摘要:在對渦街(jiē)流量(liàng)計 檢定時，可能(néng)需(xū)要使用測壓(yā)、測溫(wēn)元件(jiàn)去(qù)測量流經(jīng)流量計(jì)的流體溫度、壓力，以保證流量計(jì)計量的(de)準确(què)性。然(rán)而部分(fèn)插(chā)入式測(cè)壓(yā)、測溫元件是需(xū)要插(chā)入流體(tǐ)中(zhōng)，這樣(yàng)相當于(yú)在流量(liàng)計的渦街發(fā)生(shēng)體後(hòu)面的旋渦中在放置了一鈍體(tǐ)，此鈍體可(kě)能會影響已經形成(chéng)的旋渦，也可能會影(yǐng)響旋渦脫(tuō)落(luò)的(de)頻率(lǜ)，從而有可能影響流(liú)量計(jì)的計(jì)量性能。
1概述(shù)
　　流(liú)體流(liú)經靜(jìng)止的(de)鈍物(wù)體時，會在(zài)物體後面形成(chéng)規則的旋(xuán)渦脫(tuō)落。自從1878年vincencstrouhal測量(liàng)出旋渦脫(tuō)落頻(pín)率和1911年vonkarman研(yán)究雙(shuāng)排旋渦脫落的穩(wěn)定(dìng)性(xìng)分析以(yǐ)來，旋渦脫落(luò)變(biàn)成了(le)流體力學(xué)的基本問(wèn)題。然而渦街流(liú)量計(jì)正(zhèng)是利(lì)用(yòng)了這(zhè)個原理，流體流過旋渦發(fā)生體(tǐ)時，會在發生體(tǐ)下遊兩側交替(tì)地分(fèn)離釋放出(chū)兩列有規律的(de)交錯(cuò)排列的旋(xuán)渦，即(jí)卡門渦街［1］，并使(shǐ)用傳感器(qì)測(cè)出旋渦(wō)脫落(luò)的頻率，通過式(shì)(1):

　　進行換(huàn)算(suàn)，以達到對流量的計量(式中，b爲發生(shēng)體(tǐ)的寬(kuān)度;u爲流(liú)經流量計的流(liú)體平均速(sù)度;f爲旋渦的頻(pín)率;sr爲斯特(tè)羅哈爾數(shù))［2］。根(gēn)據jjg1029—2007渦街流量(liàng)計檢(jiǎn)定規(guī)程的(de)要求，在對(duì)渦街流量計檢定或(huò)校準(zhǔn)的過程中，如需(xū)要測量流(liú)經流量計的流(liú)體溫(wēn)度或者流(liú)體壓力時，可以在流量計下遊(yóu)(2－5)d或者(zhě)(2－7)d處分别設(shè)置測(cè)溫孔、測壓(yā)孔［3］(其中d爲(wèi)流量計口(kǒu)徑)(圖1)。在實際工作中，對渦街流(liú)量計檢測(cè)時，測溫或(huò)測壓(yā)都是(shì)使用傳感(gǎn)器，而且大多數(shù)的傳(chuán)感(gǎn)器是需要插入管道内(nèi)部;如果進(jìn)行(háng)此(cǐ)操作，相當于在流量(liàng)計渦街發(fā)生體的後(hòu)面旋渦(wō)中在放置了(le)一鈍體，此鈍(dùn)體可能(néng)會(huì)影(yǐng)響已經形成的旋渦(wō)，也可(kě)能會(huì)影響(xiǎng)旋(xuán)渦脫(tuō)落的頻(pín)率，從而有(yǒu)可能影響流量(liàng)計的(de)計量性能。本文(wén)就是研究測溫、測壓(yā)傳感器安(ān)裝的(de)位置l，以及(jí)和旋渦(wō)發生體(tǐ)形成的角(jiǎo)度α對(duì)渦街流量計計量性(xìng)能的影響(xiǎng)(圖2)。


2實(shí)驗模(mó)型和(hé)實驗參數
　　選擇精度(dù)1.0級、口徑爲dn50的渦街流(liú)量計做實(shí)驗，根(gēn)據說明書(shū)，流量計的(de)可測(cè)範圍爲2.2～73m3/h、可(kě)保證(zhèng)精度的測量範圍爲3.3～73m3/h［2］，流量計的(de)輸出方(fāng)式(shì)設置(zhì)爲脈(mò)沖輸出;另外，選擇一(yī)長度15cm，直徑(jìng)爲6mm的(de)不鏽鋼(gāng)小(xiǎo)圓柱(zhù)，用作(zuò)模拟(nǐ)插入式測(cè)壓、測溫元(yuán)件(以(yǐ)下簡稱爲模拟(nǐ)元件(jiàn))，以方便實(shí)驗。
　　在進(jìn)行實驗(yàn)前，先使用(yòng)若(ruò)幹(gàn)模拟(nǐ)元件将管(guǎn)道上的小(xiǎo)孔堵(dǔ)住，密封(fēng)以防止(zhǐ)漏水(shuǐ)，但模拟元(yuán)件不(bú)得(dé)插入管(guǎn)道中(zhōng)，保證模拟(nǐ)元件的(de)一端和(hé)管道壁平(píng)齊，并在模(mó)拟元件上(shàng)做好記号(hào)，以保(bǎo)證重(zhòng)複實(shí)驗時(shí)，對實(shí)驗結果的(de)影響(xiǎng)盡量(liàng)減小(xiǎo)到(dào)最小。實驗時(shí)，先對(duì)無模(mó)拟(nǐ)元件影響的(de)狀态(tài)進行(háng)檢測，流量(liàng)點爲qmax和0.40qmax(其中qmax=20.0m3/h)，每(měi)個(gè)流(liú)量(liàng)點測量(liàng)5次，取(qǔ)平均值進行比(bǐ)較(jiào)。在(zài)α分别選擇了(le)0°、45°、90°三(sān)個不同角(jiǎo)度時，在渦街流量計下遊(yóu)1d～7d的距(jù)離插入模拟元件(jiàn)，插(chā)入深度爲0.5d，測(cè)量各種(zhǒng)實驗狀态下渦街流(liú)量計各流(liú)量點(diǎn)的k系(xì)數，以(yǐ)研究l，α對實驗結(jié)果的影響(xiǎng)。實驗裝置(zhì)如圖(tú)3所示(shì)，按(àn)照jjg1029—2007《渦街流量(liàng)計檢(jiǎn)定規程》的(de)要求進行(háng)檢定(dìng)。

3參數(shù)l、α對渦(wō)街流(liú)量計(jì)示(shì)值誤差的影(yǐng)響
　　通過測(cè)量，取(qǔ)得各(gè)種實(shí)驗狀态下的k系(xì)數，選(xuǎn)擇無模拟元件(jiàn)影(yǐng)響的實(shí)驗k系數(shù)爲基礎(chǔ)數據，與其他(tā)實(shí)驗狀态下(xià)的實驗結(jié)果(guǒ)進行對比。
　　如(rú)圖4所示，圖中(zhōng)橫坐标(biāo)爲0，表(biǎo)示無模拟元件(jiàn)影響，1d～7d表示(shì)模拟(nǐ)元件所放的位(wèi)置，縱(zòng)坐标表示(shì)渦街(jiē)流量(liàng)計k系(xì)數的相對示值(zhí)誤差。從圖4(a)中可以看(kàn)出，當α=0°、流量(liàng)點q=8m3/h，模拟元件在(zài)3d～7d時，對流量計的(de)k系數影響比較(jiào)大，最(zuì)大(dà)影(yǐng)響接(jiē)近0.2%。而當(dāng)流量增(zēng)加至q=20m3/h時，模(mó)拟元(yuán)件對流量計k系(xì)數影響(xiǎng)比較(jiào)平(píng)穩，保(bǎo)持(chí)在(zài)±0.1%以内(nèi)。

　　當α增(zēng)加(jiā)至45°，流量(liàng)點q=8m3/h，模拟(nǐ)元(yuán)件位(wèi)于不同位置時(shí)，k系數的相(xiàng)對(duì)示(shì)值誤差位(wèi)于±0.1%之(zhī)間，表示(shì)模(mó)拟元(yuán)件放(fàng)置不同位置，可以導(dǎo)緻k系(xì)數變大或變小(圖5(a))。在大(dà)流(liú)量情況下(xià)(q=20m3/h)，從(cóng)圖(tú)5(b)中，可(kě)以發現k系數幾(jǐ)乎都是比(bǐ)實際(jì)值變大的(de)，且變化幅度基(jī)本位(wèi)于0%～0.1%範圍。

　　繼續增大α至90°，即(jí)模拟元(yuán)件和渦街(jiē)發生(shēng)體相互(hù)垂直。從(cóng)圖6(a)中(zhōng)可以看出(chū)，當流量點(diǎn)q=8m3/h，模拟(nǐ)元件(jiàn)位(wèi)于不同(tóng)位置(zhì)時，k系數的(de)相對示值誤差(chà)波動很大(dà)，最大(dà)變化(huà)多(duō)至0.25%。當流(liú)量q爲(wèi)20m3/h，模拟元件(jiàn)位于1d處時(shí)，k系數(shù)相對示值誤(wù)差(chà)減小約0.2%;而在2d～7d處(chù)，k系數變(biàn)化平穩(wěn)，相對(duì)示值誤差位于－0.15%～0%範圍，即說(shuō)明流量計的k系數比實(shí)際值變(biàn)小。

　　從以(yǐ)上的實(shí)驗結(jié)果中可以(yǐ)分(fèn)析出，在大流(liú)量(q=20m3/h)情況(kuàng)下，在流(liú)量計下遊(yóu)2d～7d位置(zhì)處安裝測壓、測(cè)溫元件對(duì)流量計k系數影響比(bǐ)較平穩，且(qiě)變化(huà)不大(dà);而在流量(liàng)點0.4qmax條件下(xià)(q=8m3/h)，k系數(shù)變化幅度很大(dà)，且變化不均勻(yún)。
4參數l、α對渦街流(liú)量計流量(liàng)點重(zhòng)複性的(de)影響
　　從(cóng)圖7中可(kě)以(yǐ)看出，當α=0°時，不論在0.4qmax=8m3/h，還(hái)是qmax=20m3/h條件下，流(liú)量(liàng)點的重複性很穩定(dìng)，這(zhè)說明模(mó)拟元(yuán)件在(zài)各安(ān)裝點對流(liú)量計重複(fú)性的影響是有限的。

　　當α變化時，不論是在(zài)45°，還是(shì)90°，各流量點的重(zhòng)複性都稍(shāo)有波動，但是(shì)不論怎(zěn)麽變化，都(dōu)是符合檢(jiǎn)定要(yào)求的(de)(圖8，圖9)，即:流(liú)量計的重複性(xìng)不得超過(guò)相應(yīng)準确(què)度等(děng)級規定的最大允許誤差絕(jué)對(duì)值的(de)1/3。
5結束(shù)語(yǔ)
　　由以上(shàng)實驗(yàn)結(jié)果可以看出(chū)，在大(dà)流量(liàng)qmax=20m3/h條件下，測壓、測(cè)溫元(yuán)件安(ān)裝位(wèi)于2d～7d位置(zhì)時，對渦(wō)街流(liú)量計k系數(shù)的影響比較平穩;而(ér)在(zài)流量點(diǎn)q=8m3/h時，渦街流(liú)量計k系(xì)數的波動比(bǐ)較大，可能(néng)會導緻流量計的k系(xì)數有一定的偏差。在(zài)同一管道(dào)中，當流量增大(dà)時，瞬間流速随(suí)着增(zēng)加，經過旋(xuán)渦發生(shēng)體時，産(chǎn)生旋渦(wō)的能量(liàng)也随之增加，這(zhè)樣傳感器(qì)就會接收到很強的(de)信号，即使(shǐ)測壓、測溫(wēn)元件(jiàn)的存(cún)在會對已(yǐ)形成(chéng)的旋渦有一(yī)定(dìng)的影響，但(dàn)這個影響也是小範圍的(de)。然而(ér)當流(liú)量降(jiàng)低時，随之(zhī)旋渦能量(liàng)降低，傳感器接收到的信号也(yě)會減(jiǎn)弱，此(cǐ)時測壓、測(cè)溫元件對旋渦(wō)的影響有了一(yī)定的突顯，導緻所測(cè)量的k系數(shù)與實(shí)際(jì)值(zhí)之間(jiān)存(cún)在了一定的(de)誤差。當這(zhè)個誤(wù)差達到一(yī)定程度，會影響(xiǎng)一個(gè)流量計(jì)的檢定結果(guǒ)。

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