2. 涡街流量计选型设计
涡街流量计作为一种新型流量计，80年代中期以来发展较快，它在流量测量方面有着诸多的优点和长处，在现代流量测量中应用越来越广泛。在国内使用涡街流量计进行流量测量也愈来愈得到重视，目前我国已有性能优良并有自主知识产权的产品系列。涡街流量计是基于流体振动发展起来的，根据旋涡的不同，检测方式从热丝式、热敏式逐渐发展了应力式、磁敏式及差动开关电容式、超声波式等。涡街流量计几乎可用于一切可形成旋涡列的场合，不仅可用于封闭的管道，还可用于开放的沟槽。与涡轮流量计相比，涡街流量计没有可动的机械部件，维护工作量小，仪表常数稳定；与孔板式流量计相比，涡街流量 计测量范围大，压力损失小，准确度高，安装与维护简单。但涡街流量计的环境相关参数较多，容易在使用现场被忽略而影响流量计性能的正确发挥。
涡街流量计的原理是在流量计管道中，设置一滞流件，当流体流经滞流件时，由于滞流件表面的滞流作用等原因，在其下游会产生两列不对称的旋涡，这些旋涡在滞流件的侧后方分开，形成所谓的卡门 （Karman）旋涡列，两列旋涡的旋转方向是相反的，卡门从理论上证明了当h/L=0.281（h为两旋涡列之间的宽度，L为两个相邻旋涡间的距离）时，旋涡列是稳定的雷诺数Re是表征粘性流体流动特性的一个无量纲数，其物理意义是流体流动的惯性力与粘滞力的比值 。因此，流体的流动状态对涡街流量计的使用也有一定的影响。如果环境参数对流体流动状态有影响也会影响到涡街流量计的使用性能。
经过实践，如下几个方面对涡街流量计的使用都有影响，应对这些问题进行分析。
（1） 涡街流量计的测量范围较大，一般10：1，但测量下限受许多因素限制：Re＞10 000是涡街流量计工作的最基本条件，除此以外，它还受旋涡能量的限制，介质流速较低，则旋涡的强度、旋转速度也低，难以引起传感元件产生响应信号，旋涡频率f也小，还会使信号处理发生困难。测量上限则受传感器的频率响应（如磁敏式一般不超过400Hz）和电路的频率限制，因此设计时一定要对流速范围进行计算、核算，根据流体的流速进行选择。使用现场环境条件复杂，选型时除注意环境温度、湿度、气氛等条件外，还要考虑电磁干扰。在强干扰如高压输电电站、大型整流所等场合，磁敏式、压电应力式等仪表不能正常工作或不能准确测量。
（2） 振动也是该类仪表的一大劲敌。因此在使用时注意避免机械振动，尤其是管道的横向振动（垂直于管道轴线又垂直旋涡发生体轴线的振动），这种影响在流量计结构设计上是无法抑制和消除的。由于涡街信号对流场影响同样敏感，故直管段长度不能保证稳定 涡街所必要的流动条件时，是不宜选用的。即使是抗振性较强的电容式、超声波式，保证流体为充分发展的单向流，也是不可忽略的。
（3） 介质温度对涡街流量计的使用性能也有很大的影响。如压力应力式涡街流量计不能长期使用在300℃状态下，因其绝缘阻抗会由常温下的10 MΩ～100 MΩ急降至1 MΩ～10 KΩ，输出信号也变小，导致测量特性恶化，对此宜选用磁敏式或电容式结构。在测量系统中，传感器与转换器宜采用分离安装方式，以免长期高温影响仪表可靠性和使用寿命。
涡街流量计是一种比较新型的流量计，处于发展阶段，还不很成熟，如果选择不当，性能也不能很好发挥。只有经过合理选型、正确安装后，还需要在使用过程中认真定期维护，不断积累经验，提高对系统故障的预见性以及判断、处理问题的能力，从而达到令人满意的效果。
3. 节流式流量计选型设计
节流式流量计是早期大量使用的一种测量流量的计量装置，其历史最长，用量较多。现在常见的为圆孔板型和锥形入口板型，其工作原理是在流体管道中加入一孔板节流件，通过导压管引入压差变送器测出节流件上、下游的压差，根据所测的压差经过计算即得出流量的瞬时值。由于导压管内水的不流动性，在较寒冷地区，冬天室外安装的孔板取压管容易 冻裂（冻住），使差压仪器无法正常工作。测量较脏的污水时，孔板需经常清洗。如清洗不及时，测量精度降低，取压管经常被污物堵死，仪表无法使用。用孔板的方式测流量时还有压力损失大、维护量大等缺点。因此改变取压方式， 例如用径距取压法，就可以减少孔板污物的影响。
4. 结 语
以上几种污水流量测量流量计中，电磁流量计性能较好，节流流量计应用范围广，而涡街流量计比较新型，并正在不断发展。只有了解这几种流量计各自的性能，才能对流量计选型设计好，使污水流量的测量和控制达到精确度和可靠性要求。
工业污水专用流量计安装方式分为管道式和插入式两种类。
两种型式均由传感器和智能信号转换器组成，根据转换器与传感器的装配形式可分为一体式和分体式二种结构；
一俸式：转换器与传感器直接装配成一个整体，不可分离-常用于环境状况较好的现场。
分体式：转换器通过一根专用电缆与传感器组成一台产品，传感器安装在现场，转换器安装在条件较好的场听。
常用于环境状况较差的现场，如地井里，高温旁，人员不便到达的地方。管道式一般适用于较大口径管道流量的测量。
特点：
1、转换器采用16位高性能微处理器，2x16LCD显示，参数设定方便，编程可靠；
2、不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响；
3、流量计为双向测量系统，内装三个积算器：正向总量、反向总量及差值总量；可显示．庄、反流量，并具有多种输出：电流、脉冲、数字通讯、HART；
4、转换器采用表面安装技术(SMT)，具有自检和自诊断功能；
5、系列公称通径DN3～DN10000。传感器衬里和电极材料有多种选择；
6、转换器可与传感器组成一体型或分离型；
7、测量管内无阻碍流动部件，无压损，直管段要求较低；
8、转换器采用新颖励磁方式，功耗低、零点稳定、精确度高。流量范围度可达1502：1。
安装要求：
安装环境的选择
1、应尽量远离具有强电磁场的设备。如大电机、大变压器等。
2、安装场所不应有强烈震动，环境温度变化不大。
3、便于安装、维修的场所。
安装位置的选择
1、传感器上流向标志与管道内被测介质流动的方向必须一致。
2、安装位置必须保证测量管内书中充满被测介质。
3、选择流体流动脉冲较小的地方，即应远离泵和局部阻力件（阀门、弯头等）
4、测量双相流体时，应选择不易引起相分离的地点。
5、应尽量避免安装在管内呈现负压的地方。
6、当被测介质容易使电极，测量管内壁产生粘附、结垢时，建议测量管内流速不低于 2m/s 。
此时可采用比工艺管径略小的渐缩管。为在工艺管道中不中断流量情况下清洗电极和测量管，传感器可采用并联安装，并带清洗口。
安装地点的选择
为了使变送器工作稳定，在选择安装地点时应注意以下几方面的要求：
1、尽量避免铁磁性物体及具体强电磁场的设备（如大电机、大变压器的等），以免磁场影响传感器的工作磁场和流量信息。
2、应尽量安装在干燥通风之处，不宜在潮湿，易积水的地方安装。
3、应尽量避免日晒雨淋，避免环境温度高于45℃及相对湿度大于95.9%。
4、选择便于维修，活动方便的地方。
5、应安装在水泵后端，决不能在抽吸侧安装；阀么应安装在流量计下游侧。
热式质量流量计可分为：恒温差法流量计和恒功率法流量计。
恒功率法
（温度测量法）是以恒定功率为铂热电阻提供热量，使其加热到高于气体的温度；
流体流动带走铂热电阻表面一部分热量，流量越大，温度降越大，测量随流体流量变化的温度，可以反映气体流量。
有以下两种实现方式：
只对一只铂电阻加热，由热扩散原理测量温差。
原理：与恒温差式流量计的结构类似，在测量管路中同样加入两个金属铂电阻，一个为用于测量被测流体温度的测温电阻，另一个为用于测量被测流体速度的测速电阻。
在加热器上加上一个恒定的功率对测速铂电阻加热，流体在静止时测速铂电阻和测温铂电阻表面温度差ΔT21=TS2-TS1**，随着介质的流动，两个铂电阻表面温度差减小。
流体的流量越大，两只铂电阻的温差越小。
铂电阻连接在惠斯通电桥中，铂电阻的温度不同使铂电阻的电阻呈现不同阻值，从而使电桥不平衡，通过检测电桥的电压差来反应流体流量。
该恒功率式质量流量计存在的问题：
若流体的密度为ρ，流速为μ，加热铂电阻被流体带走的热量为Q，测温铂电阻和测速铂电阻的温度差为 △T21，则有关系式：
Q/ΔT21=k1+k2（ρμ）k3
式中对于组分一定的流体，k1、k2、k3为常数。
在横截当S的管路中，质量流量qm=ρμS。
测量过程中，测速铂电阻被电流I加热，在热平衡状态下，电流的加热功率与测速铂电阻被带走的热量处于平衡状态，即Q=I2RS2。因此质量流量qm与Q/ΔT21成一一对应的关系，可表示为：
qm=f〔I2RS2/ΔT21〕
当加热电流I不变，通过测出流体的温差ΔT21计算流体的质量流量时，忽略了测速铂电阻RS2随温度的变化，会造成误差。
（2）对两只对称的铂电阻进行加热，由热平衡原理计算温度差。
传感器的结构是把两个完全相同的铂电阻对称的固定在热源的两侧，放置在流体中。
采用一个恒流源（恒压源）对热源加热，流体流动使两个铂电阻的温度不同。
铂电阻连接在惠斯通电桥中，铂电阻的温度不同使铂电阻的电阻呈现不同阻值，从而使电桥不平衡，通过检测电桥的电压来反应流体流量。
现从传热学角度对该传感器原理作进一步的分析。假定流体为均匀分布的牛顿型流体，以一维测量为例：
热源R置于传感器基片的中心，在其两边对称地放置两个完全相同的温度检测芯片（薄膜式铂电阻）S1和S2传感器与流体之间的热交换主要通过对流进行，热源与温度检测芯片之间的热交换可通过传导和对流进行。
当流体流速为零，即当流体处于静止状态时，表面附近的流线场及主要由此产生的温度场相对于热源呈对称分布。
由于结构上的对称性，通过基片热传导进行的热交换相对于热源始终是对称的。
此时感温芯片的铂电阻温度满足TS1=TS2，即温差：ΔT21=TS2-TS1=0。
当流体流动时，流体和铂电阻之间主要为对流换热，由于局部对流换热系数的不同，基片表面附近的流线场及相应的温度场相对于中心热源的分布发生变化，导致倾向性的不对称分布。
根据热边界层理论，可知，此时上游温度检测芯片表面冷却速率高于下游芯片表面；
即铂电阻S1的换热系数大于S2是换热系数，所以TS2＞TS1，温差温度差：ΔT21=TS2-TS1＞0。
且ΔT21的值随流体流速的增大而增大。如果改变流体流向，ΔT21亦相应改变符号。
利用热平衡方程可以计算出因对流引起的芯片表面的温度再分布，获得温度差与流速的关系式。
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