爲了解(jie)決蒸汽流(liu)量量值溯(su)源的問題(ti)，用于 蒸汽(qi)流量計 标(biao)定的實驗(yan)裝置按照(zhao)标定使用(yong)的介質可(ke)分爲三類(lei)。一類是以(yi)蒸汽爲介(jie)質的蒸汽(qi)實流标準(zhun)裝置，這種(zhong)裝置的檢(jian)測條件與(yu)表🥰計使用(yong)的工況條(tiao)件最爲相(xiang)近，但由于(yu)該裝置設(she)♌計要求高(gao)、檢測成本(ben)高等特🍉點(dian)，目前使用(yong)很少。第二(er)類是以💯水(shui)爲介質的(de) 液體流量(liang)計 量标準(zhun)裝置，此類(lei)裝置精度(du)高，但是與(yu)蒸汽的實(shi)際工況條(tiao)♋件相差較(jiao)大。第三類(lei)是以空氣(qi)爲介質的(de)氣體流量(liang)标💃準裝☔置(zhi)。
目前國内(nei)外普遍采(cai)用後兩類(lei)裝置替代(dai)蒸汽實流(liu)裝置對蒸(zheng)汽流量儀(yi)表進行标(biao)定，但這兩(liang)種方法無(wu)法模拟蒸(zheng)汽流❓量計(ji)實際的工(gong)況條件。利(li)用計量标(biao)準裝置對(dui) 渦街流量(liang)計 開展了(le)水、空氣、蒸(zheng)汽3種不同(tong)介質的比(bi)對測試實(shi)驗🍉，并從🈚渦(wo)街💞流♈量計(ji)漩渦産生(sheng)機理出發(fa)，利用流體(ti)力學及卡(ka)門渦街原(yuan)理，結合蒸(zheng)汽獨特的(de)熱力學性(xing)質，對渦街(jie)流量計在(zai)3種不同介(jie)質下儀表(biao)系數存在(zai)規律性偏(pian)差✏️實驗結(jie)論進行了(le)解釋，得出(chu)各✏️種流體(ti)介📱質與渦(wo)街流量計(ji)儀表系數(shu)的關系。
1渦(wo)街流量計(ji)的原理
渦街流量(liang)計是根據(ju)“卡門渦街(jie)”原理研制(zhi)成的流體(ti)振❄️蕩♻️式流(liu)量測量儀(yi)表。在測量(liang)管道流動(dong)的流體中(zhong)插入一根(gen)其軸線與(yu)流向垂直(zhi)的非流線(xian)型柱形體(ti)，稱之爲旋(xuan)渦發生體(ti)。當雷諾數(shu)👨❤️👨達到一定(ding)值時，從旋(xuan)渦發生體(ti)兩側交替(ti)地分離出(chu)兩串規則(ze)地交錯排(pai)列的旋渦(wo)。在滿足雷(lei)諾數📱要求(qiu)時，旋渦分(fen)離産生的(de)頻率僅僅(jin)隻與🌏旋渦(wo)發生體及(ji)🔞所在的測(ce)量管道的(de)幾何尺寸(cun)有關。旋渦(wo)的分👉離産(chan)生的🌈頻率(lü)于流量的(de)🌈大小成正(zheng)比。渦街流(liu)量計的原(yuan)理如圖1所(suo)示。
經過推(tui)導，流體的(de)體積流量(liang)Q與漩渦頻(pin)率f符合下(xia)面公式:
Q=f/K
式(shi)中:K爲流量(liang)計 的流量(liang)系數。在一(yi)定雷諾數(shu)範圍内儀(yi)表系數K爲(wei)常🐇數🈲，流量(liang)Q與漩渦頻(pin)率f成線性(xing)關系。因此(ci)，隻要檢測(ce)出⛷️頻率f值(zhi)，就💁能通過(guo)相應的公(gong)式求得體(ti)積流量Q的(de)值。
2實驗裝(zhuang)置簡介
本(ben)次試驗我(wo)們共采用(yong)的三套裝(zhuang)置，分别爲(wei)國家蒸‼️汽(qi)流量站蒸(zheng)汽實流标(biao)定裝置和(he)我所的負(fu)壓法音速(su)噴嘴氣體(ti)流👌量計量(liang)标準裝置(zhi)和質量法(fa)水流量計(ji)量标準裝(zhuang)置。其中冷(leng)凝稱重法(fa)蒸汽流量(liang)标準裝置(zhi)，以過熱及(ji)飽和蒸汽(qi)作爲檢定(ding)介質，将通(tong)過蒸汽流(liu)量儀表的(de)蒸汽進行(hang)冷凝稱重(zhong)的原理，對(dui)蒸汽流量(liang)儀表進行(hang)實流标定(ding)。擴展不确(que)定度爲0.1%(k=2)，檢(jian)定流量範(fan)圍爲（2.5～10000）kg/h。音速(su)噴嘴氣體(ti)流量标準(zhun)裝置是以(yi)空氣爲介(jie)質的流量(liang)檢測裝置(zhi),設計依據(ju)JJG620-1994《臨界流流(liu)量計》、《臨界(jie)流文丘裏(li)噴嘴氣體(ti)流量裝置(zhi)的測量》、JJG619-2005《标(biao)準表法流(liu)量标準裝(zhuang)置》等。擴展(zhan)不🚶确定度(du)爲0.25%(k=2)，檢定流(liu)量範圍💚爲(wei)（2.5～6500）m3/h。靜态質量(liang)法水流量(liang)标♌準裝置(zhi)，擴展不确(que)定度爲🌍0.1%(k=2)，檢(jian)定流量範(fan)圍爲（0.28～1200）m3/h。
3實驗(yan)方案
将一(yi)台準确度(du)等級符合(he)1.0級脈沖輸(shu)出、儀表線(xian)性和重複(fu)性較好的(de)50mm口徑渦街(jie)流量計樣(yang)機，分别在(zai)蒸汽、水、空(kong)氣三種流(liu)量标準裝(zhuang)置上進行(hang)标定實驗(yan)。前後直管(guan)段符合檢(jian)定規程要(yao)求，前直管(guan)段大于10倍(bei)公稱通徑(jing)（10DN）、後直管段(duan)大于5倍公(gong)稱通徑（5DN），依(yi)次從最小(xiao)流量qmin、分界(jie)流量qt、最大(da)流量qmax的25%、40%、70%和(he)100%，共計6個流(liu)量點，每個(ge)流量點重(zhong)複檢定3次(ci)，每次檢定(ding)60s。分别計算(suan)其儀表系(xi)數、線性誤(wu)差、重複性(xing)誤差數據(ju)，比較在不(bu)同介質的(de)檢定裝置(zhi)下測量數(shu)據差異和(he)聯系。
4實驗(yan)數據
按照(zhao)渦街流量(liang)計的檢定(ding)規程對該(gai)試驗樣機(ji)各流量點(dian)進行調節(jie)、檢定，在3套(tao)不同介質(zhi)的檢定裝(zhuang)置下的實(shi)驗的儀表(biao)系數、線性(xing)度、重複性(xing)如下表1所(suo)示，流量曲(qu)線關系如(ru)圖2所示🌈。
表(biao)1不同介質(zhi)的檢定裝(zhuang)置下的實(shi)驗的儀表(biao)系數、線性(xing)🙇🏻度、重複性(xing)
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質量法液(ye)體流量
标(biao)準裝置 |
負(fu)壓法音速(su)噴嘴氣體(ti)
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冷凝(ning)稱重法蒸(zheng)汽
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儀(yi)表系數
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線(xian)性誤差（%） |
重(zhong)複性誤差(cha)
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儀表系數(shu)
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線性誤差(cha)（%） |
重複性誤(wu)差（%） |
儀表系(xi)數
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線性誤(wu)差
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重複性(xing)誤差（%） |
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9266.5 |
0.18 |
9343.5 |
0.61 |
0.29 |
9178 |
0.78 |
||
實驗(yan)數據圖可(ke)以看出，發(fa)現儀表系(xi)數偏差的(de)正負方向(xiang)上基本🐆相(xiang)同。渦街流(liu)量計在空(kong)氣、水、蒸汽(qi)三種不同(tong)介質的儀(yi)表系數存(cun)有差異且(qie)差異還是(shi)比較明顯(xian)的，在其流(liu)量範圍内(nei)儀表系數(shu)依次減小(xiao)。綜合實驗(yan)數據㊙️來看(kan)，空氣測定(ding)的儀表系(xi)數值比水(shui)爲介質測(ce)量儀表🤞系(xi)數值偏大(da)在（0.5～1.4）%之間的(de)數值，比蒸(zheng)汽條件下(xia)測量的儀(yi)表系數偏(pian)大（1.6～2.0）%之間的(de)數值。
5實驗(yan)結論
通過(guo)标定實驗(yan)，發現渦街(jie)流量計在(zai)蒸汽、水、空(kong)氣3種不同(tong)🧡介質下⭐，其(qi)主要計量(liang)性能如儀(yi)表系數、線(xian)性誤差和(he)重複😍性誤(wu)差會有所(suo)差别，具體(ti)表現爲：（1）在(zai)小流量qmin時(shi)，以蒸汽爲(wei)标定介🎯質(zhi)，此時的儀(yi)表系數最(zui)小，此時由(you)于受蒸汽(qi)的溫度的(de)影響，造成(cheng)儀表系數(shu)偏小。（2）随流(liu)量的逐漸(jian)增大，以空(kong)氣爲标定(ding)介質的儀(yi)表系💯數變(bian)化逐漸增(zeng)大且變化(hua)率最快，蒸(zheng)汽介質的(de)儀表系數(shu)變化次之(zhi)，以✏️水爲介(jie)㊙️質的儀表(biao)系數變化(hua)最小。
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