摘　要(yào):近年來,渦(wo)街流量計(jì) 被廣泛地(di)應用于石(shi)油、化工、輕(qīng)工、冶金和(hé)電力企業(ye)中,用💔于📐測(ce)量液體、氣(qì)體、蒸汽、低(dī)溫和各種(zhǒng)腐蝕性介(jiè)質。有很多(duo)的資料對(dui)渦街流量(liàng)計的誤差(cha)進行分析(xi)💔,但很少有(you)涉及到溫(wen)度對其準(zhun)确度的影(ying)響。通過對(duì)渦街流量(liang)計的結構(gou)✨和原理介(jie)紹,經過分(fèn)析,推導出(chu)了渦街流(liú)量計儀表(biǎo)系數受溫(wen)度的影響(xiǎng),及其實際(jì)溫度下的(de)修⛱️正公式(shi)。
　　 流量計 出(chu)廠校驗及(ji)其檢定工(gōng)作是在實(shí)驗室參考(kao)條件下進(jìn)行的,但一(yi)般來說現(xian)場使用條(tiao)件都與實(shi)驗室的參(cān)考條件有(yǒu)很大的偏(piān)離,這些工(gōng)作條件的(de)偏離到底(dǐ)會帶來大(da)多的附加(jiā)誤差至今(jīn)在标準及(ji)生産廠🔞家(jia)資料中😄尚(shàng)不明确。本(ben)文結合渦(wo)街流量🏃‍♀️計(jì)的實際應(yīng)用情況,爲(wèi)㊙️了使檢定(ding)和計量工(gōng)作更科學(xué),就溫度📐對(duì)渦街流量(liàng)計儀表系(xi)數的影響(xiǎng)進行探讨(tao)。
1　渦街流量(liang)計工作原(yuán)理
　　在流體(ti)中設置漩(xuán)渦發生體(ti)(阻流體),從(cóng)漩渦發生(shēng)體兩側🌈交(jiao)替🔴産⭕生有(yǒu)規則的漩(xuán)渦,這種漩(xuán)渦成爲卡(ka)曼渦街,如(ru)圖1所示。

　　漩渦列(liè)在漩渦發(fā)生體下遊(yóu)非對稱地(di)排列。設漩(xuán)渦的發生(sheng)頻率✌️爲f,則(zé)被測介質(zhì)流的平均(jun)速度爲U,漩(xuán)渦發生體(tǐ)迎💔面寬度(du)爲d,表體通(tong)徑爲D。根據(jù)卡曼渦街(jiē)原理,有如(ru)下關系式(shi):
f=SrU1/d=SrU/md?????????? ?(1)
式中:U1———漩渦(wō)發生體兩(liǎng)側平均流(liú)速,m/s;
Sr———斯特勞(lao)哈爾數;
m———漩(xuan)渦發生體(tǐ)兩側弓形(xíng)面積與管(guan)道橫截


式(shi)中:K———流量計(ji)的儀表系(xì)數,脈沖數(shù)/m 3。
　　K除了與漩(xuan)渦發生體(tǐ)、管道的幾(jǐ)何尺寸有(you)關外,還與(yǔ)🤟斯特勞哈(hā)爾數有關(guan)。圖2所示爲(wèi)圓柱狀漩(xuan)渦發生體(tǐ)的斯特勞(lao)哈爾數與(yu)管道雷諾(nuo)數的關系(xì)。

　　由圖2可(kě)見,在ReD= 2× 104～ 7× 106範圍(wei)内,Sr可視爲(wei)常數,這也(ye)是儀表正(zhèng)常✉️工♍作🏃‍♀️的(de)範圍。
　　由以(yǐ)上推理可(ke)見,渦街流(liu)量計輸出(chu)的脈沖頻(pin)率信号🏃‍♀️不(bu)受🙇‍♀️流體物(wu)性和組分(fèn)變化的影(yǐng)響,即儀表(biao)系數在一(yī)定雷諾數(shù)♻️範圍内僅(jǐn)與漩渦發(fā)生體及管(guǎn)道的形狀(zhuang)尺🍉寸等有(you)關。
2　結構
　　渦(wō)街流量計(ji)由傳感器(qì)和轉換器(qi)兩部分組(zǔ)成,傳感器(qi)包括✔️漩渦(wō)發生體、檢(jiǎn)測元件、儀(yí)表表體等(děng);轉換器包(bao)括前置🔴放(fang)大⛷️器、濾波(bō)整形電路(lù)、D/A轉換電路(lù)、輸出接口(kǒu)電路⛹🏻‍♀️、端子(zǐ)、支♈架和防(fang)護罩等。近(jìn)年來智能(néng)式流量🔅計(ji)還把微處(chu)理器、顯🏃‍♂️示(shì)通訊及其(qi)他功能🈚模(mo)塊也裝在(zai)轉換器内(nei)。
　　漩渦發生(shēng)體是檢測(ce)器的主要(yào)部件,它與(yu)儀表的流(liú)量特性密(mì)切✍️相關,本(ben)文主要讨(tao)論溫度的(de)變化對它(tā)尺寸的影(ying)🐅響。當然生(shēng)産廠家爲(wèi)了避免由(yóu)渦街發生(sheng)體帶入🔞的(de)誤差,對渦(wō)街發生體(ti)提出了很(hěn)高的要求(qiú)㊙️,如:能産生(sheng)強烈的渦(wō)街,信号的(de)信噪比高(gāo)❤️;形狀和結(jie)構簡單,便(biàn)于❤️加工和(he)提高🐕其尺(chǐ)寸的精💁度(du),以及各種(zhong)檢測元件(jiàn)的安裝和(hé)組合;材質(zhi)應滿足流(liú)體性質的(de)💜要求,耐腐(fǔ)蝕,耐磨蝕(shí),耐溫度變(bian)化等。當然(ran)其他的部(bu)件🌏如檢測(cè)元件、D/A轉換(huàn)電路等也(ye)會影響渦(wō)街流量計(jì)的精度,但(dan)這種影響(xiǎng)可🌈以在軟(ruǎn)件中補償(cháng)或者是目(mù)📧前的技術(shu)局限。有關(guan)此方面的(de)論文很多(duo),在此不再(zai)💋贅述。本文(wén)着⭐重讨論(lun)的是🍉有溫(wen)度的變化(hua)影響漩渦(wo)發生體尺(chi)寸的變化(huà)和表體内(nei)徑㊙️的變化(huà),以及由此(cǐ)❄️帶來的誤(wu)差。
3　誤差分(fèn)析
　　由(7)式可(ke)知,這是K在(zai)标準狀況(kuang)下的表達(dá)式,在工作(zuo)條件🎯下,由(you)于溫度發(fā)生了變化(huà),由此引起(qǐ)K的表達式(shì)的變化。
将(jiang)(7)是變形得(dé):

　　如果對(9)式(shi)求D和d的偏(piān)導數得到(dao)的數學表(biǎo)達式是相(xiàng)當❗複雜的(de),這裏複雜(za)的原因是(shì)由于m的表(biao)達式過于(yu)複雜。在求(qiu)m的表達式(shi)時,用了精(jīng)确的計算(suàn)方法,如圖(tu)3所示。将漩(xuan)渦發生體(tǐ)看作是兩(liang)個扇形(扇(shan)形OEF和扇形(xíng)OHG)和兩個三(san)角形(△EOH和△FOG)的(de)面積之和(he)。

　　爲了簡化(hua)計算,在這(zhè)裏做個近(jin)似:把漩渦(wo)發生體看(kan)作是個🚶‍♀️矩(jǔ)形ABCD,由圖知(zhī)道寬爲d,長(zhang)爲D,所以漩(xuan)渦發生體(ti)的面積:S體(ti)=d·D??????? (11)

　　由于把漩(xuán)渦發生體(ti)看作爲是(shì)個矩形(寬(kuan)爲d,長爲D),其(qi)🛀面🧑🏾‍🤝‍🧑🏼積比實(shí)際要大,m則(ze)比事件要(yào)小,所以要(yào)對m進行修(xiu)正,經查閱(yue)🎯有關資料(liào)✨,發現大多(duō)數的資料(liao)都把4π修正(zhèng)爲1.25,代入(12)式(shi),得到:


　　可見(jian),當使用溫(wēn)度和檢定(dìng)溫度相差(chà)較大時,溫(wen)度對💰儀表(biao)系數的影(yǐng)響是比較(jiào)明顯的,應(yīng)該加以考(kǎo)慮。
4　結束語(yu)
　　渦街流量(liang)計目前在(zai)國内應用(yòng)越來越廣(guǎng)泛,但其使(shi)用介質的(de)溫度差别(bie)很大,如有(you)的測量原(yuán)油,有的測(ce)量蒸🚶汽以(yǐ)及過熱蒸(zheng)汽等,有的(de)使用在低(di)溫環境,有(yǒu)的使用在(zai)高溫環境(jìng),如果在應(yīng)用過程中(zhōng)忽略的溫(wen)度對儀表(biao)系數的影(ying)🌐響,會産生(sheng)很大的計(ji)量誤差,在(zài)實際工作(zuo)中不應該(gāi)忽略這個(ge)因素影響(xiang),在使用中(zhōng)應該使用(yòng)以上推導(dao)公式進行(háng)修正。

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