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渦街流量計的應用問題
一、渦街流量計的原理
1、渦街流量計的測量原理在于：卡門渦街的漩渦個數與流量呈簡單的線性正比關系，通過對卡門渦街的漩渦計數，即可得到流量。
2、流量計銘牌上給出的儀表系數的含義在于：？？個漩渦＝1m3。
二、渦街流量計的原理特點
1、在寬廣的雷諾數范圍之內，儀表系數不變，構建高精度的基礎，因此：
（1）可氣液通用
（2）無需實液標定：采用任何可測流體標定結果，可直接用于實際測量，無需修正
（3）無需對流體特性進行修正，即可高精度測得工況體積流量。
2、量程比僅限于雷諾數范圍以及精度等級的要求，可實現數百比一的量程比
3、數字式原理，可獲得極低的重復性誤差
4、低壓力損失，具備優良的節能效力
三. 渦街流量計的構成
1、流通管（流量計本體）及渦街發生體——用于產生穩定度最高的兩列交差排列的漩渦列，即卡門渦街。
2、傳感器——將漩渦轉換成電信號.
3、信號處理系統——對傳感器信號進行處理，剔除各類干擾信號，識別出漩渦個數
4、信號的變送部份——將流量信號變換為標準信號（如4~20mA、Hart、FF），向其他設備（如DCS）傳送流量數據。
（渦街流量計的構成）
四. 渦街流量計的原理性限制：
1、必須能產生卡門渦街，且斯特羅哈爾數的變化低于標稱的精度等級。因此，流場必須為紊流場，即流體雷諾數須大于2300，因此限定渦街流量計不可用于黏稠液體。通常，對于粘度超過10cP的液體須核算雷諾數。
五. 渦街流量計實際產品的選用限制
1、振動干擾問題
（1）原理
a. 為保證傳感器在工業現場應用中必須的耐污性能、耐高低溫性能、長期可靠穩定等重要指標，曾經使用的熱敏式、磁敏式、激光尾流檢測式、超聲波尾流檢測式等方式被普遍放棄，采用力敏方式進行旋渦重復頻率的檢測成為首選方式，卻因此導致傳感器同時對機械振動敏感。
b. 工業現場無處不在的機械振動，在頻譜范圍、幅度特性等方面與渦街信號無特征差異，難以區分，并且，常與渦街信號共有侵入途徑。
c. 當流量信號降低到與振動干擾信號幅度相當時，渦街流量計將干擾信號或干擾信號與流量信號的混合信號誤識為流量信號，呈現數字信號特有的“崩潰”現象，使得流量測量呈現極大誤差甚至還會連流量變化趨勢都不能反映，完全不能使用。
d. 由于漩渦升力的強度與流體流速的平方成正比，同時與流體密度成正比，流速越低、流體密度越低，流量信號越為微弱，振動干擾影響愈為強烈。
e. 如欲測量低流速的低壓氣體流量，渦街流量計的傳感器靈敏度必須與麥克風相當，此時，即使是人已很難感受的機械振動所產生的干擾信號，強度往往已超過流量信號，致使測量失敗。
f. 渦街流量傳感器對機械振動敏感的問題，令其應用范圍大為減少，對于抗振能力低于0.5g的產品，在進行液體流量檢測時，如流量高于0.6m/s，振動不強烈，基本可以運行良好，而在進行氣體流量檢測時，常因氣體密度低，漩渦升力微弱，低于15m/s的流量信號很容易淹沒在各類干擾之中，將難以識別。
（2）表現
a.零點不穩，無流量，有指示
不同于差壓式流量計、電磁流量計、科氏力質量流量計、超聲波流量計等模擬式流量計，渦街流量計原始信號本源上是數字式，是通過識別漩渦的有無，進而對漩渦進行計數得到流量，單位時間內的漩渦數量代表瞬時流量，因此小流量對應的渦街流量信號是低頻信號，而非簡單的小信號，而振動干擾卻未必是低頻，通過小信號截除的方式基本不能消除零點不穩。
（圖2：振動干擾下，半水煤氣總管“渦街信號”，管徑2200mm）
（圖3：高分辨率干擾信號頻譜識別及抑制系統從圖2信號中提取到的真正渦街信號，流速低至0.25-1m/s）
由于渦街信號的強度與流速的平方成正比關系，有效的處理方式是通過降低信號增益（即降低渦街流量計的靈敏度），將強度與干擾信號相當的流量信號與干擾信號一同舍棄，以保證零點的穩定，但將直接導致測量下限升高。
b.測量下限過高，有流量，無指示
為維持零點，須通過降低信號增益（即降低渦街流量計的靈敏度），將強度與干擾信號相當的流量信號與干擾信號一同舍棄，但是如果抗振動干擾的能力不足，很容易出現常用流量時的流量信號依舊弱于振動干擾信號，為維持零點抑制干擾，導致流量信號一并被抑制，流量計測量下限超過實際流量，產生“有流量，無指示”的現象，致使測量失敗。
不同于差壓式儀表，限于卡門渦街穩定性的基本原理，以及產品國標中對于壓力損失的限定，基本不能通過改變結構、尺寸來改善測量下限。
（典型的“有流量，無指示”現象）
c.測量誤差嚴重，甚至連流量變化的趨勢也不能反應
誤將振動干擾識別為渦街信號，流量計給出的示值正比于干擾信號頻率，與實際流量無關，常表現為：流量變化，而示值不變，測量失敗。
誤將振動干擾信號與流量信號的混合信號識別為渦街信號，流量計給出的示值產生無法預計的誤差。常見的變現是：流量計示值劇烈波動。
（包絡線含流量信息，其他為干擾）
2、量程比問題
（1）選用渦街流量計的重要原因在于：優于差壓式流量計的量程比，而量程比直接來源于更低的測量下限，以及更高的測量上限。
a.抗振能力直接制約測量下限
小流量時渦街信號微弱，極易與干擾混淆，甚至湮沒在干擾信號之中，提高抗干擾能力是解決問題的唯一途徑。渦街流量計的干擾信號主要來源于機械振動及電磁干擾，其中，電磁干擾因其侵入途徑異于渦街信號，易于消除。（值得一提的是：由于特定的背景環境，國產渦街流量計在抗電磁干擾方面普遍優于進口產品）而振動干擾因其侵入途徑、信號特征與渦街信號相同，難于分辨，渦街的干擾問題核心依舊是振動干擾。
影響渦街流量計測量精度的斯特羅哈爾數的穩定性受限于雷諾數，在現場，主要的影響來源于流體粘度，而非流體密度、流速，擔心低密度、低流速氣體不能產生渦街的想法是不正確的，對于大多數管徑的工業管道，氣體因粘度極低，即使在極低流速（如0.2m/s），雷諾數依舊遠超渦街流量計的要求。低粘度液體因其高密度，也同樣易于滿足渦街流量計對雷諾數的要求。
b.傳感器強度及信號處理系統帶寬制約測量上限
由于漩渦升力與流體流速的平方呈正比，隨流速升高，渦街流量計傳感器受力急劇上升，流速提高30倍，傳感器受力將提升900倍，渦街信號的這種基本特征顯然要求傳感器在具備極高靈敏度的同時，必須具有足夠強度，確保安全。但傳感器的高強度又難于兼顧小流量所需的高靈敏度，更大的破壞還來源于高頻渦街導致傳感器共振，致使傳感器性能衰竭甚至斷裂，威脅下游設備的安全。直接限制渦街流量計的測量上限。
量程比也直接受限于信號處理系統的帶寬，為實現4～20mA兩線制標準，必須嚴格限制電子線路耗電，而電子線路耗電與帶寬密切關聯，進一步限制渦街流量計的測量上限。
隨流速升高，流動噪音隨之增高，漩渦列的穩定度隨之下降，渦街流量計漏計漩渦的比例大幅升高，產生“漏波”現象，表現為：流速超過產品上限時，流量越大、指示越小的“倒走”現象，測量失敗。
（2）現場實踐表明：抗振能力低于0.5g的渦街流量計，在實際應用中，測量下限通常還達不到標準孔板的水平，靠上限的優勢取得優于差壓式流量計的量程比，常需承擔傳感器斷裂、流量計示值“倒走”的風險，難于實現期待的量程比。
（3）從制造商的產品樣本及第三方檢定證書數據很容易發現：寬量程比的渦街流量計，必然具備優良的抗振能力。
（4）渦街流量傳感器不同于差壓式儀表，限于卡門渦街穩定性的基本原理，無法通過改變結構、尺寸來進行測量范圍的遷移，每種管徑規格渦街流量計的流量可測量范圍完全依賴量程比范圍。
（5）正因限制渦街流量計量程比的因素復雜，市場產品差異巨大，多數產品量程比在5~10 : 1，高端進口產品基本在15～17 : 1，距離選擇渦街流量計的初衷依舊存在明顯不足。
3.其他選用問題
a.直管段長度的需求：包括進口產品在內的絕大多數渦街流量計，對于所需直管段長度的描述來源于廢止的孔板標準，缺乏依據，實際應用中，宜謹慎甄別。由于大多數渦街流量計采用的是單根“三角柱”渦街發生體，對于直管段的實際要求如存在明顯差異，缺乏依據。
b.冗余結構的渦街流量計，可能精度及穩定性明顯下降，與選用的初衷背道而馳，宜要求第三方檢定。
c.檢測低溫（如LNG）、高溫（如水蒸汽）的渦街流量計，往往存在傳感器靈敏度快速衰落、甚至壽命過短的問題，不實的耐高溫指標聲明普遍存在，即使是進口產品。
d.接液材質、法蘭標準、通訊接口等其他非渦街流量計特有性能指標，參考樣本選擇即可。