摘　要(yào):近年來,渦(wō)街流量計(ji) 被廣泛地(di)應用于石(shí)油、化工、輕(qing)工、冶金和(he)電力企業(yè)中,用于測(cè)量🤟液體、氣(qi)體、蒸汽、低(di)溫和各種(zhong)腐蝕性介(jie)質。有很多(duo)的資料對(dui)渦街流量(liang)計的誤差(cha)進行分析(xi),但很少🌈有(yǒu)涉及到溫(wēn)度對其準(zhun)确度的💃🏻影(ying)響。通過對(dui)渦街流量(liang)計的結構(gòu)和原理介(jie)紹,經過分(fen)析,推導出(chu)👈了渦街流(liú)量計儀表(biao)系數受溫(wen)度的影響(xiǎng),及其實際(ji)溫度下的(de)修正公式(shì)。
　　 流量計 出(chū)廠校驗及(jí)其檢定工(gōng)作是在實(shí)驗室參考(kao)條件下進(jin)🏃‍♂️行的🚶,但一(yi)般來說現(xiàn)場使用條(tiáo)件都與實(shí)驗室的參(can)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(dà)多的附加(jia)誤差至🆚今(jīn)在标準及(ji)生産廠家(jiā)資料中尚(shàng)不明确。本(běn)文結合渦(wo)街流量計(jì)的實際應(ying)用情況,爲(wei)✌️了使檢定(dìng)和計量工(gōng)作更🍓科學(xué),就溫度對(dui)渦街流量(liàng)計儀表系(xi)數的影響(xiang)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(sheng)體兩側交(jiāo)替産生有(yǒu)規則的漩(xuan)渦,這種漩(xuan)渦成爲卡(kǎ)曼渦街,如(ru)圖1所示。

　　漩渦列(liè)在漩渦發(fa)生體下遊(you)非對稱地(di)排列。設漩(xuán)渦😘的發生(shēng)頻率爲f,則(ze)被測介質(zhì)流的平均(jun)速度爲U,漩(xuan)渦🤟發生體(tǐ)迎面寬度(dù)爲d,表體通(tong)徑爲D。根據(ju)卡曼渦街(jiē)原🌂理,有如(ru)下關系式(shì):
f=SrU1/d=SrU/md?????????? ?(1)
式中:U1———漩渦(wō)發生體兩(liang)側平均流(liú)速,m/s;
Sr———斯特勞(lao)哈爾數;
m———漩(xuán)渦發生體(ti)兩側弓形(xíng)面積與管(guǎn)道橫截


式(shi)中:K———流量計(ji)的儀表系(xi)數,脈沖數(shù)/m 3。
　　K除了與漩(xuán)渦發生體(ti)、管道的幾(ji)何尺寸有(yǒu)關外,還與(yu)斯特勞哈(hā)爾數有關(guān)。圖2所示爲(wei)圓柱狀漩(xuán)渦發生體(ti)的斯特勞(láo)哈爾數與(yu)管道雷諾(nuo)數的關系(xi)。

　　由圖2可(kě)見,在ReD= 2× 104～ 7× 106範圍(wéi)内,Sr可視爲(wei)常數,這也(yě)是儀表正(zheng)常工作的(de)範圍。
　　由以(yǐ)上推理可(kě)見,渦街流(liu)量計輸出(chū)的脈沖頻(pin)率信号不(bú)🐆受流體物(wù)性和組分(fèn)變化的影(ying)響,即儀表(biǎo)系數在一(yi)定雷諾數(shu)☂️範圍内僅(jin)與漩渦發(fā)生體及管(guan)道的形狀(zhuang)尺寸等有(yǒu)關。
2　結構
　　渦(wō)街流量計(jì)由傳感器(qi)和轉換器(qi)兩部分組(zǔ)成,傳感器(qì)包☀️括漩渦(wo)發生體、檢(jian)測元件、儀(yí)表表體等(deng);轉換器包(bao)括前置放(fàng)大器、濾波(bō)整形電路(lù)、D/A轉換電路(lù)、輸出接口(kou)電路、端子(zǐ)、支架和防(fáng)護罩等。近(jìn)年來智能(neng)式流量計(ji)還把微處(chù)理器、顯示(shi)通訊及其(qi)他功能模(mo)塊也裝🌈在(zai)轉換器内(nèi)。
　　漩渦發生(sheng)體是檢測(cè)器的主要(yao)部件,它與(yǔ)儀表的流(liú)量特性密(mì)切相關,本(ben)文主要讨(tǎo)論溫度的(de)變化對它(ta)尺寸的影(ying)響。當然生(sheng)産廠🔴家爲(wei)了避免由(yóu)渦街發生(shēng)體帶入的(de)誤差,對渦(wo)街發生體(tǐ)提出了很(hěn)高的要求(qiu),如:能産生(sheng)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼強烈的渦(wo)街,信号的(de)信噪比高(gao)⛱️;形狀和結(jié)💔構簡單,便(biàn)于加工和(hé)提高其尺(chi)寸的精度(du),以及各種(zhǒng)🐅檢測元件(jian)的安裝和(he)組合;材質(zhì)✉️應滿足流(liu)體性質的(de)要求,耐腐(fu)蝕,耐磨蝕(shí),耐溫度變(bian)化等。當然(rán)其他的部(bù)件如檢測(cè)元件、D/A轉換(huan)電路等也(yě)會影響💰渦(wo)街流量計(jì)🔞的精度,但(dàn)這種影響(xiǎng)可以在軟(ruan)⭐件中補償(chang)或者是目(mu)前的技術(shù)局限。有關(guan)此方面的(de)論文很多(duō),在此不再(zài)❗贅述。本文(wen)着🈲重讨論(lùn)的是有溫(wēn)度的變化(huà)影響漩渦(wō)發生體尺(chǐ)寸的變化(huà)和表體内(nèi)徑的變化(huà),以及由此(ci)帶來的誤(wù)🙇‍♀️差。
3　誤差分(fèn)析
　　由(7)式可(ke)知,這是K在(zài)标準狀況(kuang)下的表達(da)式,在工作(zuò)條件下,由(you)于溫度發(fa)生了變化(huà),由此引起(qi)K的表達式(shì)的🧡變化。
将(jiāng)(7)是變形得(dé):

　　如果對(9)式(shì)求D和d的偏(pian)導數得到(dao)的數學表(biao)達式是相(xiang)當複雜的(de),這♻️裏複雜(zá)的原因是(shì)由于m的表(biǎo)達式過于(yu)複雜。在求(qiú)💞m的表達式(shi)😘時,用了精(jīng)确的計算(suan)方法,如圖(tu)3所示。将漩(xuan)渦發生體(ti)看作是兩(liǎng)個扇形(扇(shàn)形OEF和扇形(xing)👈OHG)和兩個三(sān)角形(△EOH和△FOG)的(de)🔱面積之和(hé)🌐。

　　爲了簡化(hua)計算,在這(zhè)裏做個近(jin)似:把漩渦(wō)發生體看(kàn)😍作是個矩(ju)形ABCD,由圖知(zhi)道寬爲d,長(zhang)爲D,所以漩(xuan)渦發生體(ti)的面✔️積:S體(tǐ)=d·D??????? (11)

　　由于把漩(xuan)渦發生體(tǐ)看作爲是(shì)個矩形(寬(kuan)爲d,長爲D),其(qí)面積比實(shí)🏃‍♀️際要大,m則(zé)比事件要(yào)小,所以要(yao)對m進行修(xiu)正,經查閱(yuè)有關資料(liào),發現大多(duo)數的資料(liao)都把4π修正(zheng)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(biǎo)系數的❗影(ying)響是比較(jiao)明顯的,應(yīng)該加以考(kao)慮。
4　結束語(yǔ)
　　渦街流量(liang)計目前在(zai)國内應用(yong)越來越廣(guǎng)泛,但其使(shi)😘用介❤️質的(de)溫度差别(bie)很大,如有(yǒu)的測量原(yuán)油,有的測(cè)量蒸汽以(yǐ)及過熱蒸(zhēng)汽等♈,有的(de)使用在低(di)溫環境,有(yǒu)的使用在(zai)高溫環境(jing),如📱果在應(yīng)用過程中(zhong)忽略的溫(wen)度對儀表(biǎo)系數的影(yǐng)響,會産生(sheng)🙇🏻很大的計(ji)量誤差,在(zai)🙇🏻實際工作(zuò)中不應該(gai)忽略這個(ge)因素影🚶響(xiang),在使用中(zhōng)應該使用(yong)以上推導(dǎo)公式進行(háng)修正。

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