涡街流量计在石油化工行业中的应用

　　涡街流量计 ( Vortex Street Flowmeter，简称 VSF) 自 20 世纪 70 年代在工业上应用以来，由于它具有一些突出的特点，受到用户欢迎，并得到迅速发展。但在实践中经常会出现一些预料不到的问题，这就是用户对涡街流量计存在一些疑虑的的原因，它亟需探索解决。

　　1 涡街流量计的测量原理

　　在流体中设置旋涡发生体 ( 阻流体) ，从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡，这种旋涡称为卡曼涡街，如图 1 所示。

　　旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列。设旋涡的发生频率为 f，被测介质来流的平均速度为 U，旋涡发生体迎面宽度为d，表体通径为 D，根据卡曼涡街原理，有如下关系式:

　　K 除与旋涡发生体、管道的几何尺寸有关外，还与斯特劳哈尔数有关。斯特劳哈尔数为无量纲参数，它与旋涡发生体形状及雷诺数有关。

　　图 2 所示为圆柱状旋涡发生体的斯特劳哈尔数与管道雷诺数的关系图。由图 2 可见，在 ReD= 2 × 104～ 7 × 106范围内，Sr 可视为常数，这是仪表正常工作范围。当测量气体流量时，涡街流量计的流量计算式为:

　　由式 ( 4) 可见，涡街流量计输出的脉冲频率信号不受流体物性和组分变化的影响，即仪表系数在一定雷诺数范围内仅与旋涡发生体及管道的形状尺寸等有关。但是作为流量计在物料平衡及能源计量中需检测质量流量，这时流量计的输出信号应同时监测体积流量和流体密度，流体物性和组分对流量计量还是有直接影响的[1]。

　　2 涡街流量计的主要优点

　　( 1) 涡街流量计结构简单，安装维护方便 ( 与节流式差压流量计相比较，不需要导压管和三阀组等，在设计过程中无需考虑伴热、密闭排放以及引压所需要考虑的一系列问题) ;

　　( 2) 输出为脉冲频率，其频率与被测量流体的实际体积流量成正比，它不受流体组分、密度、压力、温度的影响;

　　( 3) 量程比宽，可达 10∶1 或 20∶1 ( 适用于工艺介质流量变化范围较大) ;

　　( 4) 压损小 ( 约为孔板流量计 1/4 ～ 1/2) ，无可动部件，可靠性高;

　　( 5) 精确度为中上水平，可适用液体、气体和蒸汽。

　　3 涡街流量计的选型

　　根据 SH 3005 -1999 《石油化工自动化仪表选型设计规范》中规定涡街流量计的选用，应符合下列规定[2]:

　　( 1) 洁净气体、蒸汽和液体的流量测量。

　　( 2) 低流速及粘度大于 20 mPa·s 液体的测量，不宜采用涡街流量计。

　　在工程设计中宜考虑下列情况: