知识分享丨涡街流量计的原理

涡街流量计是基于“卡门涡街”流体力学原理设计的速度式流量计，用于测量封闭管道中气体、液体及蒸汽等单相流体的体积流量。下面我们来了解一下涡街流量计的原理。

一、核心原理：卡门涡街效应

当流体以一定速度流过非流线型阻流体（即旋涡发生体）时，会在其下游两侧交替地分离出规则的两列旋涡。这种有规律的、旋转方向相反的旋涡阵列，便被称作“卡门涡街”。

旋涡分离的频率（即单位时间内产生的旋涡对数）与流体的流速成正比，与旋涡发生体的特征宽度成反比。这一关系可用以下公式表示：

f=St×v/d

其中：

f为旋涡分离频率（Hz）；

St为斯特劳哈尔数，是一个无量纲常数，在较宽的雷诺数范围内基本保持稳定；

v为流体的平均流速（m/s）；

d为旋涡发生体的特征宽度（m）。

二、工作流程：从旋涡到信号

涡街流量计的工作过程，是一个将流体动能转换为可测量电信号的精密过程。

旋涡的产生：流体流经精心设计的旋涡发生体（如三角柱、梯形柱），在其后方自然形成交替分离的卡门涡街。

频率的检测：通过封装在发生体内部或后方的压电传感器或电容传感器，检测旋涡分离时产生的交变压力或频率信号。每个旋涡的产生都会引起一个特定的压力波动，传感器将此物理变化精准捕获。

信号的转换与输出：检测到的微弱电荷信号经过前置放大器处理后，转换为与旋涡频率成比例的脉冲信号或标准电流信号（如4-20mA）。此信号最终被传送至流量积算仪或控制系统，通过计算即可得到瞬时流量和累计流量。

三、技术特点与优势

结构坚固，无运动部件：测量元件内部无可动部件，这使得仪表可靠性高，使用寿命长，维护量小。

适用介质广泛：同一台仪表可测量饱和蒸汽、过热蒸汽、各种气体（如空气、氧气、天然气）及低粘度液体，通用性强。

测量精度高，范围度宽：在规定的雷诺数范围内，精度通常可达±1.0%R，且能在较宽的流量范围内保持测量稳定性。

输出信号与流量成正比：仪表输出的脉冲信号或频率信号仅与流速相关，不受流体温度、压力、密度变化的影响，为后续的温压补偿创造了理想条件。

技术的生命力在于对基本原理的深刻掌握与持续创新。我们应该基于对涡街原理的深入理解，致力于优化传感器的灵敏性与抗干扰能力，确保在复杂的现场工况下，依然能够提供稳定、可信的流量数据，为用户的智能化管理奠定坚实的测量基础。

审核编辑 黄宇