大部分(fèn)流量儀表(biǎo)(如 電(diàn)磁流量(liàng)計(jì) 、 渦輪流量計 、科(kē)裏奧(ào)利質量(liàng)流量計(jì))是以(yǐ)實(shí)流校準(zhǔn)，即(jí)用實際(jì)流體(tǐ)流過被校(xiào)儀表(biǎo)，再用别的(de)标準(zhǔn)裝置(zhì)(标(biāo)準流量(liàng)計或流量(liàng)标準裝置)測出流過(guò)被校準儀表的(de)流量(liàng)，與被校儀表的(de)流(liú)量值作比較,或将被校(xiào)儀表進行分度(dù)。這種實流校(xiào)準(zhǔn)方法又稱作濕(shī)法校準(zhǔn)。渦街流(liú)量計 曾(céng)也用實流(liú)校準法。還有(yǒu)一種稱作幹法校準的間接方(fāng)法，是以(yǐ)測量流(liú)量傳(chuán)感部分的(de)結構尺寸或其他與(yǔ)計算流量(liàng)有關的量(liàng),并按(àn)規定(dìng)使(shǐ)用，間接(jiē)校準(zhǔn)儀(yí)表(biǎo)流量值(zhí).獲得相應測(cè)量精度。
　　雖(suī)然(rán)渦(wō)街流量計當前(qián)仍采(cǎi)用(yòng)實流校(xiào)準流(liú)量，但因其(qí)流量傳感(gǎn)件形(xíng)狀簡(jiǎn)單,與孔闆相仿(páng)具有實現間接法校準的(de)潛在(zài)可(kě)行(háng)性。十餘年前國際上(shàng)就有人(rén)按标準.節流(liú)裝置(zhì)的思(sī)路探索實施旋渦發(fā)生标準化(huà)方面工作。1994年日(rì)本工(gōng)業技術院(yuàn)計量研究所曾(céng)在flomeko'94會.上提(tí)出标(biāo)準旋渦(wō)發(fā)生體(tǐ)研(yán)究的(de)階段性(xìng)報告(gào)，報告結論(lùn)稱渦街流(liú)量計幹法校準(zhǔn)的不(bú)确定(dìng)度小于孔(kǒng)闆，僅爲0.3%。重(zhòng)慶工(gōng)業自(zì)動化儀表(biǎo)研究所(suǒ)在”七五(wǔ)”期間亦曾開展(zhǎn)這項研究(jiū)工作，設計制作(zuò)dn50/dn100儀表(biǎo)的旋(xuán)渦(wō)發生體(tǐ)近200套(tào)，實驗求取(qǔ)各參數(shù)敏(mǐn)感系數、幾何尺寸公(gōng)差、安裝(zhuāng)要求和(hé)安裝條件影(yǐng)響(xiǎng)等，獲(huò)得(dé)第(dì)一階(jiē)段成(chéng)果。在這一(yī)成果的基(jī)礎上(shàng),制訂渦街流量(liàng)傳感(gǎn)器行業标準(zbn12006-89)和(hé)國家計量(liàng)檢定規程(chéng)(jjg620-89).采用(yòng)了部(bù)分内容，但未形成标(biāo)準渦(wō)街流(liú)量(liàng)計和幹(gàn)法校(xiào)準(zhǔn)的國家(jiā)标準。
　　1989年日本制(zhì)訂了(le)渦街流量(liàng)計工業标(biāo)準jisz8766《渦(wō)街流量計(jì)一流(liú)量測量方法》(以(yǐ)下簡稱《标(biāo)準》),2002年(nián)修訂(dìng)時設一專(zhuān)章，納入了标準(zhǔn)渦街流量計的(de)研究成果，在《标(biāo)準》的(de)“解說“部分(fèn)說明确定旋渦發生(shēng)體各要素(sù)的依據，例舉典(diǎn)型實(shí)驗數據。下文扼(è)要(yào)轉述《标(biāo)準》中旋(xuán)渦發生(shēng)體形狀、尺(chǐ)寸及(jí)其允差,各尺寸對斯(sī)特(tè)勞(láo)哈爾(ěr)(strouhal)數的敏感(gǎn)性,不(bú)确定度分(fèn)析等(děng)。
一标準旋渦發(fā)生體形狀(zhuàng)和尺(chǐ)寸
　　标(biāo)準渦街流(liú)量計的旋(xuán)渦發生體(tǐ)是截角的(de)等腰(yāo)三角(jiǎo)形六(liù)面體(tǐ)截面柱.形(xíng)狀和尺寸(cùn)如圖1、表1所(suǒ)示，。所選定尺寸是(shì)經一系(xì)列優化(huà)實驗後(hòu)的最(zuì)優尺寸。例(lì)如所選取w=0.28d和h=0.35d是在一組斯特勞哈爾(ěr)數(si)-雷諾數(shù)ren關系線中(分别(bié)見圖2和圖3)最爲平坦，即(jí)儀表可獲得(dé)最好的線(xiàn)性度(dù)。
 
 
　　按标(biāo)準旋渦發(fā)生體(tǐ)制造(zào)的渦街流(liú)量計可以不用實流校準，保證達到預期(qī)測(cè)量精度(dù)。當前《标準》适用(yòng)範圍口(kǒu)徑爲100~600mm,reo爲(wèi)1x105~2x106，是本次制訂《标準》時的實驗範(fàn)圍，随(suí)着今後進(jìn)一步研究，下次(cì)修訂時适(shì)用範(fàn)圍有可能擴大(dà)。
 
二．标準(zhǔn)旋(xuán)渦發(fā)生體的斯特勞(láo)哈(hā)爾數st
　　《标(biāo)準》規(guī)定的旋渦發生(shēng)體按插入測量管頂端是否固(gù)定分(fèn)爲标(biāo)準1型(xíng)和标準2型(xíng)兩種(zhǒng),其s:值微有差異(yì),如表(biǎo)2。标準1型多(duō)數實驗儀表口(kǒu)徑爲dn100dn400,st與reo無關平(píng)均(jun1)值爲0.25033.其(qí)标準(zhǔn)偏差(chà)爲0.12%;标準2型(xíng)實驗口徑爲dn150和dn200,實.驗數據的拟(nǐ)合線(xiàn)爲近(jìn)似二折(shé)線(xiàn)，st與ren有關。
 
　　僅(jǐn)從st-ren關(guān)系在性能(néng)上考察,标準1型(xíng)優于标(biāo)準2型，然(rán)而流體中微粒(lì)子堵(dǔ)塞旋(xuán)渦發(fā)生體台座與測量管間的(de)隙縫(féng)，将引(yǐn)起特性大幅變化，因(yīn)此從(cóng)實用(yòng)觀(guān)點考慮(lǜ)再.增加(jiā)無隙縫的标準(zhǔn)2型。但是(shì)标準2型易受上遊管(guǎn)件等(děng)擾流(liú)影響,《标準(zhǔn)》規定(dìng)必須在儀表上(shàng)遊10d處(chù)裝置明石(shí)型多孔闆流動(dòng)調整器(flowcondi-tioner)組合使用。
三．斯特勞哈(hā)爾數不确(què)定度(dù)分析(xī)和評估
　　st數的擴展不确定(dìng)度est(包含(hán)因子k=2)如(rú)下式:
 
　　式中，等式(shì)右邊前9項是旋(xuán)渦發生體(tǐ)各結(jié)構要(yào)素的(de)允差(chà)(前附加記号δ),後6項是旋渦發生(shēng)體與測量管間裝配的偏(piān)心距(jù)/角度(dù)(η、e、α、β)允(yǔn)差(含義(yì)和符号如圖4所(suǒ)示)、直管段(duàn)長度(dù)附加不确定度(dù)(ur)等因素。
　　經研究分析(xī)所(suǒ)定式(1)各(gè)不确(què)定性(xìng)因素項(xiàng)中(zhōng)，其系(xì)數中(zhōng)包括經(jīng)實驗求得的敏(mǐn)感(gǎn)系數(shù)。st數不确(què)定(dìng)度uc(st)按不确(què)定度傳播(bō)律由式(2)合成求(qiú)得:
 
　　式中,u(xi)是(shì)以各(gè)參數xi的标(biāo)準不确定(dìng)度(dù)表示，最後7項不(bú)是旋渦(wō)發生體(tǐ)結構參(cān)數的不(bú)确定度。ua包含有旋渦發(fā)生體(tǐ)平行(háng)部和(hé)上遊面間的角度、旋渦發(fā)生體(tǐ)/測量管表面粗糙度等的(de)不确定度;usro是測量st數(shù)時校準(zhǔn)設備引(yǐn)起(qǐ)的附加不确(què)定度;uf是(shì)上(shàng)遊擾(rǎo)流管件形(xíng)成流(liú)動畸變(biàn)和旋轉(zhuǎn)流産(chǎn)生的附加(jiā)不确(què)定(dìng)度(dù)。
　　us和ustd是(shì)需确(què)定的值,但(dàn)在校準設備充分長(zhǎng)直管可忽(hū)略ur情(qíng)況下，測得(dé)标準(zhǔn)1型st數的标(biāo)準偏差爲(wèi)0.0003.即可(kě)得到(dào):uz2+usro2=0.0003(3)
　　一般(bān)機械(xiè)零件設計規定尺寸(cùn)允差δ(xi)，實際(jì)制造尺寸(cùn)分布(bù)假設爲三角形(xíng)分布，其标(biāo)準不确定度u(xi)如(rú)式(4)所(suǒ)示:u(xi)=δ(xi)/j6(4)
通(tōng)常擴(kuò)展不(bú)确定度的包含(hán)因子(zǐ)k=2.擴展(zhǎn)不确(què)定度est=kuc(st)=2uc(st),再從(cóng)式(4).并(bìng)對尺寸(cùn)允差無(wú)次元(yuán)化,變換後得(dé)式(shì)(5),再代(dài)入敏(mǐn)感系數ε,就成爲(wèi)前文式(shì)(1)，式中uf将(jiāng)在下文說明。
 
　　《标準》解說部分列(liè)舉了(le)w.t.gw三個結構(gòu)參數(shù)求取敏感(gǎn)系數(shù)的實(shí)驗數(shù)據如(rú)表(biǎo)3,從旋渦發生體寬(kuān)度w對st數的敏感性圖(tú)中可(kě)求出敏感(gǎn)系數1.208.
四.标準渦(wō)街流(liú)量(liàng)計前後(hòu)直管段長度要(yào)求和(hé)安裝(zhuāng)影響(xiǎng)
　　爲控(kòng)制前(qián)文(wén)提到流(liú)動(dòng)擾動引(yǐn)起的不确(què)定度(dù)uf，《标準》正文提出(chū)儀(yí)表前後直管(guǎn)段長度(dù)和其他(tā)安裝條件(jiàn)要求:
(1)在規(guī)定附加相(xiàng)應不确(què)定度下(xià).如《标準(zhǔn)》中圖例(lì)。
(2)從旋渦發生體(tǐ)中心軸下遊側(cè)1d的流通(tōng)通道(測(cè)量管(guǎn)或管(guǎn)道)内(nèi)，不能有(yǒu)台階。
(3)使用标(biāo)準2型時，須在流量計上遊(yóu)10d處裝(zhuāng)明石型多(duō)孔流(liú)動調整器，其x-x(水平)軸必須(xū)與旋渦發生(shēng)體軸平(píng)行安裝。
　　解(jiě)說“部分列(liè)出确(què)定六種擾(rǎo)流管(guǎn)件直管(guǎn)段長度要求(qiú)的依據(12幀實驗數據圖)，從(cóng)中可了(le)解直管(guǎn)段不足(zú)時對st數(shù)的影響程度。例(lì)如标準1型(xíng)在單(dān)彎管擾流(liú)下不(bú)同直管(guǎn)段長度的附加誤差.不足規定(dìng)30d僅10d時st數(shù)增大(dà)約(yuē)0.8%。
 
　　流(liú)動調(diào)整器的(de)安裝:“解(jiě)說”還(hái)列(liè)出标準2型儀表不裝流(liú)動調整(zhěng)器st數的(de)實驗數據(jù)圖，與(yǔ)裝流(liú)動調(diào)整相比，變化(huà)0.7%左(zuǒ)右，流動調(diào)整器與儀(yí)表(biǎo)間組(zǔ)裝(zhuāng)于不(bú)同距(jù)離和不同(tóng)位置孔轉(zhuǎn)角影響st數(shù)的(de)實驗數據圖2幀(zhēn),說明st變化達0.5%~0.8%。
　　測量(liàng)通道(dào)台階(jiē)影響(xiǎng):“解說(shuō)“闡明儀表測量(liàng)内徑(jìng)和前(qián)後管(guǎn)路内(nèi)徑差(chà)異形(xíng)成(chéng)台階影響的(de)實驗(yàn)數據圖3幀(zhēn)，文件認爲(wèi)試驗尚不(bú)夠(gòu)充分,因(yīn)此未(wèi)納入《标準》正文。所例舉儀(yí)表内(nèi)徑151mm,測(cè)量管(guǎn)長151mm,旋渦發生體(tǐ)置于(yú)中點，連接到3種内徑:a=146.5mm、b=1555mm、c=159.2mm的前後直管，按台階(jiē)與旋(xuán)渦發生體(tǐ)軸間距作(zuò)4組配置，即(1)上(shàng)遊側0.5d，下遊測0.5d;(2)上遊(yóu)側1d，下(xià)遊側0.5d;(3).上遊側0.5d,下(xià)遊側1d;(4).上(shàng)遊側(cè)1d,下(xià)遊側(cè)1d。所測得的st數與無台(tái)階管(guǎn)段相(xiàng)比，變化如表4。從中可看出:前後(hòu)直(zhí)管内徑(jìng)小于儀表(biǎo)測量(liàng)管内徑比大于(yú)測量(liàng)管内徑影響(xiǎng)大:後台階的(de)影響(xiǎng)大(dà)于(yú)前台(tái)階的影響(xiǎng)。認爲(wèi)渦街(jiē)流(liú)量計後(hòu)直管内徑與儀(yí)表内徑(jìng)差(chà)的影(yǐng)響比前直管大(dà)這一現象(xiàng)，與其(qí)他流量儀(yí)表(如(rú)節流差壓(yā)流量(liàng)計(jì)、渦輪流量計(jì)、電磁流量計)前直管(guǎn)影響大的(de)常例相反(fǎn).值得(dé)關注(zhù)。
 
　　管(guǎn)軸偏心(xīn)影響:儀表測量(liàng)管與管道不同心度形成的附(fù)加誤差,從”解說(shuō)”提供内徑151mm儀表(biǎo)的實(shí)驗數據證(zhèng)明是不容(róng)忽視的。偏心4.5mm(口徑的(de)3%.偏心口(kǒu)與旋渦(wō)發生(shēng)體軸相距(jù)0.5d)時(shí)附加誤(wù)差達(dá)3%以上。若測(cè)量管較長,偏心口與旋渦發生體軸(zhóu)相距1.5d以(yǐ)上時，影(yǐng)響(xiǎng)可(kě)大爲減小(xiǎo)。認爲(wèi)從這(zhè)一實(shí)驗看(kàn)出，制(zhì)造廠(chǎng)爲使(shǐ)儀(yí)表(biǎo)輕巧(qiǎo)和降低成本,測量管長度(dù)設計(jì)過短，實質上對使用者提(tí)高了(le)要求(qiú)和費用，從(cóng)總體考(kǎo)慮并不(bú)合理(lǐ)。
五.結束語(yǔ)
　　jisz8766提出了标(biāo)準旋(xuán)渦流(liú)量計(jì)的方(fāng)案和基(jī)礎(chǔ)實驗(yàn)典型數(shù)據，我們可借鑒這一文(wén)件開(kāi)展旋渦流(liú)量計幹(gàn)法校準(zhǔn)方面(miàn)的工作。日本标(biāo)準協(xié)會(jsa)準(zhǔn)備(bèi)向(xiàng)國際标化(huà)組織(iso)提(tí)出(chū),将jisz8766作爲渦街流(liú)量計(jì)國際标準草案。期待(dài)國(guó)際标準(zhǔn)化後的(de)渦(wō)街流(liú)量計能(néng)像标準(zhǔn)孔闆(pǎn)等節(jiē)流差(chà)壓流量(liàng)計那樣(yàng)普及。
　　《标準》提出(chū)幾種擾流件的(de)直管長度(dù)要求、管段台階和管軸偏(piān)心影響等實驗(yàn)數據，特别(bié)是後(hòu)兩者作爲(wèi)标準(zhǔn)附件内容(róng),在各國“标準“中尚不多見，很有(yǒu)價值。雖然這些内容是針對特(tè)定的渦街流量計，但是對其他(tā)渦街流(liú)量(liàng)計也(yě)可參(cān)照。

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