氣體渦街流量計是一種基于卡門渦街效應(yīng)（Kármán vortex street）的速度式流量測量儀表，主要用于測量氣體、蒸汽等單相流體的體積流量或質(zhì)量流量。以下是其詳細(xì)介紹：
一、工作原理
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卡門渦街效應(yīng) 當(dāng)流體（如氣體）流經(jīng)阻流體（如圓柱狀或三角柱形的漩渦發(fā)生體）時，會在其下游兩側(cè)交替產(chǎn)生漩渦（卡門渦街）。漩渦的頻率與流體流速成正比，公式為：\(f = S_r \cdot \frac{v}w6uwssu\) 其中，f 為漩渦頻率，\(S_r\) 為斯特勞哈爾數(shù)（與漩渦發(fā)生體形狀相關(guān)），v 為流速，d 為漩渦發(fā)生體寬度。
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信號轉(zhuǎn)換 漩渦的交替產(chǎn)生會引起局部壓力變化，通過傳感器（如壓電晶體、電容式傳感器）檢測頻率信號，再經(jīng)信號處理模塊轉(zhuǎn)換為流量值。
二、結(jié)構(gòu)組成
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傳感器部分
- 漩渦發(fā)生體：通常為對稱形狀（如圓柱、三角柱），引導(dǎo)流體產(chǎn)生穩(wěn)定漩渦。
- 檢測元件：用于感知壓力或振動變化，常見類型包括壓電式、電容式、熱敏式等。
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轉(zhuǎn)換器部分
- 信號放大與濾波電路，將微弱信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電流（如 4-20mA）、脈沖或數(shù)字信號（如 HART、Modbus）輸出。
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外殼與連接部件
- 材質(zhì)多為不銹鋼或鋁合金，適配不同壓力和溫度環(huán)境；接口形式包括法蘭、螺紋等。
三、主要特點
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優(yōu)點
- 無機械運動部件：可靠性高，維護成本低。
- 測量范圍寬：量程比可達(dá) 1:10~1:15。
- 精度較高：一般為 ±1%~±1.5%（液體），氣體可達(dá) ±1.5%~±2%。
- 耐溫耐壓：可適應(yīng) - 40℃~400℃溫度范圍和高壓環(huán)境（如 16MPa）。
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缺點
- 對直管段要求高：通常需前 10D~20D、后 5D~10D 的直管段（D 為管徑）。
- 低流速下誤差大：流速低于 1m/s 時信號較弱，測量精度下降。
- 易受振動干擾：需安裝在穩(wěn)定管段或采取減振措施。
四、適用場景
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介質(zhì)類型
- 清潔氣體（如空氣、氮氣、氧氣）、蒸汽、低粘度液體。
- 不適合含顆粒、高濕度或易凝結(jié)介質(zhì)。
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行業(yè)應(yīng)用
- 石化與化工：測量天然氣、石油氣、氫氣等。
- 電力與能源：蒸汽流量監(jiān)測、鍋爐效率優(yōu)化。
- 環(huán)保與市政：廢氣排放監(jiān)測、城市燃?xì)庥嬃俊?/li>
- 工業(yè)制造：壓縮空氣、工藝氣體流量控制。
五、選型與安裝建議
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選型要點
- 根據(jù)介質(zhì)溫度、壓力、腐蝕性選擇材質(zhì)和傳感器類型。
- 確認(rèn)管徑、流速范圍及精度要求。
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安裝注意事項
- 確保前后直管段長度，避免彎頭、閥門等干擾。
- 水平或垂直安裝時，需保證漩渦發(fā)生體與流體方向垂直。
- 高溫環(huán)境需使用散熱片或延長管保護傳感器。
六、校準(zhǔn)與維護
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校準(zhǔn)方法
- 實驗室校準(zhǔn)：使用標(biāo)準(zhǔn)流量裝置（如活塞式、音速噴嘴）。
- 在線校準(zhǔn)：通過比對其他儀表或系統(tǒng)平衡法。
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維護要點
- 定期清理傳感器表面污垢，防止堵塞。
- 檢查接線端子是否松動，確保信號傳輸穩(wěn)定。
七、典型型號與品牌
- 國產(chǎn)：無錫優(yōu)量。
- 進(jìn)口：艾默生（Micro Motion 渦街）、橫河（DY 系列）、西門子（SITRANS FUS）。
氣體渦街流量計憑借其非接觸式測量、長壽命和高精度的特點，成為工業(yè)過程控制中廣泛應(yīng)用的流量儀表之一。在選型和使用時，需結(jié)合具體工況優(yōu)化安裝條件，以確保測量準(zhǔn)確性和設(shè)備可靠性。 |
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