用、最大流量（體積或質量）。確保常用流量在儀表量程的 1/3 - 2/3 左右為最佳，并校核最小流量是否滿足雷諾數要求。

3. 管道條件：?管道尺寸（口徑）、材質、安裝方向（水平/垂直/傾斜）、上下游阻流件情況、可用的直管段長度。

4. 過程條件：?工作溫度、工作壓力、允許壓損。

5. 輸出與通信需求：?脈沖輸出、4-20mA 模擬輸出、是否需要現場顯示、HART、PROFIBUS PA/DP、Modbus、FF 等總線通信。

6. 防爆與防護等級：?根據安裝環境選擇相應的防爆認證（如 Ex d, Ex ia）和外殼防護等級（IP67, IP68）。

7. 振動環境評估：?現場振動情況是否嚴重。

總結

渦街流量計是液體流量測量的主力軍之一，尤其在水、低粘度油品、化工液體等領域應用廣泛。其量程比寬、精度好、可靠性高、維護量小的優勢非常突出。成功應用的關鍵在于：

• 確保被測液體是清潔、單相、低粘度的牛頓流體。

• 保證足夠的雷諾數（>20,000）。

• 嚴格滿足直管段安裝要求。

• 有效避免氣泡和氣穴。

• 處理好管道振動干擾。

在滿足其適用條件的前提下，渦街流量計能為液體流量測量提供穩定、可靠、精確的解決方案。在選型和應用前，務必仔細評估工況條件并與可靠的儀表供應商充分溝通。