摘(zhai)　要:近年來,渦(wo)街流量計 被(bei)廣泛地應用(yong)于石油、化工(gōng)、輕工、冶金和(he)電力企業中(zhong)💋,用于測量液(ye)體、氣體、蒸汽(qi)、低溫和各種(zhǒng)腐蝕性介質(zhi)。有很多的資(zi)料對📐渦街流(liú)量計的誤差(chà)進行分析,但(dan)很少㊙️有涉及(jí)到溫度✔️對其(qi)準确度的影(yǐng)響。通過對渦(wō)街流量計的(de)結構和原理(li)介🙇🏻紹,經過分(fen)析,推導出了(le)渦街流量計(jì)儀表系數受(shòu)溫度的影響(xiang),及其實際溫(wen)度下的修✔️正(zhèng)公式。
　　 流量計(ji) 出廠校驗及(ji)其檢定工作(zuò)是在實驗室(shì)參考條件下(xia)進行的,但一(yi)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻般來說現場(chǎng)使用條件都(dōu)與實驗室的(de)🔞參考條件有(you)很大的📱偏離(lí),這些工作條(tiao)件的偏離到(dào)底會帶來大(da)多的附加誤(wù)差至今在标(biāo)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(hé)計量工作更(gèng)科學,就溫度(du)🔱對渦街流量(liàng)✔️計儀表系數(shù)的影響進行(háng)探讨。
1　渦街流(liu)量計工作原(yuan)理
　　在流體中(zhōng)設置漩渦發(fā)生體(阻流體(ti)),從漩渦發生(shēng)體兩側交替(tì)産生有規則(zé)的漩渦,這種(zhong)漩渦成爲卡(ka)曼渦街,如圖(tu)1所示。

　　漩渦列(liè)在漩渦發生(sheng)體下遊非對(dui)稱地排列。設(she)漩渦的發😘生(sheng)頻率爲f,則被(bèi)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(wei)D。根據卡曼渦(wō)街原理,有如(rú)下關系式:
f=SrU1/d=SrU/md?????????? ?(1)
式(shì)中:U1———漩渦發生(shēng)體兩側平均(jun1)流速,m/s;
Sr———斯特勞(láo)哈爾數;
m———漩渦(wo)發生體兩側(cè)弓形面積與(yu)管道橫截


式(shi)中:K———流量計的(de)儀表系數,脈(mò)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(lao)哈🥵爾數有關(guān)。圖2所示爲圓(yuán)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(kě)見,在ReD= 2× 104～ 7× 106範圍内(nei),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(wo)街流量計輸(shū)出的脈沖頻(pín)率信号不♻️受(shou)流體物性和(hé)組分變化的(de)影響,即儀表(biao)系數‼️在一🆚定(dìng)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(jie)構
　　渦街流量(liàng)計由傳感器(qi)和轉換器兩(liǎng)部分組成,傳(chuan)感器包括㊙️漩(xuán)渦發生體、檢(jian)測元件、儀表(biao)表體等;轉換(huàn)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(duān)子、支架和防(fáng)護罩等。近年(nián)來智能式流(liu)量計還把微(wei)處理器、顯📱示(shì)通訊及其他(tā)功能模塊也(ye)裝💚在轉換器(qì)内。
　　漩渦發生(shēng)體是檢測器(qì)的主要部件(jiàn),它與儀表的(de)流量特性密(mi)📧切😘相關,本文(wen)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(fa)生體帶入的(de)誤差,對渦街(jie)發生體提出(chū)了很高的要(yao)求✏️,如:能産生(sheng)🚩強烈的渦街(jie),信号的信噪(zào)比高;形狀和(he)結構簡單,便(biàn)于加工和提(tí)高其尺寸的(de)精度,以及各(ge)種檢測元件(jian)的安裝和組(zǔ)合;材質應滿(mǎn)足流體性質(zhi)的要求,耐腐(fǔ)蝕,耐磨蝕,耐(nai)溫度變化等(děng)。當然其他的(de)部件如檢測(ce)元件、D/A轉換電(dian)路等也會影(ying)響渦街流量(liang)計的精度,但(dan)這種影響可(ke)📱以在軟💯件中(zhōng)補償或者是(shi)目🏒前的技術(shù)局限。有關此(cǐ)方💜面的論文(wen)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(hé)表體内徑的(de)變化,以及由(you)此帶來的誤(wù)🧡差。
3　誤差分析(xi)
　　由(7)式可知,這(zhe)是K在标準狀(zhuang)況下的表達(dá)式,在工作條(tiáo)件下,由于溫(wēn)度發生了變(biàn)化,由此引起(qǐ)K的表達式的(de)⛹🏻‍♀️變化。
将(7)是變(bian)形得:

　　如果對(dui)(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(què)的計算方法(fǎ),如圖🙇🏻3所示。将(jiang)❄️漩渦發生體(ti)看作是兩個(ge)扇形(扇形OEF和(hé)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(suàn),在這裏做個(ge)近似:把漩渦(wo)發生體看作(zuò)是個矩形ABCD,由(you)圖知道寬爲(wei)d,長爲D,所以漩(xuan)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(shì)個矩形(寬爲(wei)d,長爲D),其面積(jī)‼️比實✊際♉要大(dà),m則比事件要(yào)小,所以要對(dui)m進行修正,經(jīng)查閱有關💃🏻資(zi)料,發現大多(duō)數的資料都(dou)把4π修正爲1.25,代(dai)入(12)式,得到:


　　可(kě)見,當使用溫(wēn)度和檢定溫(wen)度相差較大(da)時,溫度對儀(yí)表㊙️系㊙️數的💁影(yǐng)響是比較明(ming)顯的,應該加(jia)以考慮。
4　結束(shu)語
　　渦街流量(liàng)計目前在國(guo)内應用越來(lai)越廣泛,但其(qí)使用介質的(de)✍️溫度差别很(hěn)大,如有的測(ce)量原油,有的(de)測量蒸汽以(yǐ)💔及過熱蒸🏃‍♀️汽(qi)等,有的使用(yòng)在低溫環境(jìng),有的使用在(zài)高溫環境,如(rú)果在應用過(guo)程中忽略的(de)溫度對儀表(biǎo)系數的影響(xiǎng),會産生🥰很大(da)的計量誤差(chà),在實際工作(zuo)中不應該忽(hu)略這個因素(sù)影響,在使用(yòng)中應該使用(yòng)以上推導公(gong)式進行修正(zhèng)。

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