摘要渦街(jiē)流量計 儀表系(xi)數變化的因素(su)主要有溫度、雷(lei)諾數、管徑差🤩異(yi)、旋渦🧡發生體阻(zǔ)流件尺寸的改(gǎi)變，通過對以上(shàng)因😄素進行詳細(xì)分析，給出解🌐決(jué)措施。
0引言
　　渦街(jie)流量計是根據(ju)卡門渦街原理(lǐ)研制成的一種(zhong)流體振蕩式㊙️流(liu)量測量儀表。由(yóu)于其具有精度(du)高、測量量👉程寬(kuan)、結構簡單、安裝(zhuang)方便、可靠性好(hao)，其輸出的脈沖(chong)頻率信号與流(liu)量測量值🈚成正(zheng)比、無零點漂移(yi)💃🏻，且脈沖頻率信(xin)号不受流體組(zu)分、密度、壓力、溫(wēn)度的影響，廣泛(fan)應用于各種氣(qì)體、液體及蒸🍓汽(qi)介質流量的測(cè)量。但在🚶實際使(shi)用中，由于各種(zhǒng)因素的影響，會(hui)使其儀表⛱️系數(shu)發生變化。
1工作(zuo)原理
　　在流體中(zhōng)安放旋渦發生(sheng)體，流體在旋渦(wo)發生體下🐆遊✏️兩(liǎng)💜側交❗替地分離(li)釋放出兩列有(you)規律的交替排(pai)列的旋渦，在一(yi)定的雷諾數範(fan)圍内，該旋渦的(de)頻率🌏與旋渦發(fā)生體的幾何尺(chǐ)寸、管道的幾何(he)尺寸有關，旋渦(wō)的頻率正比與(yu)流量，此頻率可(kě)由探頭檢出。
f=Sr×v/b（1）
　　式(shì)中：b爲阻流件的(de)寬度，ｍ；v爲經流量(liang)計的流體平均(jun1)流速⁉️，ｍ/ｓ；f爲旋渦的(de)頻率，Hｚ；Sr爲斯特羅(luó)哈爾數。
渦街流(liú)量計一段時間(jian)内輸出的脈沖(chong)數與流過流體(tǐ)的體積量之比(bi)，稱爲儀表系數(shu)，用K來表示：
K=N/Q（2）
式中(zhong)：K爲儀表系數，（ｍ3）-1；N爲(wèi)體積總量對應(ying)的脈沖數；Q爲體(tǐ)積總量，ｍ3。
當渦街(jie)流量計用來測(ce)量瞬時流量時(shi)：
qv=f×3600/K（3）
K=f×3600/qv（4）
式中：qv爲體積流(liú)量值，ｍ3/h。
　　由以上公(gōng)式可知，儀表系(xi)數K一但發生變(biàn)化，将直接影響(xiang)到流量測量的(de)正确率。儀表系(xi)數K一般由實驗(yan)🏃‍♂️室通過氣體或(huo)液體實标得到(dao)，但渦街流量計(jì)在現⛱️場使用時(shi)，由于各種因素(su)的影響，其儀表(biǎo)系數也會相應(ying)的發生變化。爲(wei)了提高流⁉️量測(cè)量的正确率，有(you)✌️必要對引起儀(yí)表系數變化的(de)因素進行分析(xi)并提出解決措(cuo)施。
2溫度對渦街(jiē)流量計儀表系(xì)數的影響
　　流體(tǐ)溫度變化通過(guo)兩個因素對渦(wō)街流量計的儀(yi)表🙇🏻系數産生影(yǐng)響。一是溫度變(biàn)化後，旋渦發生(sheng)體阻流件的寬(kuān)度b也會相🐕應變(bian)❄️化，流體以相同(tong)流速經過旋渦(wō)發生體時，其輸(shū)出的頻率也會(hui)相應的增加或(huò)降低；二是溫度(dù)變化後，渦街流(liú)量計的管道内(nei)徑也🐅有變化，其(qi)截🙇‍♀️面積會相應(ying)的增大或減小(xiǎo)，當相同體積的(de)流體流🈲過流量(liang)計時，流速會降(jiang)低或增加。
上述(shù)變化可通過數(shu)學方法進行分(fen)析。流速與渦街(jiē)流🤞量計管道内(nei)徑的關系爲：

　　由(yóu)于b的增量與溫(wēn)度成正比，D的增(zeng)量也與溫度成(chéng)正比，所以儀表(biǎo)🈲系數K與溫度增(zēng)量的三次方成(cheng)反比。溫度對儀(yí)表系數🔞的影響(xiǎng)可通過以下公(gong)式進行修正：

　　式(shi)中：Kt爲流體溫度(du)爲t時的儀表系(xi)數，（ｍ3）-1；K0爲流量計标(biao)定時t0時的平均(jun)🐆儀表系數，（ｍ3）-1；βD爲流(liú)量計測量管材(cai)質線膨🛀🏻脹系數(shu)，℃-1；βb爲旋渦發生體(ti)材質線膨脹系(xi)數，℃-1；t爲流量計工(gōng)作時溫度，℃；t0爲流(liú)量計🈲标定時溫(wēn)度，℃。
當流量計測(cè)量管與旋渦發(fa)生體材質相同(tóng)時，即
βD=βb=β，上式變爲(wèi)：
Kt=［1-3β（t-t0）］K0（7）
　　國産流量計一(yī)般采用不鏽鋼(gāng)材質制造，其線(xiàn)膨脹系數☀️約💜在(zai)17×10-6/℃左右，表1給出了(le)流量計采用不(bu)鏽鋼材質在不(bú)同溫🔞度下系數(shù)的變🤩化。

　　由表1可(ke)以看出，當流體(tǐ)溫度大于100℃時，儀(yí)表系數的變化(huà)㊙️是可觀的，當渦(wo)街流量計是用(yong)來測量飽和蒸(zheng)汽（170℃）和過💚熱蒸汽(qi)（280℃）時，由于儀表系(xi)數變化引起的(de)誤差将大大降(jiàng)低測量的精度(du)。
　　解決此問題的(de)方法一是按照(zhào)流體的實際溫(wēn)度重新計算儀(yí)表系數，二是用(yong)于測量飽和蒸(zheng)汽和過熱蒸汽(qi)等溫度過高的(de)流體時，用實際(jì)流體（蒸汽）的溫(wēn)度來進行儀表(biao)系數的标定。
3雷(lei)諾數對渦街流(liú)量計儀表系數(shu)的影響
　　渦街流(liú)量計的斯特羅(luó)哈爾數（Sr）是管道(dào)雷諾數（Re）的函數(shu)，Sr是通過試驗确(què)定的無因次數(shù)，其與Re的關系如(ru)圖1所示。
　　由圖1可(ke)知，隻有當Re達到(dao)一定數值時，即(ji)Re在2×104~7.2×106，Sr才能進入🧡其(qi)恒定💃🏻範圍，曲線(xiàn)的平直部分對(dui)應渦街流量計(ji)的正常測量流(liú)量的範🏃‍♂️圍，在☔此(ci)範圍内，Sr基本不(bú)變，渦街頻率與(yǔ)💛流速成正比，此(cǐ)時，隻要确定旋(xuan)渦發生體和管(guan)道的幾何尺寸(cun)，儀表系數就📐不(bu)會發生改變。

　　當Re小于5×103時，渦街(jie)頻率将不能發(fā)生或不能穩定(dìng)的發🏃生。此範圍(wéi)就不适合進行(hang)流量測量了。
　　當(dang)Re在5×103~2×104範圍内時，渦(wō)街頻率也能穩(wěn)定的發生，但Sr增(zēng)大了，儀表系♻️數(shù)也相應增大，從(cong)而影響了測量(liàng)的精度。此時，需(xū)對💞儀表系數進(jin)行校正才能保(bǎo)證測量的精度(dù)。
　　由以上分析可(ke)知，正确的使用(yòng)流量計，要正确(què)地确❤️定流量計(ji)的下限流量範(fàn)圍，下限雷諾數(shù)一般爲2×104，其對應(ying)的下限流速一(yi)般氣體爲4~5ｍ/ｓ，液體(ti)爲0.4~0.5ｍ/ｓ。因此一般确(que)定下限流量應(yīng)💚保證介質流速(su)🔱大于上述流速(su)。
當介質粘度、密(mi)度與常用介質(zhì)相差較大時，應(yīng)進行雷💋諾數計(jì)算。當發現渦街(jie)流量計使用在(zài)低雷諾數（5×103~2×104）範圍(wéi)内時，或希望渦(wō)☀️街流量計有較(jiào)大的量程比時(shí)👄，爲保證測量的(de)精度，應對儀表(biǎo)系數進行校正(zheng)。
　　爲了提高低雷(léi)諾數區域渦街(jiē)流量計的測量(liàng)精度，可通過實(shí)驗室對流量計(jì)的标定，獲得各(gè)個區域的儀表(biao)系數⭐。标定時，對(dui)低雷諾數區域(yù)各點的流量進(jìn)🏃‍♀️行标定，計算出(chu)各個區域的平(ping)🏒均儀表系數，然(rán)後與正常的儀(yí)表系數相👄比，這(zhè)就是校正系數(shù)，将校正系數與(yǔ)雷諾數一一對(duì)應。實際使用時(shi)，根據現場的實(shí)🛀際參數計算出(chū)相應的雷諾數(shu)，并用内插法計(ji)算出雷諾數對(duì)🤞應的校正系數(shù)，從而實現對儀(yí)表系數的校正(zheng)。YＦ100系列渦街流量(liang)❤️計在低雷諾數(shù)範圍内的校正(zheng)系數如表🍉2所示(shi)。
　　雷諾數影響的(de)校正一般有兩(liang)種方法。一是在(zài)流量計的二次(ci)儀表中進行，适(shi)用于渦街流量(liang)計本身無校正(zheng)能力的測量系(xi)統。二是在渦街(jie)流量傳感器（變(bian)送器）中進行，适(shì)用于渦街流量(liang)計本身有校正(zhèng)能力的測量系(xi)統。

　　當雷諾數大(dà)于7.2×106，其對應的上(shàng)限流速一般氣(qi)體大于80ｍ/ｓ，液體大(da)于8ｍ/ｓ時，流量計會(hui)出現漏脈沖現(xian)象，即流速大✉️于(yu)上限流速後，渦(wo)街流量計輸出(chu)的頻率與流速(sù)成正比的關系(xi)被破壞，且流速(su)越高，漏脈沖現(xiàn)象越嚴重，流量(liàng)計示值越低。
4管(guan)道内徑與渦街(jie)流量計測量管(guan)内徑不同時對(duì)儀表系數☀️的影(ying)響
　　名義尺寸相(xiàng)同的無縫鋼管(guan)，由于壁厚規格(ge)差異大♋，内徑😄也(yě)會🔱産♌生較大差(chà)異，這使連接渦(wō)街流量計的管(guǎn)道🏃‍♂️内徑與渦街(jie)流量計測量管(guǎn)内徑完全一緻(zhi)的并不多。
4.1管道(dào)内徑比測量管(guǎn)内徑大（3％以内）時(shi)的影響
　　在實際(jì)标定中發現，當(dang)管道内徑比測(cè)量管内徑略大(dà)時，流量⛱️示🙇‍♀️值穩(wen)定，儀表系數正(zhèng)常。雖然流體流(liú)過台階時也有(you)二次流産生，但(dan)因二次流存在(zài)的部件在測量(liàng)📱管之外，所以對(dui)流量計的影響(xiang)不明顯。
4.2管道内(nei)徑比測量管内(nei)徑小（3％以内）時的(de)影響
　　當流體以(yi)很高的流速從(cóng)管道流經内徑(jing)較大的測量🤩管(guan)時，由于慣性作(zuò)用，流束來不及(ji)膨脹，撞擊在旋(xuan)渦發生體上，引(yin)🌍起二次流，使得(dé)流量示值偏高(gao)。此誤差可通過(guo)修正系數FD進行(háng)修正：

4.3管道内徑(jing)與測量管内徑(jing)相差較大時的(de)影響
　　當二者相(xiàng)差較大時，由于(yú)流體經過這種(zhǒng)突變造成🌈的💁流(liu)體🐇擾動使得渦(wō)街流量計的測(cè)量變得不再穩(wěn)定和可靠，造成(chéng)的誤💚差無法通(tōng)過儀表系數的(de)修正來補償。此(ci)時，需要對原💃有(yǒu)管道進行改造(zào)，安裝同心🔞異徑(jing)管，使之與流量(liàng)🙇🏻計測量管内徑(jing)相匹配，或按照(zhào)管道尺寸定制(zhi)流量計。
5旋渦發(fa)生體阻流件尺(chi)寸的改變對儀(yí)表系數的影🔞響(xiǎng)
　　在下列兩種情(qíng)況下，旋渦發生(sheng)體阻流件的尺(chǐ)寸會發生改變(biàn)。
1）旋渦發生體阻(zu)流件有堆積物(wù)
　　如果被測流體(tǐ)中存在黏性顆(kē)粒或夾雜着較(jiao)多纖維狀物質(zhì)時，則可能會堆(duī)積在旋渦發生(shēng)體阻流件上，使(shi)其幾何形狀和(he)尺寸發生變化(hua)，因而儀表系數(shu)也會發生變化(huà)。據相關模拟試(shì)驗結果，當阻流(liu)件上💞堆積物厚(hou)度爲0.01Ｄ時，附加誤(wù)差爲2％，堆積物厚(hòu)度爲0.
2）旋渦發生(sheng)體阻流件有磨(mo)損
　　渦街流量計(ji)旋渦發生體阻(zu)流件的兩條棱(leng)邊正常情況下(xia)是銳🌈利的，如果(guǒ)流體中含有固(gù)形物，長期使用(yòng)後其銳緣很容(róng)易被磨損而變(bian)成圓弧，由于阻(zǔ)流件幾何形狀(zhuang)和尺寸發生變(bian)化，因而儀表系(xì)數也會發生變(biàn)化。
　　一旦發現阻(zu)流件有堆積物(wù)時，應及時清除(chu)。當發現旋渦發(fa)生體阻流件有(you)磨損時，應對流(liú)量計的儀表系(xì)數❗進行重新✂️标(biao)定，當磨損特别(bie)嚴重時，應考慮(lü)更換旋渦🌈發生(shēng)體。
6結束語
　　以上(shàng)就是一些影響(xiang)渦街流量計儀(yí)表系數變化的(de)因🔴素，我們能做(zuo)的就是注意這(zhè)些可能發生的(de)因素，并加以改(gai)善，盡🔞量避免這(zhe)些現象的産生(shēng)，從而提高渦街(jie)流量計測量的(de)正确率。

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