0引言(yan)
　　空氣吹過煙(yān)囪，河水流過(guò)橋墩會在煙(yan)囪、橋墩後産(chǎn)生漩渦。漩渦(wo)會引起震動(dong)，空氣與河水(shui)的震動可能(néng)引起煙囪、橋(qiáo)墩的共振，造(zao)成煙囪斷裂(lie)、橋墩倒塌，給(gei)人們的生産(chǎn)、生活帶來巨(jù)大的損失。這(zhe)就是卡門渦(wo)街在自然界(jie)的存在。美籍(ji)匈牙👣利科學(xue)家馮.卡門（Karman）1906在(zai)德國哥廷根(gēn)大學做助教(jiao)期間，協助德(de)國普朗特教(jiao)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(bian)💋産生兩列規(guī)律性的漩渦(wo)，渦街是反對(dui)稱的，渦🔴系的(de)動量與阻力(li)💛有關。因爲卡(ka)門對這一自(zi)然現象的💁發(fa)現及深入研(yán)究，人們将上(shàng)述漩渦現象(xiàng)定義🌍爲卡門(mén)渦街。
　　卡門渦(wo)街不都是巨(jù)大的破壞力(li)，人們利用卡(ka)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(yīng)用于封閉管(guǎn)道流量的測(ce)量，可🐉以測🚶‍♀️量(liàng)⭐氣體、液體及(ji)蒸汽。渦街流(liu)量計結構緊(jin)湊、無可動部(bù)件、壓損👉小、量(liang)程比寬、精度(du)高、安裝簡易(yì)、維護量低，正(zhèng)逐步取代傳(chuan)統的差壓式(shi)流量☁️計和容(rong)積式儀表，成(cheng)爲市場的主(zhǔ)要流量測量(liàng)儀表。
　　渦街流(liú)量計由傳感(gan)器和轉換器(qì)組成，傳感器(qì)可以🈲選擇壓(ya)電☂️應力式、電(dian)容式、光纖式(shì)等多種傳感(gan)器。壓電應力(lì)式渦街傳感(gǎn)器應用是最(zuì)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(jiè)質溫💘度範圍(wei)内💰工作，可以(yi)輸出模拟量(liang)信号，也可以(yi)輸出脈沖信(xìn)号。經過渦街(jiē)轉換器做信(xìn)号處理，産品(pin)可以輸出标(biāo)準的❌4～20mA信号和(he)脈沖信号，部(bù)分廠家産品(pǐn)還可以帶FF總(zǒng)線或PA總線輸(shu)出，也有帶RS485接(jiē)口的産品。通(tong)過這些輸出(chu)信号可以和(he)PLC或DCS系統實現(xian)數據傳輸。帶(dài)RS485接口👄的産品(pǐn)還可以配合(hé)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(dai)來極大地便(biàn)捷。
1渦街流量(liàng)計的工作原(yuán)理、渦街流量(liang)計分類及溫(wēn)壓補🔱償渦🐪街(jiē)📧的發展
1.1渦街(jiē)流量計原理(li)
　　渦街流量計(ji)又被稱爲卡(kǎ)門渦街流量(liang)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(yí)表。儀表測量(liàng)管裏安裝一(yi)個發生體，當(dang)介質流過發(fā)生體，會在發(fa)生✏️體後産生(sheng)漩渦，漩渦的(de)頻率f和介質(zhi)的流速v成正(zheng)比，通過對頻(pin)率的檢測，達(da)到👅測量流速(sù)🏃‍♂️的目的。渦街(jie)流量計原理(lǐ)圖，如圖1所示(shì)。

渦街(jiē)流量計計算(suan)公式如下：f=st*v/d
（f：頻(pín)率Hz；st:斯特勞哈(hā)爾系數,無量(liàng)綱；v:流速，單位(wei)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(shí)，可認🤟爲一個(ge)固定的常數(shù)。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(ce)到後，就可以(yi)通過公式計(jì)算介質體積(jī)流量或質量(liang)流量了。
體積(jī)流量計算公(gong)式：q=v*A（q:體積流量(liàng)、A管道截面積(ji)）
質量流量計(jì)算公式：Q=3600*v*A*ρ（Q：質量(liàng)流量；ρ:介質密(mì)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(xing)。
　　按傳感器測(cè)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(guang)纖式。
　　按防爆(bao)類型分非防(fáng)爆型、本安型(xíng)、隔爆型、複合(hé)防爆⛹🏻‍♀️型等。
　　目(mù)前國内外應(ying)用最多的是(shi)應力式、管道(dao)連接的渦街(jie)流量計。
1.3溫壓(yā)補償渦街流(liú)量計的發展(zhǎn)
　　渦街流量計(jì)原理介紹當(dāng)中渦街流量(liàng)計可以測量(liàng)介質🏃‍♂️的質量(liang)流量，對于液(ye)體介質或密(mi)度變化不大(da)的介質，渦街(jiē)流量計計算(suàn)出的質量流(liu)量精度高。但(dan)是在實際使(shǐ)用中，特别是(shì)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(yi)渦街流量計(jì)測量的質量(liang)流量誤差就(jiu)大。由此可見(jiàn)👅，對渦街流量(liang)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(liàng)🔞計要集成😘溫(wēn)度、壓力信号(hào)❌，在線進行溫(wēn)度及壓力的(de)修正，保證質(zhi)🔞量流量輸出(chū)的精度。溫👨‍❤️‍👨度(du)、壓力及流量(liàng)集成到1台儀(yi)表上的一體(ti)化結構是最(zuì)優的選擇。目(mu)💜前國外部分(fen)知名廠家，國(guó)☎️内少數廠家(jiā)能夠生産一(yi)體化帶溫度(du)及壓力補償(chang)的渦🐆街流量(liàng)計。工藝管道(dào)上外配🔅溫度(dù)傳感器和壓(yā)力傳感器，把(ba)溫度及壓力(li)信号傳輸到(dao)流🔞量計算機(ji)得到的質量(liang)流✂️量在系統(tong)精度上要低(dī)于一體化‼️溫(wen)壓補償渦街(jie)流量計♋[3]。一體(ti)化溫壓補償(chang)渦街流量計(ji)是今後渦街(jiē)流量計的一(yi)個發展方向(xiàng)。一體化溫壓(ya)補償渦街流(liú)量計原理圖(tu)，如圖2所示。

2渦(wō)街流量計的(de)标定、檢定方(fāng)法
　　渦街流量(liang)的制造及檢(jiǎn)定單位大部(bu)分采用标準(zhun)表法進行标(biāo)校和檢定。标(biao)準表法就是(shi)用渦輪流量(liang)計、質量流量(liang)⚽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(zhi)上，通過标準(zhǔn)表來标校、檢(jiǎn)定被測量儀(yí)表，通過比較(jiào)被測儀表與(yǔ)标準表的讀(du)數，求得被測(ce)量儀表的偏(piān)差，然後進行(háng)調校[4]。
2.1标準表(biao)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(fǎ)裝置可以用(yong)來标校液體(ti)或氣體介質(zhi)的✨流💋量。
3)标準(zhǔn)表的流量計(ji)與被檢流量(liang)計串聯安裝(zhuāng)于同一個🌈測(cè)量系統中，标(biao)準表和被測(cè)量儀表間距(jù)離小、時間誤(wu)差可🚩以忽略(luè)。
4)标準表選擇(zé)種類很多，可(kě)以選擇電磁(ci)流量計、超聲(shēng)波👨‍❤️‍👨流量計、渦(wō)輪流量計、質(zhi)量流量計等(deng)，選擇空間大(da)。
2.2标準表法标(biāo)校裝置的缺(quē)點
1)标準表需(xu)要嚴格按照(zhào)計量部門要(yao)求定期做檢(jiǎn)查，隻♻️有合格(ge)了才能夠用(yong)于檢測；企業(yè)自身也要不(bú)定期進🔅行自(zi)👉檢，保證标準(zhǔn)表及裝置使(shǐ)用過程中的(de)性能。
2)标準表(biao)法标校裝置(zhi)在标校儀表(biǎo)的過程中要(yao)對标校介質(zhì)♍進行溫度及(jí)壓力修正，保(bao)證标校精度(dù)。
3)标準表法裝(zhuāng)置系統精度(du)受标準表精(jīng)度的影響大(da)。
3影響渦街流(liu)量計使用精(jing)度的因素
　　渦(wō)街流量計自(zì)身傳感器及(jí)轉換器性能(néng)決定了這👄款(kuan)🌈産品的性能(néng)，然而儀表安(an)裝使用因素(su)也會影響儀(yi)表的性能，爲(wei)保證渦街流(liu)量計精度，安(an)裝使用有如(rú)下要求。
1)渦街(jie)流量計建議(yi)安裝到水平(ping)或垂直管道(dào)，并保證🙇‍♀️管道(dao)充📐滿介✍️質。
2)渦(wō)街流量計對(dui)前後直管段(duàn)要求較高，一(yi)般要求大于(yú)前🐪20D，後‼️5D（D管道🔴口(kou)徑）。
3)渦街流量(liang)計盡量避免(mian)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(cheng)。
4)渦街流量計(jì)安裝位置要(yao)遠離強磁場(chang)或強電場的(de)幹擾。
5)保證渦(wo)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(ban)爲-40℃～85℃，根據實際(ji)情🈲況配保溫(wen)箱或遮陽罩(zhao)。
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(jie)流量計安裝(zhuang)示意
①一般入(ru)口直管段無(wu)幹擾情況下(xia)≥20DN
②調節閥後≥50DN
③縮(suo)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(hù)化調校
由于(yú)渦街流量計(ji)測量原理、傳(chuan)感器類型、标(biao)定裝置、
　　安裝(zhuāng)使用等原因(yin)，渦街流量計(ji)在出廠到達(dá)用戶現場或(huò)❤️計量站時，出(chū)廠的标校精(jing)度可能會與(yǔ)用戶現場标(biāo)準表或計🏒量(liang)檢定結果發(fā)生産生偏差(chà)，這時就要對(dui)儀表系數進(jin)行現場調整(zheng)，以滿足用戶(hù)或計量機構(gou)的檢定要求(qiu)。客戶化調校(xiao)有如下2種情(qíng)況：
1）儀表整體(tǐ)的正偏差或(huò)負偏差。如果(guo)儀表出現整(zheng)體正偏差或(huo)負偏差，隻要(yào)調整儀表系(xi)數就可以了(le)。公式如下：
Knew＝Kold×(Q儀(yi)表顯示流量(liang))/(Q标準流量)
2）儀(yí)表非線性超(chao)差。非線性超(chāo)差是指一台(tái)渦街流量計(jì)在不同流速(su)下的誤差有(you)正有負，并且(qiě)達不到精度(dù)要求。出✊現此(cǐ)問題的主要(yào)原因可能是(shì)儀表口徑與(yu)檢定時的管(guan)段口徑有差(chà)異，或是檢定(ding)時的雷諾🈲數(shù)和廠家标定(dìng)時的🐉雷諾數(shu)有很大差異(yi)造成的。
目前(qian)渦街流量計(jì)生産廠家可(kě)以根據用戶(hu)需求提供歐(ōu)标、美标✔️或是(shi)日标法蘭連(lian)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(pái)的渦街流量(liàng)計産品法蘭(lan)内孔🌈尺寸是(shi)有差别的。儀(yi)表内孔和連(lian)接管道内孔(kong)有微小的差(chà)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(biao)定時的雷諾(nuò)數和檢定時(shi)的雷諾數不(bu)同💜的主💘要原(yuán)因是：大多數(shù)渦街流量計(ji)的制造廠都(dou)是用水作爲(wei)标校介質來(lái)進行标定。渦(wō)街流量計的(de)原理告訴人(rén)們無論介質(zhì)是什🐪麽，對同(tong)一台儀表來(lai)說，在單位🔅工(gong)況流量體積(jī)下産生的脈(mo)沖數是一個(ge)常數，即儀表(biǎo)系數K。因爲渦(wo)街流量計的(de)😍這個優點，用(yong)水标定的渦(wō)街流量計可(ke)以用于測量(liang)氣體或蒸汽(qì)，但這個應用(yòng)前提是要雷(léi)諾數大于20000才(cai)能保證精度(dù)。有些時候，儀(yí)表在用戶現(xian)場或計量站(zhàn)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(zhong)情況不可避(bì)免，儀表制造(zào)廠不能因爲(wèi)自己㊙️儀表内(nèi)徑原🌈因，要求(qiú)用戶改管道(dao)或因爲雷諾(nuo)數低就要求(qiu)用戶更換儀(yí)🔱表，可以采用(yòng)多點非線性(xing)修正，達到滿(man)足用戶使用(yòng)的要求。這裏(li)介紹🌈一種有(you)效的方法，實(shí)現這一目的(de)。具體說就是(shi)把測量範圍(wei)分段💃🏻，取一個(ge)儀表常數，讓(ràng)每段測量範(fàn)圍都符合精(jīng)度要🔆求，這種(zhǒng)方法實現的(de)過程要考🌈慮(lü)雷諾數的影(ying)💃響。下面是計(ji)算模型[3]。


　　通過(guò)上述6步計算(suàn)，可實現儀表(biǎo)的非線性修(xiū)正。利用上述(shù)計算結❓果，通(tong)過Hart手操器或(huo)儀表按鍵，把(bǎ)修正參數輸(shū)入儀表轉換(huàn)器，轉換☀️器就(jiu)可以将原本(ben)非線性的曲(qu)線重新線☂️性(xìng)化，達到校正(zhèng)目的。轉換器(qì)該功能的實(shí)現要✊通過前(qian)期轉換器軟(ruǎn)件設計實現(xian)。這樣通🌂過線(xian)性及非線性(xing)修正，就可實(shí)現客戶化的(de)調校，滿足用(yòng)戶需求。
5結束(shu)語
　　渦街流量(liang)計是一款好(hǎo)産品，國外的(de)設計規範已(yǐ)經把❤️渦街流(liú)量計放到了(le)差壓式流量(liang)儀表選型之(zhī)前☎️，作爲小管(guan)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(pin)牌産品⭐的性(xìng)能完善與提(ti)高，渦街流量(liang)🔴計在中國市(shi)場會有大的(de)發展。

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