大(da)部分流量儀(yi)表(如 電磁流(liu)量計 、 渦輪流(liú)量計 、科裏奧(ao)利質量流量(liàng)計)是以實流(liú)校準，即用實(shi)際流體流過(guo)🔴被校🧡儀表，再(zai)用别的标準(zhun)裝置(标準流(liú)量計🛀或流量(liang)标準裝置)測(cè)出流過被校(xiao)準儀表的流(liu)量，與被校儀(yí)🙇🏻表的流量值(zhi)作比較,或将(jiang)被校儀表進(jin)行分度。這種(zhǒng)實流校準方(fāng)法又稱作🥵濕(shī)法校準。渦街(jie)流量計 曾也(ye)用實流校準(zhun)法。還有一種(zhong)稱作幹法校(xiào)準的間接方(fang)法🙇‍♀️，是以測量(liàng)流量傳感部(bù)分的結構尺(chi)寸或其㊙️他與(yǔ)🚶‍♀️計算🔞流量有(yǒu)關🏃的量,并按(àn)規定使用，間(jiān)接校準⛹🏻‍♀️儀表(biao)流量值.獲得(de)相應測量精(jing)度。
　　雖然渦街(jie)流量計當前(qian)仍采用實流(liú)校準流量，但(dàn)因其流❓量傳(chuan)感件形狀簡(jiǎn)單,與孔闆相(xiàng)仿具有實現(xiàn)間接法校準(zhǔn)的潛在可🈲行(hang)性。十餘年前(qian)國際上就有(you)人✊按标準.節(jie)流裝置的思(sī)🔞路探索👅實施(shī)旋渦發生标(biāo)準化方面工(gōng)作。1994年日本㊙️工(gong)業技術🍉院計(ji)量研究所曾(ceng)在🔞FLOMEKO'94會.上提出(chu)标準旋渦發(fa)生體研究的(de)階段性報告(gào)，報告結論稱(chēng)渦街流量計(ji)幹法校準的(de)不确定度小(xiǎo)于孔闆，僅爲(wei)🚶0.3%。重慶工業自(zi)動化儀表研(yán)究所在”七五(wǔ)”期間亦曾開(kāi)展這項研究(jiū)工作，設計制(zhì)作DN50/DN100儀表的旋(xuán)渦發生體近(jin)200套，實驗求取(qu)各參數敏感(gan)系數、幾何尺(chǐ)寸公差、安裝(zhuang)要求和安裝(zhuāng)條件影響等(děng)，獲得第一階(jiē)段🔆成果。在這(zhe)一成果的基(jī)礎上,制訂渦(wō)街流量傳感(gan)器行業🙇‍♀️标準(zhun)(ZBN12006-89)和國家計量(liang)檢定規程(JJG620-89).采(cǎi)用了部分内(nei)容，但未形成(chéng)标準渦街流(liú)量計和幹法(fǎ)校準的國家(jia)标準。
　　1989年日本(běn)制訂了渦街(jiē)流量計工業(ye)标準JISZ8766《渦街流(liu)量計一💋流量(liang)測量💃🏻方法》(以(yǐ)下簡稱《标準(zhǔn)》),2002年修訂時設(shè)一專章，納🔴入(rù)了标準渦街(jiē)流量計的研(yán)究成果，在《标(biao)準》的🔆“解說“部(bu)🈲分說明确定(dìng)旋渦發生體(ti)各要素的依(yī)據，例舉典型(xíng)實驗數據。下(xià)文扼要轉述(shu)《标準》中旋渦(wō)發生體形狀(zhuang)、尺寸及其允(yun)差,各🐇尺寸對(duì)斯特勞哈爾(ěr)(Strouhal)數的敏感性(xìng),不确定度分(fèn)析等。
一标準(zhǔn)旋渦發生體(ti)形狀和尺寸(cùn)
　　标準渦街流(liú)量計的旋渦(wo)發生體是截(jie)角的等腰三(san)角✨形⚽六面體(ti)截面柱.形狀(zhuàng)和尺寸如圖(tú)1、表1所示，。所選(xuǎn)定尺💃🏻寸是經(jīng)一系列優化(huà)實驗後的最(zui)優尺寸。例如(ru)所選取W=0.28D和H=0.35D是(shi)在一組斯特(tè)勞哈爾數(Si)-雷(lei)諾數Ren關系線(xiàn)中(分别見圖(tu)2和圖3)最爲平(ping)坦，即儀表可(kě)獲得最好的(de)線性度。
 
 
　　按标(biāo)準旋渦發生(sheng)體制造的渦(wo)街流量計可(kě)以不用實流(liu)❗校準，保證達(da)到預期測量(liang)精度。當前《标(biāo)準》适用範圍(wéi)口徑爲100~600mm,Reo爲1x105~2x106，是(shì)本次制訂《标(biao)準》時的實驗(yàn)範圍，随着今(jīn)後進一步研(yán)究，下次修訂(ding)時适用範圍(wéi)有可能擴大(da)。
 
二．标準旋渦(wō)發生體的斯(sī)特勞哈爾數(shu)St
　　《标準》規定的(de)旋渦發生體(ti)按插入測量(liàng)管頂端是否(fǒu)固定分爲标(biāo)🤞準1型和标準(zhun)2型兩種,其S:值(zhi)微有差異,如(ru)表2。标🌈準1型多(duo)數實驗儀表(biǎo)口徑爲DN100DN400,St與Reo無(wu)關平均值爲(wèi)✊0.25033.其标準偏差(cha)爲0.12%;标準2型實(shi)驗口🈚徑爲DN150和(hé)DN200,實.驗數據的(de)拟合線爲近(jin)似二折線，St與(yǔ)Ren有關。
 
　　僅從St-Ren關(guan)系在性能上(shang)考察,标準1型(xíng)優于标準2型(xing)，然而流🐇體中(zhōng)微粒子堵塞(sāi)旋渦發生體(ti)台座與測量(liàng)管間的隙縫(féng)，将📱引起特性(xing)大幅變化，因(yīn)此從實用觀(guān)點考慮再.增(zēng)加無隙縫的(de)标準2型。但是(shi)标準2型易受(shou)上遊管件等(děng)擾流影響,《标(biāo)準》規定必🥵須(xū)在儀表上遊(you)10D處裝置明石(shi)型多孔闆流(liu)動調整器(FlowCondi-tioner)組(zu)合使🔞用。
三．斯(sī)特勞哈爾數(shu)不确定度分(fèn)析和評估
　　St數(shù)的擴展不确(què)定度Est(包含因(yin)子k=2)如下式:
 
　　式(shì)中，等式右邊(biān)前9項是旋渦(wō)發生體各結(jié)構要素的允(yǔn)差(前附💰加記(jì)号δ),後6項是旋(xuán)渦發生體與(yu)測量管間裝(zhuang)配的偏心距(ju)/角度(η、e、α、β)允差(含(han)義和符号如(rú)圖4所示)、直管(guǎn)段長度附加(jia)不确定度(ur)等(děng)因素。
　　經研究(jiū)分析所定式(shì)(1)各不确定性(xìng)因素項中，其(qi)系數中包括(kuò)經實驗求得(dé)的敏感系數(shu)。St數不确定度(dù)uc(St)按不确定度(du)傳播律♍由式(shi)(2)合成求得:
 
　　式(shi)中,u(xi)是以各參(can)數xi的标準不(bu)确定度表示(shi)，最後7項不是(shi)旋渦👄發生💔體(ti)結構參數的(de)不确定度。Ua包(bao)含有旋渦🈲發(fa)生體平行部(bu)和上🌈遊面間(jiān)的角度、旋渦(wo)發生體/測量(liang)管表面粗糙(cāo)度等的不确(que)定🔞度;usro是測量(liang)St數時校準🌍設(she)備引起📧的附(fù)加不确定度(du);Uf是🧑🏾‍🤝‍🧑🏼上遊擾流(liú)管件形成流(liu)動畸變和🍉旋(xuán)轉流産生的(de)附加不确定(ding)度。
　　us和Ustd是需确(què)定的值,但在(zai)校準設備充(chōng)分長直管可(ke)忽略ur情況下(xia)，測得标準1型(xíng)St數的标準偏(piān)差爲0.0003.即可得(de)到:uz2+usro2=0.0003(3)
　　一般機械(xiè)零件設計規(guī)定尺寸允差(chà)δ(xi)，實際制造尺(chi)寸分💋布假設(shè)👌爲三角形分(fen)布，其标準不(bú)确定度u(xi)如式(shi)(4)所🌈示:u(xi)=δ(xi)/J6(4)
通常擴(kuo)展不确定度(du)的包含因子(zi)k=2.擴展不确定(ding)度Est=Kuc(St)=2uc(St),再從式(4).并(bing)對尺🏃寸允差(cha)無次元化,變(biàn)換後得式(5),再(zai)代入🈲敏感🔴系(xì)數ε,就成爲前(qián)文式(1)，式中uf将(jiang)在下文說明(ming)。
 
　　《标準》解說部(bù)分列舉了W.T.Gw三(san)個結構參數(shù)求取敏感系(xì)數的實驗數(shu)據如表3,從旋(xuán)渦發生體寬(kuan)度W對St數的敏(mǐn)感性圖中可(kě)求出敏感系(xì)數1.208.
四.标準渦(wo)街流量計前(qián)後直管段長(zhang)度要求和安(an)裝影💁響
　　爲控(kong)制前文提到(dào)流動擾動引(yǐn)起的不确定(ding)度uf，《标準》正文(wén)提出儀表前(qián)後直管段長(zhang)度和其他安(ān)裝條件要求(qiú):
(1)在規定附加(jia)相應不确定(dìng)度下.如《标準(zhun)》中圖例。
(2)從旋(xuán)渦發生體中(zhong)心軸下遊側(ce)1D的流通通道(dào)(測量管或管(guan)道🙇🏻)内，不能有(yǒu)台階。
(3)使用标(biāo)準2型時，須在(zai)流量計上遊(yóu)10D處裝明石型(xíng)多孔流動調(diao)整器，其X-X(水平(ping))軸必須與旋(xuán)渦發生體軸(zhóu)平行安裝。
　　解(jiě)說“部分列出(chū)确定六種擾(rǎo)流管件直管(guǎn)段長度要求(qiú)的🙇🏻依據(12幀實(shi)驗數據圖)，從(cóng)中可了解直(zhi)管段不足時(shi)對St數的🌈影響(xiǎng)程度。例如标(biao)準1型在單彎(wān)管擾流下不(bú)同直管段長(zhang)度的附加誤(wu)差.不足規定(dìng)30D僅10D時St數增🐪大(dà)約0.8%。
 
　　流動調整(zheng)器的安裝:“解(jiě)說”還列出标(biāo)準2型儀表不(bú)裝流動調整(zheng)器St數的實驗(yàn)數據圖，與裝(zhuāng)流動調整相(xiàng)比，變化㊙️0.7%左右(yòu)，流動調整器(qi)與儀表間組(zǔ)裝于不同距(ju)離和不同位(wei)置孔轉角影(ying)響St數的實驗(yan)數💔據圖2幀,說(shuō)明St變化達0.5%~0.8%。
　　測(ce)量通道台階(jiē)影響:“解說“闡(chan)明儀表測量(liàng)内徑和前🔞後(hòu)管♈路内👄徑🆚差(chà)異形成台階(jie)影響的實驗(yàn)數據圖3幀📐，文(wén)件認爲試驗(yan)♊尚不夠充分(fen),因此未納入(rù)《标準》正文。所(suo)例舉儀表内(nei)徑151mm,測量🐅管長(zhang)151mm,旋渦發生😄體(ti)置于中點，連(lián)接到3種内徑(jing):A=146.5mm、B=1555mm、C=159.2mm的前後直管(guǎn)，按台階與旋(xuan)渦發生體軸(zhou)間距作4組配(pei)置，即(1)上遊側(ce)0.5D，下遊測0.5D;(2)上遊(yóu)側1D，下遊側0.5D;(3).上(shàng)遊側0.5D,下遊側(cè)1D;(4).上遊側1D,下遊(yóu)側1D。所測得的(de)St數與無台階(jie)管段相比，變(biàn)化如表4。從中(zhong)可看出:前後(hou)直管内徑小(xiǎo)🐕于儀表測量(liang)管内🈲徑比大(dà)于測量管♊内(nèi)徑影響大:後(hou)台階的影響(xiang)大于前台階(jie)的影響。認爲(wèi)渦街流量計(jì)後直管内徑(jing)與儀表内徑(jìng)差的影響比(bǐ)前直管大✏️這(zhe)一現象，與其(qí)他流量儀表(biao)(如節流差壓(ya)流量計、渦👄輪(lún)流☎️量計、電磁(cí)流量計)前直(zhí)管影響大的(de)常例相反.值(zhi)得關注。
 
　　管軸(zhou)偏心影響:儀(yí)表測量管與(yu)管道不同心(xīn)度形成👈的附(fù)加⭕誤差,從”解(jie)說”提供内徑(jing)151mm儀表的實驗(yàn)數據證明是(shi)不容🌈忽視的(de)。偏心4.5mm(口徑的(de)3%.偏心口與旋(xuan)渦發生體軸(zhóu)相距0.5D)時附加(jiā)誤差達3%以上(shang)。若測量管較(jiào)長,偏心📐口與(yǔ)旋渦發生體(tǐ)軸相距1.5D以上(shàng)時，影響可♊大(da)爲減小。認爲(wei)從這一實驗(yàn)看出，制造廠(chǎng)爲使儀表輕(qīng)巧和降低成(chéng)本,測量管長(zhǎng)度設計過短(duǎn)，實質上對使(shǐ)用❄️者提💘高了(le)要求和費用(yong)，從總體考慮(lǜ)并不🔴合理。
五(wǔ).結束語
　　JISZ8766提出(chū)了标準旋渦(wo)流量計的方(fang)案和基礎實(shi)驗典型數🔴據(jù)，我們可💃借鑒(jiàn)這一文件開(kai)展旋渦流量(liang)計幹法校準(zhun)方面的工作(zuo)。日本标準協(xié)會(JSA)準備向國(guo)際标化組織(zhi)(ISO)提👨‍❤️‍👨出,将JISZ8766作爲(wei)渦街流量計(jì)國際标準草(cǎo)案。期待國際(jì)标準化後的(de)渦街流量計(jì)能像标準孔(kong)闆等節流差(cha)壓流量📱計那(na)樣普及。
　　《标準(zhǔn)》提出幾種擾(rǎo)流件的直管(guǎn)長度要求、管(guǎn)段台階和管(guǎn)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻軸偏☂️心影響(xiang)等實驗數據(jù)，特别是後兩(liang)者作爲标準(zhǔn)附件🌈内容,在(zài)各國“标準“中(zhong)尚不多見，很(hen)有價值。雖然(ran)這🈲些内容🌈是(shì)針對特定的(de)渦街流量計(ji)，但是對其他(ta)渦街流量計(ji)也可參照。

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