0引言(yán)
　　空氣吹過煙(yan)囪，河水流過(guò)橋墩會在煙(yān)囪、橋墩後産(chan)生漩渦。漩渦(wō)會引起震動(dòng)，空氣與河水(shui)的震動可能(néng)引起煙囪、橋(qiao)墩🛀的共振，造(zao)成煙囪斷裂(liè)、橋墩倒塌，給(gei)人們的生産(chan)、生活帶來巨(jù)大的🐕損失。這(zhe)🚶就是卡門渦(wō)街在自然界(jie)的存在。美籍(ji)匈牙利科學(xué)家馮.卡門（Karman）1906在(zai)德國哥廷根(gen)大學做助教(jiāo)期間，協助德(de)國普朗特教(jiāo)💔授做哈依門(mén)😍茲水槽試驗(yan)時，發現水流(liu)流過水槽的(de)圓柱體後，在(zài)圓柱體後邊(biān)産生兩列規(gui)律性的漩渦(wo)，渦街是反對(duì)稱的，渦😘系的(de)動量與阻力(lì)♊有關。因爲卡(kǎ)門對這一自(zì)然現象的發(fa)現及深入研(yan)究，人們将上(shàng)述漩渦現象(xiang)定義⭐爲卡門(mén)渦街。
　　卡門渦(wo)街不都是巨(jù)大的破壞力(lì)，人們利用卡(kǎ)門渦街的規(gui)律性，研究制(zhi)造了渦街流(liu)量計。渦街流(liú)量計主要應(ying)用于封閉管(guan)道流量的測(cè)量，可以測量(liang)氣體🤟、液體及(ji)蒸汽。渦街流(liú)量計結構緊(jin)湊、無可動部(bu)件、壓損小、量(liàng)程比寬、精度(dù)高、安裝簡易(yì)、維護量低，正(zheng)逐步取代傳(chuan)統的差壓式(shì)流量計和容(rong)積式儀表，成(chéng)爲🔞市場的主(zhǔ)要流量測量(liang)儀表。
　　渦街流(liu)量計由傳感(gan)器和轉換器(qi)組成，傳感器(qi)可以✏️選擇壓(ya)電應力式、電(diàn)容式、光纖式(shì)等多種傳感(gan)器。壓電應力(li)式渦街傳感(gan)器應用是最(zui)多的，技術成(chéng)熟度、産品穩(wěn)定性也是高(gao)的。該種傳感(gan)器可在-20℃～+250℃的介(jie)質溫度範圍(wéi)内工作，可以(yi)輸出模拟♌量(liang)信号，也可以(yǐ)輸出脈沖信(xìn)号。經過渦街(jiē)轉換❌器做信(xin)号處理，産品(pǐn)可以⛱️輸出标(biao)準的4～20mA信号和(hé)脈沖信号，部(bù)分廠家産品(pin)還可以帶FF總(zong)線或PA總線輸(shū)出，也有帶RS485接(jie)口的産品。通(tong)過這些輸出(chu)信号可以和(hé)PLC或DCS系統實現(xian)數據傳輸。帶(dai)RS485接口的産品(pǐn)還可以配合(he)無線傳輸設(shè)備，實現儀表(biao)🔞數據的遠程(cheng)無線傳輸🏃‍♀️管(guan)理，爲用戶帶(dài)來極大地便(bian)捷。
1渦街流量(liàng)計的工作原(yuan)理、渦街流量(liang)計分類及溫(wen)壓補償渦街(jie)的發展
1.1渦街(jiē)流量計原理(lǐ)
　　渦街流量計(jì)又被稱爲卡(kǎ)門渦街流量(liàng)計、漩渦流量(liang)計，是應用卡(ka)門渦街原理(lǐ)制造的一種(zhong)流量測量儀(yi)表。儀表測量(liàng)管裏安裝一(yi)個發生體，當(dang)介質流過發(fa)生體，會在發(fā)生體後産生(shēng)漩渦💛，漩渦的(de)頻率f和介質(zhi)的流速v成正(zhèng)比，通過對頻(pín)率的檢測，達(da)到測量流速(su)的目的。渦街(jie)流量計原理(lǐ)圖，如圖1所示(shì)。

渦街(jie)流量計計算(suan)公式如下：f=st*v/d
（f：頻(pín)率Hz；st:斯特勞哈(ha)爾系數,無量(liang)綱；v:流速，單位(wèi)m/s；d:漩渦發生體(tǐ)寬度，單位m）
　　st是(shi)是斯特勞哈(ha)爾系數，是雷(lei)諾數的函數(shù)。當雷諾數⛹🏻‍♀️Re>2*104<7*106時(shi)，可認☂️爲👨‍❤️‍👨一個(ge)固定的常數(shu)。因此，通過檢(jiǎn)測頻率f，就可(kě)以檢測到流(liu)🌈速v，流🆚速v檢測(cè)到後，就可以(yǐ)通過公式計(jì)算介質體積(ji)流量或質量(liàng)流量了。
體積(jī)流量計算公(gōng)式：q=v*A（q:體積流量(liàng)、A管道截面積(ji)）
質量流量計(ji)算公式：Q=3600*v*A*ρ（Q：質量(liang)流量；ρ:介質密(mi)度）
1.2渦街流量(liàng)計分類
　　按照(zhào)與管道連接(jie)形式，可分爲(wei)法蘭型、夾持(chí)型或插入♋型(xíng)。
　　按傳感器測(ce)量原件種類(lèi)分熱敏式、應(ying)力式、電容式(shi)、應💋變式✉️、超⁉️聲(sheng)式、振動體式(shi)、光電式和光(guāng)纖式。
　　按防爆(bào)類型分非防(fáng)爆型、本安型(xing)、隔爆型、複合(hé)防爆型等。
　　目(mu)前國内外應(yīng)用最多的是(shi)應力式、管道(dào)連接的渦街(jiē)流量計。
1.3溫壓(ya)補償渦街流(liu)量計的發展(zhan)
　　渦街流量計(jì)原理介紹當(dang)中渦街流量(liang)計可以測量(liang)介質✂️的質量(liang)流量，對于液(yè)體介質或密(mì)度變化不大(da)☔的介🐪質，渦街(jiē)流量計計算(suan)出的質量流(liú)量精度高。但(dàn)是在實際使(shǐ)用中，特别是(shi)氣體或蒸汽(qì)的測量，由于(yú)工況溫度、壓(yā)力的波動，造(zào)成介質密度(du)波動大，所以(yǐ)渦街流量計(ji)測量的質量(liang)流量誤差就(jiù)大。由此可見(jian)，對渦街流量(liàng)計🏃🏻所測量的(de)介質☎️密度在(zai)線修正很有(you)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼必要。這就要(yào)求渦街流量(liang)計要集成溫(wen)度、壓力信号(hào)💰，在線進行溫(wēn)度及壓力的(de)修正，保證質(zhì)量流量輸出(chu)的精度。溫度(dù)、壓力及流量(liàng)集成到1台儀(yi)表上的♊一體(tǐ)化結構是最(zuì)優的選擇。目(mù)前國外部分(fèn)知名廠家，國(guo)内少數廠家(jia)能夠生産一(yī)體化帶溫度(dù)及壓力補償(chang)🔞的渦街流量(liàng)計。工藝管道(dao)上外配溫度(dù)傳感器和壓(ya)力傳感器，把(bǎ)溫度及壓力(li)信号傳輸到(dao)流❗量計算機(ji)得到的質量(liàng)流量在系統(tong)精度上要♻️低(dī)于一體化💋溫(wēn)㊙️壓補償渦街(jie)流量計[3]。一體(tǐ)化溫壓補償(cháng)渦街流量計(ji)是今後渦街(jiē)流量計的一(yi)🔆個發展方向(xiang)。一體化溫壓(yā)補償渦街流(liu)量計原理圖(tú)，如圖2所示。

2渦(wo)街流量計的(de)标定、檢定方(fang)法
　　渦街流量(liang)的制造及檢(jiǎn)定單位大部(bu)分采用标準(zhǔn)表法進行标(biao)☀️校和檢定。标(biāo)準表法就是(shi)用渦輪流量(liàng)計、質量流量(liàng)計、音速噴嘴(zui)等作爲标準(zhǔn)表，把被檢測(ce)的儀表串聯(lian)到檢測裝置(zhì)💯上，通過😍标準(zhun)表來标校、檢(jian)定被測量儀(yí)表，通過比較(jiao)被測儀表與(yu)标準表的讀(dú)數，求得被測(ce)量🌏儀表的偏(pian)差，然後進行(hang)調🍓校[4]。
2.1标準表(biǎo)法标校裝置(zhi)的優點
1)标準(zhun)表法裝置體(ti)積小、重量輕(qing)、構造簡單、操(cao)作方便、制造(zao)及💞維護成本(běn)低。
2)标準表法(fa)裝置可以用(yòng)來标校液體(tǐ)或氣體介質(zhì)的流量。
3)标準(zhun)表的流量計(ji)與被檢流量(liang)計串聯安裝(zhuang)于同一個測(ce)量系統☁️中，标(biao)準表和被測(cè)量儀表間距(ju)離小、時間誤(wu)差可以忽略(luè)。
4)标準表選擇(zé)種類很多，可(ke)以選擇電磁(ci)流量計、超聲(shēng)波🛀流🐕量計、渦(wō)輪流量計、質(zhì)量流量計等(děng)，選擇空間大(dà)。
2.2标準表法标(biāo)校裝置的缺(que)點
1)标準表需(xu)要嚴格按照(zhao)計量部門要(yao)求定期做檢(jiǎn)查，隻🔅有合格(ge)了才能夠用(yòng)于檢測；企業(yè)自身也要不(bu)定期進行自(zi)檢，保✏️證标準(zhǔn)表⚽及裝置使(shi)用過程中的(de)性能。
2)标準表(biǎo)法标校裝置(zhi)在标校儀表(biao)的過程中要(yao)對标🔞校介💋質(zhì)進📐行溫度及(ji)壓力修正，保(bǎo)證标校精度(dù)。
3)标準表法裝(zhuang)置系統精度(du)受标準表精(jing)度的影響大(da)。
3影響渦街流(liu)量計使用精(jing)度的因素
　　渦(wo)街流量計自(zì)身傳感器及(jí)轉換器性能(neng)決定了這款(kuan)産⭐品的🔞性能(néng)，然而儀表安(an)裝使用因素(sù)也會影響儀(yi)表的性能，爲(wèi)保證渦街流(liú)量計精度，安(an)裝使用有如(ru)下要🌈求。
1)渦街(jie)流量計建議(yi)安裝到水平(píng)或垂直管道(dao)，并保證管♻️道(dao)充🐇滿介🐆質。
2)渦(wō)街流量計對(dui)前後直管段(duan)要求較高，一(yi)般要求大于(yu)前⁉️20D，後5D（D管道口(kou)徑）。
3)渦街流量(liàng)計盡量避免(miǎn)安裝在有強(qiang)烈震動的地(di)方，盡量遠離(li)🏃🏻‍♂️泵㊙️與閥門，必(bì)要時做适當(dāng)的管道支撐(chēng)。
4)渦街流量計(jì)安裝位置要(yào)遠離強磁場(chǎng)或強電場的(de)幹👌擾。
5)保證渦(wō)街流量計漩(xuan)渦發生體處(chu)于迎流面。
6)渦(wō)街流量計轉(zhuǎn)換器使用環(huan)境溫度一般(bān)爲-40℃～85℃，根據實📐際(jì)情況配保溫(wen)箱或遮陽罩(zhào)。
渦街流量計(ji)安裝示意圖(tú)[3]，如圖3所示

直(zhí)管段要求

圖3渦街(jiē)流量計安裝(zhuāng)示意
①一般入(rù)口直管段無(wu)幹擾情況下(xià)≥20DN
②調節閥後≥50DN
③縮(suō)管後≥20DN
④90℃彎頭後(hòu)≥20DN
⑤兩個90℃彎頭後(hòu)≥30DN
⑥兩個三維90℃彎(wan)頭後≥40DN
4渦街流(liu)量計的客戶(hu)化調校
由于(yu)渦街流量計(jì)測量原理、傳(chuan)感器類型、标(biāo)定裝置、
　　安裝(zhuang)使用等原因(yin)，渦街流量計(jì)在出廠到達(dá)用戶現場或(huo)計🎯量站⛱️時，出(chu)廠的标校精(jīng)度可能會與(yǔ)用戶現場标(biao)準表或計量(liàng)檢定結果發(fa)生産生偏差(cha)，這時就要對(duì)儀表系數進(jin)行現場調整(zheng)，以滿足用戶(hu)或計量機構(gou)的檢定要求(qiú)。客👅戶化調校(xiao)有如下2種情(qing)況：
1）儀表整體(ti)的正偏差或(huò)負偏差。如果(guo)儀表出現整(zhěng)體正偏差或(huò)負🙇🏻偏差，隻要(yao)調整儀表系(xi)數就可以了(le)。公式如下：
Knew＝Kold×(Q儀(yí)表顯示流量(liàng))/(Q标準流量)
2）儀(yí)表非線性超(chāo)差。非線性超(chāo)差是指一台(tai)渦街流量計(ji)☁️在不🌐同🔆流♊速(su)下的誤差有(you)正有負，并且(qie)達不到精度(dù)要求。出現此(ci)問題的主要(yào)原因可能是(shi)儀表口徑🐆與(yǔ)檢定時的管(guǎn)㊙️段口徑有差(cha)異，或是檢♋定(ding)時的雷諾數(shù)和廠家标定(ding)時的雷諾數(shu)有👄很大差異(yì)造成的。
目前(qian)渦街流量計(jì)生産廠家可(ke)以根據用戶(hu)需求提供歐(ou)标✨、美标或是(shi)日标法蘭連(lián)接法蘭儀表(biǎo)。同樣法蘭标(biāo)㊙️準，相同口徑(jing)、相🚶同壓力等(děng)級，不同品牌(pai)的渦街流量(liang)計😄産品法蘭(lan)内孔尺寸是(shì)有差别的。儀(yí)表内孔和連(lian)接管道内孔(kong)有🌈微小的差(cha)别，可以引起(qi)儀表非♋線性(xìng)誤差，這種情(qíng)況是最多的(de)。
　　造成廠家标(biāo)定時的雷諾(nuò)數和檢定時(shí)的雷諾數不(bú)🌈同的主要原(yuan)因是：大多數(shù)渦街流量計(jì)的制造廠都(dou)是用水作爲(wei)标校介質來(lái)☎️進行标定。渦(wo)街流量計的(de)原理告訴人(ren)們無論介🚶質(zhi)是什麽，對同(tong)⚽一台儀表來(lái)說，在單位工(gong)況流量體積(ji)下産生的脈(mo)沖數是一個(gè)常數，即儀表(biǎo)系數K。因爲渦(wo)街流量計的(de)這個優點，用(yòng)水标定的渦(wō)街流量計可(kě)以用于測量(liàng)氣體或蒸汽(qì)，但這個應💯用(yong)前提是要雷(lei)諾數大于20000才(cai)能保證精度(du)。有些時候，儀(yí)表在用❓戶現(xian)場或計量站(zhan)檢👈定時，雷諾(nuò)數小于20000，導🌈緻(zhì)儀表不滿足(zú)精度要求。這(zhè)種情況産生(shēng)的非線性誤(wù)差較小，但也(yě)偶見。
　　上述2種(zhǒng)情況不可避(bi)免，儀表制造(zào)廠不能因爲(wèi)自己儀🔞表内(nei)徑原因，要求(qiú)用戶改管道(dào)或因爲雷諾(nuo)數低就要求(qiu)用戶更💃換儀(yí)表，可以采用(yong)多點非線性(xìng)修正💚，達到滿(mǎn)足用戶使用(yong)的要求。這裏(lǐ)介紹一種有(yǒu)效的方法，實(shí)現這一目的(de)。具體說就是(shì)把測量範圍(wéi)分段，取一個(gè)儀表常數，讓(rang)每段測量範(fan)圍都符合精(jing)度要📐求，這種(zhǒng)方法實現的(de)過程要考慮(lü)雷諾數的影(yǐng)響。下面是計(ji)算模型[3]。


　　通過(guo)上述6步計算(suan)，可實現儀表(biǎo)的非線性修(xiu)正。利用上述(shu)計🔞算結果，通(tōng)過Hart手操器或(huo)儀表按鍵，把(ba)修正參數輸(shu)入儀表轉換(huàn)器，轉換器就(jiù)可以将原本(ben)非線性🔱的曲(qu)線重新線性(xing)化，達💘到校正(zhèng)目的。轉換器(qì)該功能的實(shí)現要通過前(qián)期轉換器軟(ruan)件設計實現(xiàn)。這樣通㊙️過線(xiàn)性及非線性(xìng)修正，就🌏可實(shi)現客戶化的(de)調校，滿足用(yòng)戶需求。
5結束(shù)語
　　渦街流量(liang)計是一款好(hao)産品，國外的(de)設計規範已(yi)經把渦⁉️街流(liú)量❗計放到了(le)差壓式流量(liàng)儀表選型之(zhi)前，作爲小管(guǎn)徑（<DN300）、氣體、液體(ti)、蒸🍉汽流量測(cè)量的首選。随(suí)着國内合資(zī)産品、民族品(pǐn)牌産品的性(xìng)能完善與提(tí)高，渦街流量(liàng)計在中國市(shi)場會有大的(de)發展。

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