摘(zhai)　要:近年來,渦(wo)街流量計 被(bei)廣泛地應用(yòng)于石油、化工(gōng)、輕工、冶金和(hé)電力企業💋中(zhōng),用于🔞測量液(ye)體、氣體、蒸汽(qi)、低溫和各種(zhong)腐蝕性介質(zhi)。有很多的資(zī)料對渦街流(liu)量計的誤差(chà)進行分析🌈,但(dan)很少🈲有涉及(ji)到溫度對其(qi)準❤️确度的影(yǐng)響。通過對渦(wo)街流量計的(de)結構和原理(li)介紹,經過分(fèn)析,推導出了(le)渦街流量計(ji)儀表系數受(shòu)溫度的影響(xiǎng),及其實際💋溫(wēn)度下的修正(zhèng)公式。
　　 流量計(jì) 出廠校驗及(jí)其檢定工作(zuò)是在實驗室(shì)參考條件下(xià)進行的,但🙇🏻一(yi)般來說現場(chǎng)使用條件都(dou)與實驗室的(de)參考🆚條件有(yǒu)很大的偏離(li),這些工作條(tiáo)件的偏離到(dao)🌈底會帶來大(da)多的附加誤(wu)差至今在标(biao)☂️準及生産廠(chang)⭐家資料中尚(shang)不明确📱。本文(wen)結合渦街流(liu)量計的實際(ji)應用情況,爲(wèi)了使檢定和(he)計量工作更(geng)科學,就溫度(dù)對渦街流量(liang)計儀表系數(shu)的影👄響進行(háng)探讨。
1　渦街流(liú)量計工作原(yuan)理
　　在流體中(zhong)設置漩渦發(fa)生體(阻流體(ti)),從漩渦發生(sheng)體💋兩側交替(tì)🛀産生有規則(zé)的漩渦,這種(zhǒng)漩渦成爲卡(ka)曼渦街,如圖(tu)1所示。

　　漩渦列(liè)在漩渦發生(shēng)體下遊非對(dui)稱地排列。設(shè)漩渦的發生(shēng)頻率🌈爲f,則被(bei)測介質流的(de)平均速度爲(wèi)U,漩渦發生體(tǐ)迎面寬☁️度爲(wei)d,表體通徑爲(wèi)D。根據卡曼渦(wo)街原理,有如(ru)下關系式:
f=SrU1/d=SrU/md?????????? ?(1)
式(shi)中:U1———漩渦發生(shēng)體兩側平均(jun1)流速,m/s;
Sr———斯特勞(lao)哈爾數;
m———漩渦(wo)發生體兩側(cè)弓形面積與(yǔ)管道橫截


式(shi)中:K———流量計的(de)儀表系數,脈(mo)沖數/m 3。
　　K除了與(yu)漩渦發生體(ti)、管道的幾何(he)尺寸有關外(wai),還與斯特勞(láo)哈爾👌數有關(guān)。圖2所示爲圓(yuan)柱狀漩渦發(fā)生體的斯特(te)勞哈爾數與(yǔ)管道雷諾數(shù)的關系。

　　由圖2可(ke)見,在ReD= 2× 104～ 7× 106範圍内(nèi),Sr可視爲常數(shu),這也是儀表(biǎo)正常工👄作的(de)範圍。
　　由以上(shàng)推理可見,渦(wō)街流量計輸(shu)出的脈沖頻(pín)率信号不受(shou)✔️流體物性和(he)組分變化的(de)影響,即儀表(biǎo)系數在一定(ding)雷諾數範圍(wei)内僅與漩渦(wo)發生體及管(guan)道的🈲形狀尺(chi)寸等有關。
2　結(jié)構
　　渦街流量(liàng)計由傳感器(qì)和轉換器兩(liang)部分組成,傳(chuán)感♻️器包括漩(xuán)渦發生體、檢(jian)測元件、儀表(biao)表體等;轉換(huan)器包括前置(zhì)放大器、濾波(bo)整🔅形電路、D/A轉(zhuan)換電路、輸出(chū)接口電路、端(duan)子、支架和防(fang)護罩等。近年(nián)來智能式流(liú)量計還把微(wēi)處理器、顯示(shi)通訊及其他(tā)功能模塊也(ye)裝在轉換器(qì)内。
　　漩渦發生(sheng)體是檢測器(qi)的主要部件(jian),它與儀表的(de)流量💁特性🛀密(mì)切相關,本文(wén)主要讨論溫(wen)度的變化對(duì)它尺寸的影(yǐng)響。當然生産(chǎn)廠家爲了避(bi)免由渦街發(fā)生體帶入的(de)誤差,對渦街(jiē)👌發生體提出(chu)了很高的要(yào)求,如:能産生(sheng)強烈的渦街(jiē),信号的👌信噪(zao)比高;形狀和(he)結構簡單,便(biàn)于加工和提(ti)高其尺寸的(de)精度,以及各(ge)種檢測元件(jiàn)的💚安裝和組(zǔ)合;材質應滿(mǎn)足流體性✂️質(zhì)的要求,耐腐(fǔ)蝕,耐磨蝕,耐(nai)溫度變化等(deng)。當然其他的(de)部件如檢測(cè)元件、D/A轉換🛀電(diàn)路等也會影(ying)響渦街流量(liang)計的精度,但(dàn)這種影響可(kě)以在軟件中(zhong)補償或者是(shi)目前的技術(shu)局限。有關此(ci)方🔴面的論文(wén)很多,在此不(bu)再👣贅述。本文(wen)着重讨論的(de)是有溫度的(de)變化影響漩(xuan)渦發生㊙️體尺(chǐ)寸的變化和(he)表體内🌂徑🧡的(de)變化,以及由(yóu)此帶來的誤(wù)㊙️差。
3　誤差分析(xī)
　　由(7)式可知,這(zhè)是K在标準狀(zhuang)況下的表達(dá)式,在工作條(tiao)🥰件下⭐,由👣于溫(wēn)度發生了變(bian)化,由此引起(qǐ)K的表達式的(de)變化🛀🏻。
将(7)是變(biàn)形得:

　　如果對(duì)(9)式求D和d的偏(piān)導數得到的(de)數學表達式(shi)是相當複雜(za)🔞的,這裏複雜(zá)的原因是由(yóu)于m的表達式(shì)過于複雜👣。在(zai)求m的表達式(shi)時,用了精确(que)的計算方法(fǎ),如圖3所示。将(jiāng)漩渦發生體(ti)看作是兩🐉個(gè)扇形(扇形OEF和(he)扇形OHG)和兩個(ge)三角形(△EOH和△FOG)的(de)面積之和。

　　爲(wèi)了簡化計算(suan),在這裏做個(gè)近似:把漩渦(wō)發生體看作(zuò)是個矩形ABCD,由(yóu)圖知道寬爲(wei)d,長爲D,所以漩(xuán)渦發生體💰的(de)面積:S體🔴=d·D??????? (11)

　　由于(yú)把漩渦發生(sheng)體看作爲是(shi)個矩形(寬爲(wèi)d,長爲D),其面積(jī)比實際要大(da),m則比事件要(yao)小,所以要對(dui)m進行修正,經(jīng)查閱有關資(zī)料🌂,發現大多(duō)數的資料都(dou)把4π修正爲1.25,代(dài)入(12)式,得到:


　　可(ke)見,當使用溫(wēn)度和檢定溫(wēn)度相差較大(dà)時,溫度對儀(yí)🎯表系數的影(yǐng)響是比較明(míng)顯的,應該加(jia)以考慮。
4　結束(shu)語
　　渦街流量(liang)計目前在國(guo)内應用越來(lái)越廣泛,但其(qi)使用介質的(de)溫度差别很(hen)大,如有的測(ce)量原油,有的(de)測量蒸汽以(yi)🔆及過熱蒸汽(qì)等,有的使用(yong)在低溫環境(jìng),有的使用在(zai)高溫㊙️環境,如(ru)果在應用過(guò)程💛中忽略的(de)溫度對儀表(biao)系數的影💁響(xiang),會産生很大(dà)的計量誤差(chà),在實際工作(zuò)中不應該忽(hū)略⛱️這個因素(sù)影響,在使用(yong)中應該使用(yòng)以上推導公(gong)式進行修正(zhèng)。

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