摘　要:近年來,渦街(jiē)流量計 被廣泛地(dì)應用于石油、化工(gōng)、輕工、冶金和電力(li)企業中,用✏️于測量(liang)液體、氣體、蒸汽、低(di)溫和各種腐蝕性(xing)介質。有很多的資(zī)料對渦街流量計(ji)的誤差進行分析(xi),但很少🈲有涉及🥵到(dào)溫度對其準确度(du)的影響。通過對渦(wō)街流量計的結構(gòu)和原理介紹,經過(guo)分析,推導出了渦(wo)街流量計儀表系(xi)數受溫度的影響(xiǎng),及其實際🐅溫度下(xià)的修✔️正公式。
　　 流量(liàng)計 出廠校驗及其(qí)檢定工作是在實(shí)驗室參考條件下(xia)進🧑🏾‍🤝‍🧑🏼行的🈲,但一♉般來(lái)說現場使用條件(jian)都與實驗室的參(cān)考條件✨有很大的(de)偏離,這些工作條(tiao)件的偏離到底會(hui)帶來大多的附加(jia)誤差至今在标準(zhǔn)及生産廠家資料(liào)中尚不明确。本文(wén)結合渦街流量計(jì)的實際應用情況(kuàng),爲了使檢定和🌂計(jì)量工作更科學,就(jiu)溫度💘對渦街流量(liàng)計儀表系數的影(ying)響進行探讨。
1　渦街(jiē)流量計工作原理(lǐ)
　　在流體中設置漩(xuan)渦發生體(阻流體(tǐ)),從漩渦發生體兩(liǎng)側交😘替💃産生有規(gui)則的漩渦,這種漩(xuán)渦成爲卡曼渦街(jie)🈲,如圖1所示♋。

　　漩渦列在漩渦發(fā)生體下遊非對稱(chēng)地排列。設漩渦的(de)發生頻率爲f,則被(bèi)測介質流的平均(jun1)速度爲U,漩渦發生(sheng)體迎面寬度爲d,表(biǎo)體通徑爲D。根據卡(ka)曼渦街原理,有如(rú)下關系式:
f=SrU1/d=SrU/md?????????? ?(1)
式中:U1———漩(xuán)渦發生體兩側平(píng)均流速,m/s;
Sr———斯特勞哈(ha)爾數;
m———漩渦發生體(ti)兩側弓形面積與(yu)管道橫截


式中:K———流(liu)量計的儀表系數(shù),脈沖數/m 3。
　　K除了與漩(xuan)渦發生體、管道的(de)幾何尺寸有關外(wài),還與斯特勞哈爾(er)☁️數有關。圖2所示爲(wei)圓柱狀漩渦發生(sheng)體的斯特勞⁉️哈爾(ěr)🌈數與⭐管道雷諾數(shù)的關系。

　　由圖2可(kě)見,在ReD= 2× 104～ 7× 106範圍内,Sr可視(shi)爲常數,這也是儀(yi)表正常工作的🏃🏻範(fàn)圍。
　　由以上推理可(ke)見,渦街流量計輸(shu)出的脈沖頻率信(xin)号不受🌈流🐅體物性(xing)和組分變化的影(yǐng)響,即儀表系數在(zai)一定雷🈲諾數範圍(wei)内僅與漩渦發生(sheng)體及管道的形狀(zhuàng)尺寸等有⁉️關。
2　結構(gou)
　　渦街流量計由傳(chuan)感器和轉換器兩(liǎng)部分組成,傳感器(qì)包括漩渦發生體(tǐ)、檢測元件、儀表表(biao)體等;轉換器🙇‍♀️包括(kuo)前置放大🌈器、濾波(bō)整🍉形電路、D/A轉換電(dian)路、輸出接口電路(lù)✊、端子、支架和防護(hu)罩等✉️。近年來智能(néng)式流量計還把微(wei)處理器、顯示通訊(xùn)及其他功能模塊(kuài)也裝在轉換器内(nèi)。
　　漩渦發生體是檢(jiǎn)測器的主要部件(jian),它與儀表的流🛀🏻量(liàng)特🤞性密切💔相關,本(ben)文主要讨論溫度(du)的變化對它尺寸(cun)的影響。當然生産(chan)廠家爲了避免由(yóu)渦街發生體帶入(ru)的誤差,對渦街發(fa)生體提出了很高(gāo)的要求,如:能産生(sheng)強烈的渦街,信号(hào)的信噪比高;形狀(zhuàng)和結構簡單,便于(yú)加工和提高其尺(chǐ)寸的精度,以及各(gè)種檢測元件的安(ān)裝和組合;材質💯應(yīng)滿足流體性☎️質的(de)要求,耐腐蝕,耐磨(mó)蝕,耐溫度變化等(děng)。當然其他的部🏃🏻件(jiàn)如檢測元件、D/A轉換(huan)電路等也會影響(xiǎng)渦街流量計的精(jīng)度,但這種影響可(kě)以在軟件中補償(chang)或者是目前的技(ji)術局限。有關此方(fang)面的論文很多,在(zai)此不再贅述。本文(wen)着☀️重讨論的是有(yǒu)溫度的變化影響(xiǎng)漩渦發生體尺寸(cùn)的變化和表體内(nèi)徑的變化,以及由(yóu)此帶來的誤差。
3　誤(wù)差分析
　　由(7)式可知(zhī),這是K在标準狀況(kuàng)下的表達式,在工(gōng)作條件下,由于溫(wen)度發生了變化,由(yóu)此引起K的表達式(shi)的⛷️變化🐉。
将(7)是變形(xíng)得:

　　如果對(9)式求D和(he)d的偏導數得到的(de)數學表達式是相(xiàng)當複雜的,這裏複(fú)雜的原因是由于(yú)m的表達式過于複(fú)雜。在求m的表達式(shì)時,用了精确的計(jì)算方法,如圖🐉3所示(shì)。将漩渦發生體看(kan)作是兩個扇形(扇(shàn)形OEF和扇形💞OHG)和兩個(gè)三角形(△EOH和△FOG)的面積(ji)之和。

　　爲了簡化計(jì)算,在這裏做個近(jin)似:把漩渦發生體(ti)看作是個矩形ABCD,由(you)圖知道寬爲d,長爲(wèi)D,所以漩渦發生體(tǐ)的面積:S體=d·D??????? (11)

　　由于把(ba)漩渦發生體看作(zuo)爲是個矩形(寬爲(wei)d,長爲D),其面📧積比實(shí)際要大,m則比事件(jian)要小,所以要對m進(jìn)行修正,經查閱有(yǒu)關♻️資料,發現大多(duō)數的資料都把4π修(xiu)正爲1.25,代入(12)式,得到(dào):


　　可見,當使用溫度(du)和檢定溫度相差(cha)較大時,溫度對儀(yí)✊表系數的影響是(shi)比較明顯的,應該(gai)加以考慮。
4　結束語(yu)
　　渦街流量計目前(qian)在國内應用越來(lai)越廣泛,但其使用(yong)介質的溫度差别(bie)很大,如有的測量(liang)原油,有的測☀️量蒸(zheng)㊙️汽以♈及過熱蒸汽(qì)等,有的使用在低(di)溫環境,有的使用(yong)在高溫環境,如🌍果(guo)在應用過程中忽(hū)略的溫度對儀表(biǎo)系數的影響,會産(chan)生🏃🏻很大的計量誤(wù)差,在實際工作中(zhong)不應該忽略✉️這個(ge)因素影‼️響,在使用(yòng)中應該使用以上(shang)推導公式進行修(xiū)正。

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