摘要渦街(jiē)流量計 儀表系數變化的因素(sù)主要有溫度、雷諾數(shù)、管(guǎn)徑差異(yì)、旋渦發生(shēng)體阻(zǔ)流件(jiàn)尺寸(cùn)的改(gǎi)變，通過(guò)對(duì)以上(shàng)因素(sù)進(jìn)行詳細(xì)分析，給(gěi)出解決措施(shī)。
0引言
　　渦街(jiē)流量計是根據(jù)卡門(mén)渦(wō)街原理(lǐ)研制(zhì)成的一種流體振蕩式流(liú)量測(cè)量儀表。由于其(qí)具(jù)有(yǒu)精度(dù)高、測量(liàng)量程寬(kuān)、結構簡單、安裝(zhuāng)方便(biàn)、可靠(kào)性好(hǎo)，其輸(shū)出的脈沖(chòng)頻率(lǜ)信(xìn)号(hào)與流量測(cè)量值成正(zhèng)比、無零點(diǎn)漂移，且脈沖頻率信(xìn)号不受流(liú)體組(zǔ)分、密度、壓力、溫(wēn)度的影(yǐng)響，廣泛(fàn)應用于各種氣(qì)體、液體及蒸汽(qì)介質(zhì)流量的測(cè)量。但在實際使用中，由(yóu)于各種因素的影響，會(huì)使其儀表系數(shù)發生變化。
1工作原理
　　在流(liú)體中(zhōng)安放旋渦發生(shēng)體，流體(tǐ)在旋渦(wō)發生體下(xià)遊兩(liǎng)側交(jiāo)替地(dì)分離(lí)釋放出兩(liǎng)列有規律的交(jiāo)替排列的旋渦，在一(yī)定的(de)雷諾數範(fàn)圍内，該(gāi)旋(xuán)渦(wō)的頻率與旋(xuán)渦發(fā)生體(tǐ)的幾(jǐ)何尺寸、管(guǎn)道的幾何(hé)尺(chǐ)寸有關(guān)，旋渦(wō)的頻率正比(bǐ)與(yǔ)流量，此頻(pín)率可由探頭(tóu)檢出。
f=sr×v/b（1）
　　式(shì)中：b爲阻流件的寬度(dù)，ｍ；v爲經流量(liàng)計的流體(tǐ)平均流速，ｍ/ｓ；f爲旋渦的頻率(lǜ)，hｚ；sr爲(wèi)斯特羅哈爾(ěr)數。
渦街流(liú)量計一段時間(jiān)内輸(shū)出的脈沖(chòng)數與流過(guò)流體(tǐ)的體積量(liàng)之比，稱爲(wèi)儀表系數(shù)，用k來(lái)表示：
k=n/q（2）
式中(zhōng)：k爲儀表系(xì)數，（ｍ3）-1；n爲(wèi)體積總量(liàng)對應(yīng)的脈沖數；q爲體積總(zǒng)量，ｍ3。
當渦街(jiē)流(liú)量計用來測量瞬時流量(liàng)時(shí)：
qv=f×3600/k（3）
k=f×3600/qv（4）
式中：qv爲體(tǐ)積流量值(zhí)，ｍ3/h。
　　由以(yǐ)上公(gōng)式可知，儀(yí)表系數k一但(dàn)發生變(biàn)化，将(jiāng)直接影(yǐng)響到流(liú)量測量的正确率。儀表系(xì)數k一(yī)般由實驗室通過氣(qì)體或(huò)液體實标得到，但渦街流(liú)量計(jì)在現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)，由于(yú)各(gè)種(zhǒng)因素的影響，其儀表(biǎo)系數也(yě)會(huì)相(xiàng)應的發(fā)生變化。爲了提(tí)高流量測量的(de)正确率，有(yǒu)必要對引(yǐn)起儀(yí)表系(xì)數變化的(de)因素進(jìn)行分析并提(tí)出(chū)解(jiě)決措施。
2溫度對(duì)渦街(jiē)流量計儀表系(xì)數的影(yǐng)響(xiǎng)
　　流體(tǐ)溫度變(biàn)化(huà)通過(guò)兩個(gè)因素(sù)對渦(wō)街流(liú)量計的儀表系數産生影響。一(yī)是溫(wēn)度變(biàn)化後，旋(xuán)渦發生體阻流(liú)件的寬(kuān)度b也(yě)會相(xiàng)應變(biàn)化，流(liú)體以相同(tóng)流速經過(guò)旋渦(wō)發生體(tǐ)時(shí)，其輸(shū)出的(de)頻(pín)率也會(huì)相應(yīng)的增(zēng)加或(huò)降低；二是(shì)溫度(dù)變化(huà)後，渦街流(liú)量計的管(guǎn)道内(nèi)徑也有(yǒu)變化，其(qí)截面(miàn)積會(huì)相應的增(zēng)大或(huò)減小(xiǎo)，當相同體(tǐ)積(jī)的(de)流體(tǐ)流過流量計時(shí)，流速會降(jiàng)低或增加(jiā)。
上述(shù)變化可通過數(shù)學方(fāng)法進行分析。流速(sù)與渦街流量(liàng)計管道内(nèi)徑的(de)關系爲：

　　由(yóu)于b的增量與溫(wēn)度成正比，d的(de)增(zēng)量也與溫(wēn)度成(chéng)正比，所(suǒ)以(yǐ)儀表(biǎo)系數(shù)k與(yǔ)溫度增(zēng)量的三次(cì)方成(chéng)反比(bǐ)。溫度(dù)對儀(yí)表系數(shù)的(de)影響(xiǎng)可通過以(yǐ)下公(gōng)式進行修正：

　　式中：kt爲(wèi)流體溫度(dù)爲t時的儀表系(xì)數，（ｍ3）-1；k0爲流量(liàng)計标(biāo)定時(shí)t0時的平均儀表(biǎo)系數，（ｍ3）-1；βd爲流(liú)量計測量管材(cái)質線(xiàn)膨脹(zhàng)系(xì)數(shù)，℃-1；βb爲旋(xuán)渦發生體(tǐ)材質線膨(péng)脹系數，℃-1；t爲(wèi)流量(liàng)計工作(zuò)時溫度，℃；t0爲流(liú)量計标定(dìng)時溫度，℃。
當(dāng)流量(liàng)計測(cè)量管(guǎn)與(yǔ)旋渦發(fā)生體材質相同(tóng)時，即
βd=βb=β，上(shàng)式變爲(wèi)：
kt=［1-3β（t-t0）］k0（7）
　　國産流量計一般采(cǎi)用不(bú)鏽鋼(gāng)材質制造，其線(xiàn)膨脹系數約在(zài)17×10-6/℃左(zuǒ)右，表1給出了(le)流量計采用(yòng)不(bú)鏽鋼材質在不(bú)同溫度(dù)下系數(shù)的變(biàn)化。

　　由表1可(kě)以(yǐ)看(kàn)出，當流體(tǐ)溫度大(dà)于100℃時，儀(yí)表系(xì)數的變化(huà)是可觀(guān)的，當渦(wō)街流量計是用來測量飽和蒸(zhēng)汽（170℃）和過熱蒸汽(qì)（280℃）時，由于(yú)儀表系(xì)數變化引(yǐn)起的誤差将大大降(jiàng)低測量的(de)精度(dù)。
　　解決(jué)此(cǐ)問題(tí)的(de)方法(fǎ)一(yī)是(shì)按照(zhào)流體的(de)實際溫(wēn)度重(zhòng)新(xīn)計(jì)算儀(yí)表系(xì)數，二(èr)是用(yòng)于測量飽和蒸汽和過熱蒸汽(qì)等溫度過高的(de)流體(tǐ)時，用實際(jì)流(liú)體(tǐ)（蒸汽(qì)）的溫度來進行儀表(biǎo)系數(shù)的(de)标(biāo)定。
3雷(léi)諾數(shù)對渦街流量計儀(yí)表系數(shù)的影(yǐng)響(xiǎng)
　　渦街流(liú)量計的斯特羅(luó)哈爾(ěr)數（sr）是(shì)管道(dào)雷諾數(shù)（re）的(de)函數(shù)，sr是通過試(shì)驗确定的無(wú)因次數(shù)，其與(yǔ)re的關系如(rú)圖1所示。
　　由(yóu)圖1可知，隻(zhī)有當re達到(dào)一定數值(zhí)時，即(jí)re在2×104~7.2×106，sr才能進入其(qí)恒定範圍，曲線(xiàn)的平直部(bù)分對(duì)應渦街(jiē)流(liú)量計(jì)的正(zhèng)常測量流(liú)量的範圍(wéi)，在此(cǐ)範圍(wéi)内，sr基(jī)本不(bú)變，渦街頻(pín)率與(yǔ)流速成正比，此時，隻要确(què)定旋(xuán)渦發生(shēng)體(tǐ)和管(guǎn)道的(de)幾(jǐ)何(hé)尺寸，儀表(biǎo)系(xì)數就不(bú)會發生(shēng)改變。

　　當re小于5×103時，渦街(jiē)頻率将不能發(fā)生或不能穩定(dìng)的發(fā)生。此範圍(wéi)就不适合(hé)進行(háng)流量測(cè)量了。
　　當(dāng)re在5×103~2×104範圍(wéi)内時，渦(wō)街頻(pín)率也能穩(wěn)定的發生，但sr增(zēng)大了，儀表系數也相應增(zēng)大，從(cóng)而影響了測量(liàng)的精度。此(cǐ)時，需(xū)對儀表系數進(jìn)行校正才能保(bǎo)證測量的(de)精度(dù)。
　　由以上分(fèn)析可知，正(zhèng)确(què)的使用(yòng)流量(liàng)計，要正确地确(què)定流量(liàng)計(jì)的下(xià)限流量範圍，下限雷諾數一般爲(wèi)2×104，其(qí)對應(yīng)的下(xià)限流速一(yī)般氣體爲4~5ｍ/ｓ，液體(tǐ)爲0.4~0.5ｍ/ｓ。因(yīn)此(cǐ)一(yī)般确(què)定下限流量應保證介質流速(sù)大于上述流速(sù)。
當介質粘度、密(mì)度與常用介質相差(chà)較大時，應(yīng)進行雷諾(nuò)數計算。當發現渦街(jiē)流量計使(shǐ)用在(zài)低雷(léi)諾數（5×103~2×104）範圍(wéi)内時，或(huò)希(xī)望渦街流(liú)量(liàng)計有較(jiào)大的量程(chéng)比時(shí)，爲保(bǎo)證(zhèng)測量的(de)精度，應對(duì)儀表(biǎo)系數進(jìn)行校正(zhèng)。
　　爲了提(tí)高(gāo)低雷諾(nuò)數區(qū)域渦街(jiē)流量計的測量精度(dù)，可通過實驗室對(duì)流量計(jì)的标(biāo)定，獲得各個區域(yù)的儀表(biǎo)系數(shù)。标定時，對(duì)低雷諾(nuò)數(shù)區域(yù)各點(diǎn)的流量進(jìn)行标定，計(jì)算出(chū)各個區(qū)域的平(píng)均儀表系數，然(rán)後與(yǔ)正(zhèng)常(cháng)的儀表系數相(xiàng)比，這(zhè)就是(shì)校(xiào)正系數，将校正系數與(yǔ)雷諾(nuò)數一一(yī)對(duì)應。實際使用時，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際參數計(jì)算出(chū)相應(yīng)的(de)雷諾數(shù)，并用内插法計算出雷諾(nuò)數對應的校(xiào)正系數(shù)，從而(ér)實現對儀表系(xì)數的校正(zhèng)。yＦ100系列(liè)渦街流(liú)量(liàng)計在低雷(léi)諾數(shù)範圍(wéi)内的校正(zhèng)系數(shù)如表2所示。
　　雷諾數影響的(de)校正一般有兩種方(fāng)法。一是在(zài)流量計的二次(cì)儀表中進行，适用于渦(wō)街流量(liàng)計本(běn)身無校正(zhèng)能力(lì)的測量系(xì)統。二是在渦街(jiē)流量傳感(gǎn)器（變送(sòng)器）中進(jìn)行，适(shì)用于渦街(jiē)流量(liàng)計本身有校正(zhèng)能力(lì)的(de)測量系(xì)統。

　　當(dāng)雷(léi)諾數大(dà)于(yú)7.2×106，其對應的上(shàng)限流速一(yī)般氣(qì)體大于80ｍ/ｓ，液(yè)體大(dà)于8ｍ/ｓ時，流量計會(huì)出現漏脈(mò)沖現(xiàn)象，即(jí)流速大于(yú)上限流速(sù)後，渦(wō)街流(liú)量(liàng)計(jì)輸出(chū)的頻率(lǜ)與(yǔ)流速(sù)成正(zhèng)比的(de)關系被破壞(huài)，且流速(sù)越高，漏脈沖現(xiàn)象越(yuè)嚴(yán)重(zhòng)，流量計示(shì)值(zhí)越低。
4管道内(nèi)徑與渦街(jiē)流量(liàng)計(jì)測量管(guǎn)内徑不同(tóng)時對(duì)儀表系(xì)數(shù)的影(yǐng)響
　　名義(yì)尺(chǐ)寸相(xiàng)同的無縫(féng)鋼管(guǎn)，由于壁厚規格(gé)差異(yì)大(dà)，内徑也(yě)會産生較(jiào)大差異，這使連(lián)接渦(wō)街流量計的管(guǎn)道内(nèi)徑與渦街(jiē)流量計測(cè)量管内徑完(wán)全(quán)一緻(zhì)的并不多(duō)。
4.1管道(dào)内徑(jìng)比測量管内徑大（3％以内）時的影(yǐng)響
　　在(zài)實際(jì)标定中(zhōng)發現，當(dāng)管道内(nèi)徑比測(cè)量管(guǎn)内徑(jìng)略大(dà)時(shí)，流(liú)量示值穩(wěn)定，儀表系(xì)數(shù)正(zhèng)常。雖然流體流(liú)過台階(jiē)時(shí)也有(yǒu)二次流産(chǎn)生，但(dàn)因二次流存在(zài)的部(bù)件在測量(liàng)管之外，所以對流量計(jì)的(de)影響(xiǎng)不明(míng)顯(xiǎn)。
4.2管道内(nèi)徑比(bǐ)測量(liàng)管内(nèi)徑小（3％以内）時的(de)影響(xiǎng)
　　當(dāng)流體以很高的(de)流速從管道流(liú)經内徑(jìng)較大的(de)測量管(guǎn)時，由(yóu)于慣(guàn)性作(zuò)用，流束來不及(jí)膨脹，撞(zhuàng)擊在旋渦發生體上，引起二次(cì)流，使得(dé)流量示(shì)值偏高(gāo)。此誤(wù)差可通過修正系(xì)數(shù)fd進行(háng)修正(zhèng)：

4.3管道内徑(jìng)與(yǔ)測量管(guǎn)内徑(jìng)相差較大時(shí)的(de)影響
　　當(dāng)二(èr)者相(xiàng)差較大時，由于(yú)流體(tǐ)經(jīng)過(guò)這種突變(biàn)造成的流(liú)體擾動(dòng)使(shǐ)得渦(wō)街流量計(jì)的測(cè)量變得(dé)不再穩(wěn)定和可(kě)靠，造成(chéng)的誤差無法通(tōng)過儀表(biǎo)系數(shù)的(de)修正(zhèng)來補(bǔ)償。此(cǐ)時，需要(yào)對原有(yǒu)管道(dào)進行改造(zào)，安裝同心(xīn)異徑(jìng)管，使之與流量計測(cè)量管(guǎn)内徑(jìng)相匹配，或按照管道(dào)尺(chǐ)寸定制(zhì)流(liú)量計。
5旋渦發(fā)生體(tǐ)阻流件(jiàn)尺(chǐ)寸的改變對儀表系數(shù)的影響(xiǎng)
　　在下列(liè)兩(liǎng)種情(qíng)況下(xià)，旋渦發生(shēng)體阻流件(jiàn)的尺(chǐ)寸會發生(shēng)改變(biàn)。
1）旋渦發(fā)生(shēng)體阻(zǔ)流件(jiàn)有(yǒu)堆積物(wù)
　　如(rú)果(guǒ)被測流體(tǐ)中存在黏(nián)性顆粒或夾雜(zá)着較多纖維狀(zhuàng)物質(zhì)時，則可能會堆積在旋渦(wō)發生(shēng)體阻流(liú)件上，使其幾何(hé)形狀和(hé)尺寸發(fā)生變化(huà)，因而儀(yí)表系數(shù)也會發生變化(huà)。據相(xiàng)關模(mó)拟試(shì)驗結果(guǒ)，當(dāng)阻流(liú)件上堆積物厚度爲(wèi)0.01Ｄ時，附加誤差爲(wèi)2％，堆(duī)積物厚(hòu)度爲(wèi)0.
2）旋渦發生體阻流(liú)件有磨(mó)損
　　渦街(jiē)流(liú)量計(jì)旋渦(wō)發生體阻(zǔ)流件的兩條棱(léng)邊正常情況(kuàng)下(xià)是銳利的(de)，如果(guǒ)流體中含有固(gù)形物，長期(qī)使用後其銳緣很容(róng)易被磨損(sǔn)而變(biàn)成圓弧，由(yóu)于阻流件幾何形狀和尺(chǐ)寸發生變(biàn)化，因而儀(yí)表系數也會發(fā)生變(biàn)化。
　　一旦發現阻(zǔ)流件(jiàn)有(yǒu)堆(duī)積物(wù)時，應及時(shí)清除(chú)。當發現旋渦發(fā)生體(tǐ)阻流(liú)件有(yǒu)磨損(sǔn)時，應對流(liú)量計的儀(yí)表系(xì)數進(jìn)行重新标(biāo)定，當磨損特别嚴重時，應考慮更換(huàn)旋(xuán)渦(wō)發生(shēng)體。
6結(jié)束語
　　以上(shàng)就是一些(xiē)影響(xiǎng)渦街流量計儀(yí)表系數變化的(de)因素，我們(men)能做(zuò)的就是注意這些可能發生的(de)因素，并加(jiā)以改(gǎi)善，盡(jìn)量(liàng)避免這(zhè)些現象(xiàng)的産生(shēng)，從而提(tí)高渦街(jiē)流量(liàng)計測(cè)量的(de)正(zhèng)确(què)率。

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