摘要(yào)渦街流量(liang)計
儀表系(xi)數變化的(de)因素主要(yào)有溫度、雷(léi)諾數、管徑(jing)差異、旋渦(wō)🌈發生體阻(zu)流件尺寸(cùn)的改變，通(tong)過對以上(shàng)因素進行(háng)詳細分析(xī)，給❌出解🎯決(jue)措施。
0引言(yán)
渦街流量(liang)計是根據(jù)卡門渦街(jie)原理研制(zhi)成的一種(zhǒng)流📱體振蕩(dàng)式♉流量測(cè)量儀表。由(you)于其具有(you)精度高、測(ce)量量程寬(kuān)、結構簡單(dan)、安裝方便(biàn)、可靠性好(hǎo)，其輸出的(de)脈沖頻率(lü)信号與流(liú)量測量值(zhi)成正比、無(wú)零點漂移(yi)🐆，且脈沖頻(pín)率信号不(bú)受流體組(zu)分、密度、壓(yā)力、溫度的(de)影響，廣泛(fan)應用于各(ge)種氣體、液(ye)體及蒸✍️汽(qi)介質流量(liang)⛱️的測量。但(dan)在實☀️際使(shi)用中，由于(yu)各種因素(su)的影🐕響，會(huì)使其儀表(biǎo)👣系數發生(shēng)變化❤️。
1工作(zuò)原理
在流(liú)體中安放(fang)旋渦發生(sheng)體，流體在(zài)旋渦發生(sheng)體下遊兩(liang)側交🤩替📱地(dì)分離釋放(fang)出兩列有(you)規律的交(jiāo)替排🔴列的(de)旋渦，在一(yī)定的雷諾(nuò)數範圍内(nei)，該旋渦的(de)頻率與旋(xuan)渦🍓發生體(ti)⛹🏻♀️的幾何尺(chǐ)寸、管道的(de)幾何尺寸(cùn)有關，旋渦(wō)的頻🛀率正(zheng)比與流量(liàng)，此頻率可(ke)由探頭檢(jian)出。
f=Sr×v/b（1）
式中：b爲(wèi)阻流件的(de)寬度，ｍ；v爲經(jing)流量計的(de)流體平均(jun1)流✉️速👣，ｍ/ｓ；f爲😄旋(xuan)渦的頻率(lǜ)，Hｚ；Sr爲斯特羅(luó)哈爾數。
渦(wo)街流量計(jì)一段時間(jian)内輸出的(de)脈沖數與(yu)流過流體(ti)⛱️的體積量(liang)之比，稱爲(wèi)儀表系數(shù)，用K來表示(shì)：
K=N/Q（2）
式中：K爲儀(yi)表系數，（ｍ3）-1；N爲(wèi)體積總量(liang)對應的脈(mò)沖數；Q爲體(tǐ)積🥰總量🈲，ｍ3。
當(dang)渦街流量(liàng)計用來測(ce)量瞬時流(liu)量時：
qv=f×3600/K（3）
K=f×3600/qv（4）
式中(zhōng)：qv爲體積流(liú)量值，ｍ3/h。
由以(yǐ)上公式可(kě)知，儀表系(xi)數K一但發(fā)生變化，将(jiāng)直接影響(xiang)到流量測(ce)量的正确(que)率。儀表系(xì)數K一般由(yóu)實驗室通(tong)過氣✍️體或(huò)液體實标(biao)得到，但渦(wō)街流量計(jì)在現場使(shǐ)用時，由于(yú)各種因素(sù)的影響，其(qí)儀表系數(shù)也會相應(yīng)的發生變(bian)化。爲了提(tí)高流量測(ce)量的正确(què)率，有必要(yao)對引起儀(yí)表系數變(bian)化的因素(su)進行分析(xi)并提👈出解(jie)決措施。
2溫(wēn)度對渦街(jie)流量計儀(yi)表系數的(de)影響
流體(tǐ)溫度變化(hua)通過兩個(gè)因素對渦(wō)街流量計(jì)的儀表系(xi)數産生🐪影(ying)響。一是溫(wen)度變化後(hou)，旋渦發生(sheng)體阻流件(jiàn)的寬度b也(yě)會相應變(biàn)化，流體以(yi)相同流速(sù)經過旋渦(wo)發生體時(shí)，其輸出的(de)頻率也會(hui)相㊙️應的增(zeng)加或降低(di)；二是溫度(du)變化後，渦(wō)街流量計(jì)的管道内(nei)徑也有變(biàn)化，其截面(mian)積會相應(ying)的增大或(huò)減小，當相(xiang)同體積的(de)流體流過(guo)流量計時(shi)，流速會降(jiàng)低或增加(jia)。
上述變化(hua)可通過數(shu)學方法進(jin)行分析。流(liu)速與渦街(jie)流量計管(guan)道🌍内徑的(de)關系爲：
由(yóu)于b的增量(liàng)與溫度成(cheng)正比，D的增(zēng)量也與溫(wēn)度成正比(bǐ)，所以儀表(biao)系數K與溫(wen)度增量的(de)三次方成(chéng)反比。溫度(du)對儀表系(xì)數的影響(xiang)可🧑🏾🤝🧑🏼通過以(yǐ)下公式進(jìn)行修正：
式(shi)中：Kt爲流體(ti)溫度爲t時(shí)的儀表系(xì)數，（ｍ3）-1；K0爲流量(liang)計标定時(shí)t0時的平均(jun)儀表系數(shù)，（ｍ3）-1；βD爲流量計(jì)測量管材(cai)質線膨脹(zhàng)系數，℃-1；βb爲旋(xuán)渦發生體(tǐ)材質線膨(peng)脹系數，℃-1；t爲(wèi)流量計工(gōng)作時溫度(du)，℃；t0爲流量計(ji)标定時溫(wen)度，℃。
當流量(liang)計測量管(guan)與旋渦發(fa)生體材質(zhì)相同時，即(jí)
βD=βb=β，上式變爲(wèi)：
Kt=［1-3β（t-t0）］K0（7）
國産流量(liàng)計一般采(cai)用不鏽鋼(gang)材質制造(zào)，其線膨脹(zhàng)系✍️數約在(zai)17×10-6/℃左🔆右，表1給(gěi)出了流量(liang)計采用不(bu)鏽鋼材質(zhi)在不同溫(wēn)度下系數(shù)的變化。
由(you)表1可以看(kan)出，當流體(ti)溫度大于(yú)100℃時，儀表系(xì)數的變化(hua)是可觀的(de)🆚，當渦街流(liu)量計是用(yong)來測量飽(bǎo)和蒸汽（170℃）和(he)過熱蒸☔汽(qì)（280℃）時⛹🏻♀️，由于儀(yi)表🛀🏻系數變(bian)化引起的(de)誤差将大(dà)大降低測(ce)量📧的精度(dù)🍓。
解決此問(wèn)題的方法(fa)一是按照(zhào)流體的實(shí)際溫度重(zhòng)新計算儀(yí)🌈表系數，二(èr)是用于測(ce)量飽和蒸(zheng)汽和過熱(re)蒸汽等溫(wen)度過高的(de)流體時，用(yòng)實際流體(tǐ)（蒸汽）的溫(wen)度來進♻️行(hang)儀表㊙️系數(shu)的标定。
3雷(lei)諾數對渦(wō)街流量計(ji)儀表系數(shu)的影響
渦(wo)街流量計(jì)的斯特羅(luo)哈爾數（Sr）是(shì)管道雷諾(nuo)數（Re）的函數(shu)🐆，Sr是通過試(shì)驗确定的(de)無因次數(shu)，其與Re的關(guan)系如圖1所(suo)示。
由圖1可(kě)知，隻有當(dāng)Re達到一定(ding)數值時，即(ji)Re在2×104~7.2×106，Sr才能進(jin)入其恒定(dìng)範🧑🏽🤝🧑🏻圍，曲線(xiàn)的平直部(bu)分對應渦(wō)街流量計(ji)的❓正常測(ce)量流量的(de)範圍，在此(ci)範圍内，Sr基(jī)本不變，渦(wō)街頻率與(yǔ)流速成正(zheng)比，此時，隻(zhi)要✂️确定旋(xuán)渦發生體(tǐ)和管道的(de)幾何尺寸(cùn)，儀表系數(shù)就不會發(fa)生改變。
當Re小(xiǎo)于5×103時，渦街(jie)頻率将不(bú)能發生或(huo)不能穩定(dìng)的發生👅。此(cǐ)範圍就不(bu)适合進行(háng)流量測量(liàng)了。
當Re在5×103~2×104範(fàn)圍内時，渦(wō)街頻率也(yě)能穩定的(de)發生，但Sr增(zeng)大了，儀🐪表(biǎo)系數也相(xiang)應增大，從(cóng)而影響了(le)測量的精(jīng)度。此時，需(xu)對儀表系(xi)數☔進行校(xiao)正才能保(bǎo)證測量的(de)精度。
由以(yǐ)上分析可(kě)知，正确的(de)使用流量(liàng)計，要正确(que)地确定流(liú)量計的下(xià)限流量範(fàn)圍，下限雷(lei)諾數一般(bān)爲2×104，其對應(ying)❗的下限流(liu)♊速一般氣(qi)體爲4~5ｍ/ｓ，液體(tǐ)爲0.4~0.5ｍ/ｓ。因此一(yi)般确定下(xià)限流量應(yīng)保證介質(zhi)流速💘大于(yu)上㊙️述流速(sù)。
當介質粘(zhān)度、密度與(yǔ)常用介質(zhì)相差較大(da)時，應進行(háng)雷諾數計(ji)🔴算。當發現(xiàn)渦街流量(liang)計使用在(zai)低雷諾數(shu)（5×103~2×104）範圍🧑🏾🤝🧑🏼内時(shí)，或希望渦(wō)街流量計(jì)有較大的(de)量程比時(shí)，爲保證測(cè)量的精度(dù)，應🌈對儀表(biao)系數進行(hang)校正。
爲了(le)提高低雷(léi)諾數區域(yu)渦街流量(liang)計的測量(liang)精度，可❓通(tong)過實驗室(shi)對流量計(ji)的标定，獲(huo)得各個區(qu)域的儀表(biǎo)系數。标定(dìng)時，對低雷(léi)諾數區域(yù)各點的流(liú)量進行标(biāo)定，計算出(chū)各個區域(yù)的平均儀(yi)表系數，然(ran)後與🏃正常(chang)的儀表系(xì)數相比，這(zhè)就是☂️校正(zhèng)系數，将校(xiao)正系數與(yǔ)雷諾數一(yi)一對應。實(shi)際使用時(shi)，根據現場(chǎng)的實🤞際參(can)數計算⛷️出(chū)相應的雷(léi)諾數，并用(yòng)内插法計(jì)算出雷諾(nuò)數對應的(de)校🌍正系數(shu)，從而實現(xiàn)對儀表系(xi)數的校正(zhèng)。YＦ100系列渦街(jie)流量☂️計在(zai)低雷諾數(shù)範圍🔴内的(de)校正系數(shù)如表🌈2所示(shì)。
雷諾數影(ying)響的校正(zheng)一般有兩(liang)種方法。一(yī)是在流量(liang)計的二次(cì)儀表中進(jìn)行，适用于(yu)渦街流量(liàng)計本身無(wú)校正能力(lì)的測量系(xì)統。二是在(zai)渦街流量(liàng)傳感器（變(biàn)送器）中進(jin)行，适用于(yú)渦街流量(liang)🏃♀️計本身有(yǒu)校正能力(lì)❓的測量系(xi)統。
當雷諾(nuo)數大于7.2×106，其(qi)對應的上(shàng)限流速一(yi)般氣體大(da)于80ｍ/ｓ，液體❌大(dà)于8ｍ/ｓ時，流量(liang)計會出現(xiàn)漏脈沖現(xian)象，即流速(sù)大于上限(xiàn)流速後🐅，渦(wo)街流量計(jì)輸出的頻(pín)率與流速(sù)成正比的(de)關系被破(pò)壞，且流速(su)越高，漏脈(mo)沖現象越(yue)嚴重，流量(liàng)計示值越(yuè)低。
4管道内(nèi)徑與渦街(jie)流量計測(ce)量管内徑(jìng)不同時對(dui)儀表系數(shù)的影響
名(ming)義尺寸相(xiàng)同的無縫(féng)鋼管，由于(yu)壁厚規格(gé)差異大，内(nèi)㊙️徑也會産(chan)生較大差(cha)異，這使連(lián)接渦街流(liú)量計的管(guan)道内徑與(yǔ)渦街流量(liang)計測量管(guan)内徑完全(quan)一緻的并(bìng)不多。
4.1管道(dào)内徑比測(cè)量管内徑(jing)大（3％以内）時(shi)的影響
在(zài)實際标定(ding)中發現，當(dāng)管道内徑(jing)比測量管(guǎn)内徑略♋大(dà)時，流量示(shi)值穩定，儀(yí)表系數正(zheng)常。雖然流(liu)體流過台(tái)階時也有(you)二📐次流産(chan)生，但因二(èr)次流存在(zài)的部件在(zai)測量管之(zhi)外，所以對(dui)😍流量計的(de)影響不明(míng)顯。
4.2管道内(nei)徑比測量(liang)管内徑小(xiao)（3％以内）時的(de)影響
當流(liu)體以很高(gao)的流速從(cóng)管道流經(jing)内徑較大(da)的測量管(guǎn)時，由于慣(guàn)性作用，流(liu)束來不及(jí)膨脹，撞擊(jī)在旋渦發(fa)生體💚上，引(yin)起二次流(liu)，使得流量(liàng)示值偏高(gao)。此誤差可(ke)通過修正(zheng)系數FD進行(hang)修正：
4.3管道(dào)内徑與測(cè)量管内徑(jìng)相差較大(dà)時的影響(xiǎng)
當二者相(xiang)差較大時(shí)，由于流體(ti)經過這種(zhong)突變造成(chéng)的流體擾(rǎo)動使得渦(wo)街流量計(jì)的測量變(biàn)得不再穩(wen)定和可靠(kào)，造成🧑🏽🤝🧑🏻的誤(wu)差無法通(tong)過儀表系(xi)數的修正(zheng)💘來補償。此(ci)時，需要對(dui)原有管道(dao)進行改造(zao)，安裝同心(xin)異徑管，使(shi)之與流量(liang)計測量管(guan)内徑相匹(pi)配，或按照(zhao)管道尺寸(cun)定制流量(liang)計。
5旋渦發(fa)生體阻流(liu)件尺寸的(de)改變對儀(yi)表系數的(de)影❗響
在下(xià)列兩種情(qíng)況下，旋渦(wo)發生體阻(zǔ)流件的尺(chǐ)寸會發💚生(sheng)改變🛀。
1）旋渦(wō)發生體阻(zu)流件有堆(duī)積物
如果(guo)被測流體(ti)中存在黏(nian)性顆粒或(huo)夾雜着較(jiào)多纖🧡維☎️狀(zhuàng)物質時，則(ze)可能會堆(duī)積在旋渦(wō)發生體阻(zu)流件🙇🏻上，使(shi)其幾何形(xing)狀和尺寸(cùn)發生變化(huà)，因而儀表(biǎo)系數也會(hui)發✂️生變化(hua)✉️。據相關模(mó)拟試驗結(jié)果，當阻流(liu)件上堆積(jī)物厚度爲(wei)0.01Ｄ時，附加誤(wù)差爲2％，堆積(ji)物厚度爲(wèi)0.
2）旋渦發生(shēng)體阻流件(jian)有磨損
渦(wo)街流量計(jì)旋渦發生(sheng)體阻流件(jian)的兩條棱(leng)邊正常情(qing)況下🔴是銳(ruì)💞利的，如果(guo)流體中含(hán)有固形物(wu)，長期使⭐用(yòng)後其銳緣(yuán)很容易被(bèi)磨損而變(bian)成圓弧，由(yóu)于阻流⛱️件(jian)幾何形狀(zhuàng)和尺寸發(fa)生變化，因(yīn)而儀表系(xì)數也會發(fā)生變化。
一(yī)旦發現阻(zǔ)流件有堆(dui)積物時，應(ying)及時清除(chú)。當發現旋(xuán)渦發生體(tǐ)♻️阻流件有(yǒu)磨損時，應(yīng)對流量計(ji)的儀表系(xi)數進行🏃🏻♂️重(zhong)新标定，當(dang)磨損特别(bie)嚴重時，應(ying)考慮更換(huàn)旋渦🤩發生(shēng)體。
6結束語(yǔ)
以上就是(shi)一些影響(xiang)渦街流量(liàng)計儀表系(xi)數變化的(de)因🏃♀️素，我🙇🏻們(men)能做的就(jiu)是注意這(zhe)些可能發(fa)生的因素(su)♈，并加⛷️以改(gai)善，盡🧑🏾🤝🧑🏼量避(bì)免這些現(xian)象的産生(shēng)，從而提高(gāo)渦街流量(liàng)計測量的(de)正确率。
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