0引言
　　空氣吹過(guò)煙囪(cōng)，河(hé)水流過橋墩會在煙囪(cōng)、橋墩後産生漩(xuán)渦。漩渦會引起(qǐ)震動，空氣(qì)與河水的(de)震動可能引起煙囪(cōng)、橋墩(dūn)的共振，造(zào)成煙(yān)囪斷裂(liè)、橋墩倒(dǎo)塌，給人們的生(shēng)産、生活(huó)帶來巨(jù)大的(de)損失(shī)。這就(jiù)是卡門渦(wō)街(jiē)在(zài)自然界的存在(zài)。美籍匈牙(yá)利科(kē)學家馮.卡(kǎ)門（karman）1906在(zài)德國(guó)哥廷(tíng)根大(dà)學做助教期間(jiān)，協助德國(guó)普朗特教授(shòu)做哈依(yī)門茲水槽試驗(yàn)時，發現水流流(liú)過水槽的圓柱體後(hòu)，在圓柱體(tǐ)後邊(biān)産生兩列規律性的漩渦(wō)，渦街是(shì)反(fǎn)對稱(chēng)的，渦系的動量(liàng)與阻力有(yǒu)關。因爲卡門對這一(yī)自然現象的發(fā)現(xiàn)及(jí)深入(rù)研究(jiū)，人們将上述漩渦現象(xiàng)定義爲(wèi)卡門(mén)渦街。
　　卡門(mén)渦街不都是巨(jù)大的破壞力，人們利用卡門渦(wō)街的規律性，研究制造(zào)了渦街(jiē)流量(liàng)計(jì)。渦街流量計(jì)主要應用(yòng)于封(fēng)閉管道(dào)流(liú)量的測量，可以測量氣體(tǐ)、液體(tǐ)及蒸(zhēng)汽。渦(wō)街流(liú)量計結構緊湊(còu)、無可(kě)動部件、壓(yā)損小、量程(chéng)比寬(kuān)、精度(dù)高(gāo)、安裝簡(jiǎn)易、維護量低，正逐(zhú)步取(qǔ)代傳統(tǒng)的差壓式(shì)流(liú)量(liàng)計和容積(jī)式儀(yí)表，成爲市場的(de)主要(yào)流(liú)量測量(liàng)儀(yí)表。
　　渦街流量計由傳感器和(hé)轉換器組成，傳(chuán)感器可(kě)以選擇壓電應力式、電容式(shì)、光纖式等(děng)多種傳感器。壓(yā)電應(yīng)力式(shì)渦街(jiē)傳感器應用是(shì)最多(duō)的，技術成熟度、産品穩定性也是高的。該(gāi)種傳感器(qì)可在(zài)-20℃～+250℃的介質溫(wēn)度範(fàn)圍内工(gōng)作，可以(yǐ)輸出模拟(nǐ)量信(xìn)号，也(yě)可以輸出(chū)脈沖(chòng)信号。經過(guò)渦街轉(zhuǎn)換(huàn)器做(zuò)信号(hào)處理，産品(pǐn)可以輸(shū)出标準的4～20ma信(xìn)号和脈沖(chòng)信号，部分(fèn)廠家産品還可(kě)以帶(dài)ff總線或pa總線輸(shū)出，也(yě)有(yǒu)帶(dài)rs485接口(kǒu)的産品。通過這(zhè)些輸(shū)出信号可以和plc或(huò)dcs系(xì)統實(shí)現數(shù)據傳輸。帶(dài)rs485接口的産品還可以配合無線(xiàn)傳輸設備(bèi)，實現(xiàn)儀表數據(jù)的遠(yuǎn)程無線傳(chuán)輸管理(lǐ)，爲用戶帶來(lái)極大(dà)地便捷。
1渦街流量計的工(gōng)作原(yuán)理、渦街流(liú)量計(jì)分類及溫(wēn)壓補償渦(wō)街的(de)發展
1.1渦街流(liú)量(liàng)計原理(lǐ)
　　渦(wō)街流(liú)量計又被稱爲(wèi)卡門渦街流量(liàng)計、漩渦(wō)流量計(jì)，是應用卡門渦街原理制造的(de)一種流(liú)量測量(liàng)儀表。儀表測量(liàng)管(guǎn)裏安裝(zhuāng)一個(gè)發生(shēng)體，當(dāng)介質(zhì)流過(guò)發生體，會在發(fā)生體後産(chǎn)生漩(xuán)渦，漩渦的(de)頻率(lǜ)f和介質的(de)流速v成正(zhèng)比，通過對頻率(lǜ)的檢(jiǎn)測，達到測量流速的目的。渦街(jiē)流量計原(yuán)理圖(tú)，如圖(tú)1所示。

渦街流(liú)量計計(jì)算公(gōng)式如(rú)下：f=st*v/d
（f：頻(pín)率hz；st:斯特勞哈爾(ěr)系數,無量綱；v:流(liú)速，單位m/s；d:漩渦發(fā)生體寬度，單位(wèi)m）
　　st是是(shì)斯特勞哈(hā)爾系數，是雷諾數的函數。當(dāng)雷(léi)諾數re>2*104<7*106時，可(kě)認爲(wèi)一個(gè)固定(dìng)的常數。因(yīn)此，通過檢測頻率f，就可以(yǐ)檢測到流(liú)速v，流速v檢測到後，就(jiù)可以通過(guò)公式(shì)計算(suàn)介質(zhì)體積(jī)流量或質(zhì)量流量了。
體積流量(liàng)計算公式：q=v*a（q:體積(jī)流量、a管(guǎn)道截面積）
質(zhì)量流量計(jì)算公(gōng)式：q=3600*v*a*ρ（q：質(zhì)量流(liú)量；ρ:介(jiè)質密(mì)度）
1.2渦街流量計分類(lèi)
　　按照與管(guǎn)道連接形式，可分爲(wèi)法蘭型、夾(jiá)持型(xíng)或插(chā)入型。
　　按(àn)傳(chuán)感器測量(liàng)原件(jiàn)種類分熱(rè)敏式(shì)、應力(lì)式、電容式(shì)、應(yīng)變式、超聲式(shì)、振動體(tǐ)式、光電(diàn)式和(hé)光纖式。
　　按(àn)防爆類型分非(fēi)防爆(bào)型、本安型、隔爆(bào)型(xíng)、複(fú)合防(fáng)爆型等。
　　目(mù)前國(guó)内外應用(yòng)最多(duō)的是應(yīng)力(lì)式、管道連接的渦街(jiē)流量計。
1.3溫壓補(bǔ)償渦街流量計(jì)的發(fā)展
　　渦街流量計原理介紹(shào)當中(zhōng)渦街流量計可(kě)以測(cè)量介(jiè)質的質量流量，對于液體(tǐ)介質或密度變化不(bú)大的介(jiè)質，渦街(jiē)流(liú)量計計(jì)算出(chū)的質(zhì)量(liàng)流量精(jīng)度高。但是在實(shí)際使(shǐ)用中，特别(bié)是氣(qì)體或(huò)蒸汽的測量，由(yóu)于工況溫度、壓力的(de)波動，造成(chéng)介質(zhì)密度(dù)波(bō)動大，所(suǒ)以渦街流量計測量(liàng)的質(zhì)量流(liú)量誤差(chà)就大。由(yóu)此可見，對(duì)渦街(jiē)流量計所測量的介質密度在(zài)線修正很有必(bì)要。這就要求渦街流(liú)量計(jì)要集(jí)成溫度(dù)、壓(yā)力信号，在(zài)線進行溫(wēn)度及壓力的修(xiū)正，保證質量流(liú)量輸出(chū)的(de)精度(dù)。溫度、壓(yā)力(lì)及流量集(jí)成到(dào)1台儀(yí)表上的(de)一體化(huà)結構是最優的(de)選擇。目(mù)前國外(wài)部分知名廠家(jiā)，國内(nèi)少數廠家(jiā)能夠生産一體(tǐ)化帶溫度(dù)及壓力補償的(de)渦街(jiē)流量(liàng)計。工(gōng)藝管(guǎn)道上外配溫度(dù)傳感器和(hé)壓力(lì)傳感(gǎn)器，把溫度(dù)及壓力信号傳(chuán)輸到(dào)流量計算(suàn)機得(dé)到的質量(liàng)流量在系統精(jīng)度上要低(dī)于一(yī)體化(huà)溫壓(yā)補償(cháng)渦街流(liú)量計[3]。一(yī)體化(huà)溫(wēn)壓補償渦街流量計是(shì)今後渦街流量計的一個(gè)發展(zhǎn)方向(xiàng)。一體化溫(wēn)壓補(bǔ)償渦(wō)街流(liú)量計原理圖，如(rú)圖2所(suǒ)示。

2渦街流量計的(de)标定、檢定(dìng)方法(fǎ)
　　渦街(jiē)流量(liàng)的制(zhì)造及檢定(dìng)單位大部(bù)分(fèn)采用标(biāo)準表法進行标校(xiào)和(hé)檢定。标準(zhǔn)表法(fǎ)就是用渦輪流量計、質量流量計、音(yīn)速噴(pēn)嘴等作爲标準表(biǎo)，把被檢測的(de)儀表串(chuàn)聯(lián)到檢測裝(zhuāng)置上(shàng)，通過(guò)标準表(biǎo)來标校(xiào)、檢定(dìng)被測量儀表，通(tōng)過比(bǐ)較被(bèi)測儀表與(yǔ)标準(zhǔn)表的讀(dú)數，求得(dé)被測量儀(yí)表的偏差，然後(hòu)進行(háng)調(diào)校[4]。
2.1标(biāo)準(zhǔn)表法(fǎ)标校(xiào)裝置的優(yōu)點
1)标準(zhǔn)表(biǎo)法裝置體(tǐ)積小(xiǎo)、重量(liàng)輕、構(gòu)造簡(jiǎn)單、操(cāo)作(zuò)方便、制造及(jí)維護成本(běn)低。
2)标(biāo)準表(biǎo)法裝置可(kě)以用(yòng)來标(biāo)校液(yè)體或(huò)氣(qì)體介質(zhì)的流量(liàng)。
3)标準表(biǎo)的流量計與(yǔ)被(bèi)檢流量計(jì)串聯(lián)安裝(zhuāng)于同一個(gè)測量系統中，标(biāo)準表(biǎo)和(hé)被測量(liàng)儀表間距離(lí)小(xiǎo)、時間誤(wù)差可以(yǐ)忽略。
4)标準(zhǔn)表選(xuǎn)擇種類很多，可(kě)以選擇電磁流(liú)量計(jì)、超聲波流(liú)量計、渦(wō)輪流量計、質(zhì)量流量計(jì)等，選(xuǎn)擇(zé)空間大(dà)。
2.2标準(zhǔn)表法标校(xiào)裝置(zhì)的缺點
1)标(biāo)準表需要嚴格(gé)按照(zhào)計量(liàng)部門要求定期做檢(jiǎn)查(chá)，隻有合(hé)格了(le)才能夠用于檢(jiǎn)測；企業自身也(yě)要不定期進行(háng)自檢，保證标準(zhǔn)表及(jí)裝置使用(yòng)過程(chéng)中(zhōng)的性能。
2)标準(zhǔn)表(biǎo)法标校(xiào)裝置(zhì)在标(biāo)校儀(yí)表的(de)過程中要對标校(xiào)介(jiè)質進(jìn)行溫度及壓力(lì)修正，保證标校(xiào)精度(dù)。
3)标準表法裝置系統(tǒng)精度(dù)受标準表(biǎo)精度(dù)的影響大(dà)。
3影響(xiǎng)渦街流量(liàng)計使(shǐ)用精度的因素(sù)
　　渦街(jiē)流量(liàng)計自(zì)身傳感器及轉(zhuǎn)換器性能決定(dìng)了這款産品的性能，然而儀表安裝使用(yòng)因素(sù)也會(huì)影響(xiǎng)儀表(biǎo)的性能，爲(wèi)保證渦街流量(liàng)計精度，安裝使用有(yǒu)如下要求。
1)渦街流量計建(jiàn)議安(ān)裝到(dào)水平或(huò)垂直管道，并保證管道充滿介質(zhì)。
2)渦街流量計對(duì)前後直管段要(yào)求較高，一般要(yào)求大于前20d，後5d（d管(guǎn)道口徑(jìng)）。
3)渦街流量計(jì)盡量避免安裝在有強烈(liè)震動的地方(fāng)，盡(jìn)量遠離泵(bèng)與閥門，必(bì)要時做适當的管道支撐。
4)渦(wō)街(jiē)流量(liàng)計安(ān)裝位置(zhì)要遠離(lí)強磁場或強電場的幹(gàn)擾。
5)保證渦街流量計漩(xuán)渦發生體(tǐ)處于迎流面。
6)渦街流(liú)量計轉換器使用環(huán)境(jìng)溫度一(yī)般爲(wèi)-40℃～85℃，根據(jù)實際情況(kuàng)配保溫箱(xiāng)或遮陽罩。
渦(wō)街(jiē)流量(liàng)計安裝示(shì)意圖[3]，如圖(tú)3所示(shì)

直管(guǎn)段要求

圖3渦(wō)街流(liú)量(liàng)計(jì)安裝示意
①一(yī)般(bān)入口(kǒu)直管段(duàn)無幹擾(rǎo)情況下(xià)≥20dn
②調節閥(fá)後≥50dn
③縮管後≥20dn
④90℃彎頭(tóu)後≥20dn
⑤兩(liǎng)個90℃彎頭後(hòu)≥30dn
⑥兩個三維90℃彎頭後≥40dn
4渦街流量計(jì)的客戶(hù)化(huà)調校
由于渦街流量(liàng)計測(cè)量原理、傳(chuán)感器類型、标定(dìng)裝置、
　　安裝(zhuāng)使用(yòng)等原(yuán)因，渦(wō)街流量計在(zài)出廠到達用戶現場或(huò)計量(liàng)站時，出廠(chǎng)的标校精度可(kě)能會(huì)與用戶現場标(biāo)準表或計量檢定結果發(fā)生産(chǎn)生偏差，這(zhè)時就要對儀表(biǎo)系數(shù)進行現場調整(zhěng)，以(yǐ)滿足用戶或(huò)計量(liàng)機構的檢定要求。客(kè)戶化調(diào)校(xiào)有如(rú)下2種(zhǒng)情況：
1）儀表(biǎo)整體的正偏差(chà)或負(fù)偏差(chà)。如果(guǒ)儀(yí)表(biǎo)出現整體(tǐ)正偏差或負偏(piān)差，隻要調整儀(yí)表系數(shù)就(jiù)可以了。公式如下：
knew＝kold×(q儀(yí)表(biǎo)顯示(shì)流(liú)量)/(q标(biāo)準流量)
2）儀表非(fēi)線性超差(chà)。非線(xiàn)性超差是指一台渦街流量計在不同(tóng)流速下(xià)的誤差有(yǒu)正有負，并(bìng)且達(dá)不到(dào)精度要(yào)求。出現此問(wèn)題的(de)主要(yào)原(yuán)因可能是儀(yí)表口(kǒu)徑與檢定(dìng)時的(de)管段(duàn)口徑(jìng)有差異，或是檢(jiǎn)定時的(de)雷諾數(shù)和(hé)廠家标定時(shí)的雷(léi)諾數有(yǒu)很(hěn)大差異造成的(de)。
目前渦街流量(liàng)計生(shēng)産廠家可(kě)以根據用(yòng)戶需(xū)求提供(gòng)歐(ōu)标(biāo)、美(měi)标或是日标法蘭連(lián)接法蘭儀(yí)表。同樣法蘭标(biāo)準(zhǔn)，相(xiàng)同口徑、相(xiàng)同壓力等級，不同品(pǐn)牌的(de)渦街(jiē)流量計産(chǎn)品法蘭内孔尺寸是有(yǒu)差别(bié)的。儀表(biǎo)内孔和連接(jiē)管(guǎn)道内孔(kǒng)有微小(xiǎo)的差别，可以引(yǐn)起儀(yí)表非線性(xìng)誤差(chà)，這種(zhǒng)情況(kuàng)是最多的(de)。
　　造成(chéng)廠家标定時的(de)雷諾(nuò)數和(hé)檢定(dìng)時的(de)雷諾數不(bú)同的主要原因(yīn)是：大(dà)多數渦街(jiē)流量(liàng)計的制造(zào)廠都是用水作(zuò)爲标校介質來進行标定。渦街(jiē)流量計的原理(lǐ)告訴(sù)人們無論(lùn)介質是(shì)什麽，對(duì)同一(yī)台(tái)儀表來說，在(zài)單位(wèi)工況(kuàng)流量(liàng)體(tǐ)積(jī)下産生的(de)脈沖數是一個(gè)常(cháng)數，即儀(yí)表系(xì)數k。因爲渦街流量計的這(zhè)個優點，用(yòng)水标(biāo)定的(de)渦街流量計可以(yǐ)用(yòng)于測(cè)量氣(qì)體或蒸汽(qì)，但這個應(yīng)用前(qián)提是要雷(léi)諾(nuò)數(shù)大于20000才能保證精度(dù)。有些時候(hòu)，儀表在用戶現場或計量站檢(jiǎn)定時，雷諾(nuò)數(shù)小于20000，導(dǎo)緻儀表不(bú)滿足精度(dù)要求。這種(zhǒng)情(qíng)況産生(shēng)的非線性誤差(chà)較小(xiǎo)，但也偶見(jiàn)。
　　上述2種情(qíng)況不可避免(miǎn)，儀表制造廠(chǎng)不能(néng)因爲(wèi)自己儀表内徑(jìng)原因，要(yào)求用戶(hù)改管(guǎn)道或因爲(wèi)雷諾數(shù)低(dī)就要求用戶(hù)更換儀表(biǎo)，可以(yǐ)采(cǎi)用多(duō)點非線性修(xiū)正(zhèng)，達到滿足(zú)用戶使用(yòng)的(de)要求。這(zhè)裏介(jiè)紹一(yī)種有(yǒu)效(xiào)的方法(fǎ)，實現(xiàn)這一目的。具(jù)體(tǐ)說就是把(bǎ)測量(liàng)範圍分段，取一(yī)個儀表常(cháng)數，讓(ràng)每段(duàn)測量範圍(wéi)都符合(hé)精度(dù)要(yào)求，這種(zhǒng)方法實(shí)現的過(guò)程要考(kǎo)慮雷諾數的影(yǐng)響。下面是(shì)計算(suàn)模型[3]。


　　通過上(shàng)述6步計算，可(kě)實現(xiàn)儀表的(de)非線性修正。利用上述(shù)計(jì)算結果，通過(guò)hart手操器或儀表(biǎo)按鍵，把修正參數輸入(rù)儀(yí)表轉換器，轉換器就可以将(jiāng)原本非(fēi)線性的曲(qǔ)線重新線(xiàn)性化(huà)，達到(dào)校正(zhèng)目的。轉換(huàn)器該(gāi)功能的實(shí)現要通過前期轉換器(qì)軟件設計實(shí)現。這樣通(tōng)過線性及非線(xiàn)性修(xiū)正，就可實(shí)現(xiàn)客(kè)戶(hù)化的調(diào)校，滿(mǎn)足(zú)用戶需求。
5結(jié)束語
　　渦街(jiē)流量計(jì)是(shì)一款(kuǎn)好産(chǎn)品，國外的(de)設計規(guī)範已經(jīng)把渦(wō)街(jiē)流量計(jì)放到了差壓式流量(liàng)儀(yí)表選型之前，作爲小管徑（<dn300）、氣體、液體、蒸(zhēng)汽流量測(cè)量的首選。随着國内合資産品(pǐn)、民族(zú)品牌産品的性能完善與提高(gāo)，渦街(jiē)流量計在(zài)中國市場(chǎng)會有大的(de)發(fā)展(zhǎn)。

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