0引言
　　空氣吹過(guo)煙囪，河水流過(guo)橋墩會在煙囪(cong)、橋墩後産生漩(xuán)渦。漩渦會引起(qǐ)震動，空氣與河(hé)水的震動可能(neng)引起煙囪、橋墩(dun)的共振，造🥵成煙(yan)囪斷裂、橋墩倒(dǎo)塌，給人們的⛹🏻‍♀️生(sheng)産、生活帶來巨(jù)大的損失。這就(jiu)是卡門渦🌂街在(zai)自然界的存在(zài)。美籍匈牙利科(kē)學家🈲馮.卡門（Karman）1906在(zai)德國哥廷根大(dà)學做助教期間(jian)，協助德國普朗(lang)特教🔴授做哈依(yī)門茲水槽試驗(yàn)時，發💞現水流流(liu)過水槽的圓柱(zhù)體後🙇🏻，在圓柱體(ti)後邊産生兩列(lie)規律性的漩渦(wō)🐕，渦街是反對稱(chēng)的，渦系的動量(liang)與阻力有關。因(yīn)爲卡門對這一(yī)自然現象的發(fā)現及深入研究(jiu)，人們将上述漩(xuán)渦現象定義㊙️爲(wei)卡門渦街。
　　卡門(mén)渦街不都是巨(jù)大的破壞力，人(ren)們利用卡門渦(wō)街的🌈規🤞律性，研(yan)究制造了渦街(jie)流量計。渦街流(liu)量計主要應用(yòng)于封閉管道流(liu)量的測量，可以(yi)測量氣體、液體(ti)及蒸汽。渦街流(liu)量計結構緊湊(cou)、無可動部件、壓(ya)損小、量程比🛀🏻寬(kuān)、精度高、安裝簡(jiǎn)易、維護量低，正(zheng)🐕逐步取💃🏻代傳統(tǒng)的差壓式流量(liàng)計和容積式儀(yí)表，成爲市場的(de)主🌈要流量測量(liang)儀表。
　　渦街流量(liang)計由傳感器和(hé)轉換器組成，傳(chuan)感器可以選擇(zé)壓電應力式、電(diàn)容式、光纖式等(deng)多種傳感器。壓(yā)電應🍉力式渦街(jiē)傳感🎯器應用是(shi)最多的，技術成(cheng)熟度、産品穩📧定(dìng)性也是高的。該(gai)種傳感器可在(zài)-20℃～+250℃的介質溫度範(fan)圍内工作，可以(yǐ)輸出模拟量信(xin)号，也可以輸出(chū)脈沖信号。經過(guo)渦街轉換器做(zuò)信号處理，産品(pin)可以輸出标準(zhǔn)的4～20mA信号和脈沖(chong)信号，部分廠家(jiā)産品🤟還可以帶(dài)FF總線或PA總線輸(shū)出，也有帶RS485接口(kou)的産品。通過這(zhè)些輸出信号可(kě)以和PLC或DCS系統實(shi)現數據傳輸。帶(dài)RS485接口的産品還(hai)可以配合無線(xiàn)傳輸🛀設備，實現(xian)儀表數據✂️的遠(yuan)程無線傳輸㊙️管(guan)理，爲👌用戶帶來(lai)極大地便捷。
1渦(wō)街流量計的工(gong)作原理、渦街流(liú)量計分類及溫(wēn)壓🏃‍♀️補償渦街的(de)發展
1.1渦街流量(liang)計原理
　　渦街流(liu)量計又被稱爲(wei)卡門渦街流量(liang)計、漩渦流量計(jì)，是應用卡門渦(wo)街原理制造的(de)一種流量測量(liang)儀♋表。儀✍️表測量(liang)管裏安🔅裝一個(ge)發生體，當介質(zhì)流過發🌈生體，會(huì)在發生體後産(chǎn)生漩渦，漩渦的(de)🍉頻率f和介質的(de)流速v成正比，通(tong)過對頻率的檢(jian)測，達到測量流(liu)速的目的。渦街(jie)流量計原理圖(tú)，如圖1所示。

渦街流量計計(jì)算公式如下：f=st*v/d
（f：頻(pin)率Hz；st:斯特勞哈爾(ěr)系數,無量綱；v:流(liú)速，單位m/s；d:漩渦發(fa)生體寬度📱，單🔞位(wèi)m）
　　st是是斯特勞哈(ha)爾系數，是雷諾(nuò)數的函數。當雷(léi)諾數Re>2*104<7*106時，可📱認爲(wei)一個固定的常(chang)數。因此，通過檢(jiǎn)測頻率f，就可以(yi)檢測到流速v，流(liu)速v檢測到後，就(jiu)可以通過公式(shi)計算介質體積(jī)流量或質量流(liú)量了。
體積流量(liàng)計算公式：q=v*A（q:體積(jī)流量、A管道截面(miàn)積）
質量流量計(jì)算公式：Q=3600*v*A*ρ（Q：質量流(liú)量；ρ:介質密度）
1.2渦(wo)街流量計分類(lèi)
　　按照與管道連(lian)接形式，可分爲(wèi)法蘭型、夾持型(xing)或插入型。
　　按傳(chuan)感器測量原件(jian)種類分熱敏式(shì)、應力式、電容式(shi)🔴、應變式、超聲式(shi)、振動體式、光電(dian)式和光纖式。
　　按(àn)防爆類型分非(fei)防爆型、本安型(xíng)、隔爆型、複合防(fáng)爆型等。
　　目前國(guo)内外應用最多(duō)的是應力式、管(guǎn)道連接的渦💃🏻街(jiē)🔅流量計。
1.3溫壓補(bǔ)償渦街流量計(jì)的發展
　　渦街流(liu)量計原理介紹(shao)當中渦街流量(liang)計可以測量介(jiè)質的質♻️量流量(liàng)，對于液體介質(zhi)或密度變化不(bú)大的介質，渦街(jie)流量計計算出(chū)的質量流量精(jīng)度高。但😄是在實(shi)🔴際使用中，特别(bié)是氣體或蒸汽(qi)的測量，由于工(gong)況溫度、壓力的(de)波動，造成介♊質(zhì)密度波動大，所(suo)以渦街流量計(ji)測量的質量流(liú)量誤差就大。由(you)此可見，對渦街(jiē)流量計所測量(liàng)的介質密度在(zài)線修正很有必(bi)要。這就要求渦(wo)🔅街流量計要集(ji)成溫度、壓力信(xin)号，在✏️線進行溫(wen)度及壓力的修(xiu)正，保證質量👅流(liu)量輸出的精度(dù)。溫度、壓力及流(liu)量集成到1台儀(yi)表上的🥵一體👉化(hua)結構是最優的(de)選擇。目前國外(wai)部分知名廠家(jiā)，國内少數廠家(jia)能夠生産一體(ti)💋化帶溫度及壓(yā)力補償✉️的渦街(jie)流量計。工藝管(guan)道上外配溫度(du)傳感器和壓🈲力(li)傳感器，把溫度(du)及壓力信号傳(chuán)輸到流👄量計算(suàn)機得到的質量(liàng)流量在系統精(jing)度上要低于一(yi)體化溫壓補償(chang)渦街流量計[3]。一(yī)體化溫壓補償(chang)渦街流量計是(shi)今後渦街流量(liàng)計的一個發展(zhan)方向。一體化溫(wen)壓補償渦街流(liú)量計原理圖，如(ru)圖2所示。

2渦街流量計的(de)标定、檢定方法(fa)
　　渦街流量的制(zhì)造及檢定單位(wei)大部分采用标(biāo)準表法進行⛱️标(biao)校和檢定。标準(zhǔn)表法就是用渦(wō)輪流量計、質量(liàng)🌈流量計、音速噴(pēn)🔞嘴等作爲标準(zhun)表，把被檢測的(de)儀表串聯到檢(jian)測裝置上，通過(guo)标準表來标校(xiào)、檢定💋被測量儀(yí)表，通過比較被(bei)測儀表與标準(zhun)表的讀數🥰，求得(de)被測量儀表的(de)偏差，然後進行(háng)調校[4]。
2.1标準表法(fǎ)标校裝置的優(yōu)點
1)标準表法裝(zhuang)置體積小、重量(liang)輕、構造簡單、操(cāo)作方便、制造⭐及(jí)📱維護成本低。
2)标(biao)準表法裝置可(ke)以用來标校液(yè)體或氣體介質(zhì)的流量。
3)标準表(biao)的流量計與被(bei)檢流量計串聯(lian)安裝于同一個(ge)測量系統中，标(biāo)準表和被測量(liang)儀表間距離小(xiǎo)、時間誤差可🐆以(yǐ)忽略。
4)标準表選(xuǎn)擇種類很多，可(ke)以選擇電磁流(liu)量計、超聲波流(liú)量☎️計、渦輪流量(liàng)計、質量流量計(jì)等，選擇空間大(dà)。
2.2标準表法标校(xiao)裝置的缺點
1)标(biao)準表需要嚴格(gé)按照計量部門(men)要求定期做檢(jian)查，隻有☀️合格了(le)才能夠用于檢(jian)測；企業自身也(ye)要不定期進行(hang)自檢，保證标準(zhun)表及裝置使用(yòng)過程中的性能(néng)。
2)标準表法标校(xiao)裝置在标校儀(yi)表的過程中要(yao)對标校介質進(jìn)行溫度及壓力(li)修正，保證标校(xiao)精度。
3)标準表法(fǎ)裝置系統精度(du)受标準表精度(du)的影響大。
3影響(xiang)渦街流量計使(shi)用精度的因素(su)
　　渦街流量計自(zì)身傳感器及轉(zhuan)換器性能決定(ding)了這🔆款🙇🏻産品的(de)❄️性❄️能，然而儀表(biǎo)安裝使用因素(su)也會影響儀表(biǎo)❤️的性能，爲保證(zhèng)渦街流量計精(jīng)度，安裝使用有(yǒu)🌈如下要求。
1)渦街(jiē)流量計建議安(ān)裝到水平或垂(chui)直管道，并保證(zheng)管道充滿介⛷️質(zhì)。
2)渦街流量計對(duì)前後直管段要(yào)求較高，一般要(yào)求大于🔞前20D，後5D（D管(guan)道♉口徑）。
3)渦街流(liú)量計盡量避免(mian)安裝在有強烈(liè)震動的地方，盡(jìn)量遠離泵與閥(fa)門，必要時做适(shì)當的管道支撐(chēng)。
4)渦街流量計安(an)裝位置要遠離(lí)強磁場或強電(diàn)場的幹擾。
5)保證(zheng)渦街流量計漩(xuán)渦發生體處于(yú)迎流面。
6)渦街流(liu)量計轉換器使(shǐ)用環境溫度一(yī)般爲-40℃～85℃，根據實際(ji)情況配保🔴溫箱(xiāng)或遮陽罩。
渦街(jie)流量計安裝示(shi)意圖[3]，如圖3所示(shi)

直管(guǎn)段要求

圖3渦(wō)街流量計安裝(zhuang)示意
①一般入口(kǒu)直管段無幹擾(rǎo)情況下≥20DN
②調節閥(fa)後≥50DN
③縮管後≥20DN
④90℃彎頭(tou)後≥20DN
⑤兩個90℃彎頭後(hòu)≥30DN
⑥兩個三維90℃彎頭(tou)後≥40DN
4渦街流量計(jì)的客戶化調校(xiào)
由于渦街流量(liang)計測量原理、傳(chuán)感器類型、标定(ding)裝置、
　　安裝使用(yong)等原因，渦街流(liú)量計在出廠到(dao)達用戶現場或(huo)📱計👅量站時，出廠(chǎng)的标校精度可(ke)能會與用戶現(xiàn)場标準表或計(ji)量檢定結果發(fa)生産生偏差，這(zhè)時就要對儀表(biao)系數進行現場(chǎng)調整🌍，以滿足用(yong)戶或計量機構(gòu)的檢定要求。客(ke)㊙️戶化調校有如(ru)下2種情況：
1）儀表(biao)整體的正偏差(cha)或負偏差。如果(guǒ)儀表出現整體(ti)正偏差或📐負偏(piān)差，隻要調整儀(yi)表系數就可以(yǐ)了。公式如✏️下：
Knew＝Kold×(Q儀(yi)表顯示流量)/(Q标(biāo)準流量)
2）儀表非(fei)線性超差。非線(xian)性超差是指一(yī)台渦街流量🛀計(jì)在不同流速下(xia)的誤差有正有(you)負，并且達不到(dao)精度要求。出現(xiàn)此問題的主要(yào)原因可能是儀(yi)表口徑與檢定(ding)時的管段口徑(jìng)有差異，或是檢(jian)☂️定時的雷諾數(shu)和廠家标定時(shi)的雷諾數有🛀很(hěn)大差異✍️造成的(de)。
目前渦街流量(liàng)計生産廠家可(ke)以根據用戶需(xū)求提供歐标💘、美(mei)标或是日标法(fa)蘭連接法蘭儀(yí)表。同樣法蘭标(biāo)準，相同口✉️徑、相(xiàng)同壓力等級，不(bu)同品牌的渦街(jiē)流量計産品法(fa)蘭内孔♉尺寸是(shi)有差别的。儀表(biao)内孔和連接管(guǎn)道内孔有微小(xiao)的差别，可以引(yin)起儀表非線性(xìng)誤差，這種情況(kuang)是最多的。
　　造成(chéng)廠家标定時的(de)雷諾數和檢定(ding)時的雷諾數不(bú)⛷️同的主要原因(yin)是：大多數渦街(jiē)流量計的制造(zào)廠都是用水作(zuo)爲标校介質來(lai)進行标定。渦街(jie)流量計的原理(lǐ)告✊訴人們🤟無論(lùn)介質是什☁️麽，對(dui)同一台儀表來(lai)說，在單位工況(kuang)流量🤟體積下産(chan)生的脈沖數是(shì)一個🙇‍♀️常數，即儀(yí)表系數K。因爲渦(wō)街流量計的這(zhè)個優點，用水标(biao)定的渦🌂街流量(liang)計可以用🍉于測(cè)量氣體或蒸汽(qi)，但這個應用前(qián)提是要雷✉️諾數(shù)大于20000才能保證(zheng)精度。有些時候(hou)，儀表在用💁戶現(xiàn)場或計量站檢(jian)定時，雷諾數小(xiǎo)于20000，導緻儀表不(bú)滿足精度要求(qiú)。這種情況産生(shēng)的非線性誤差(cha)較小，但也偶見(jian)。
　　上述2種情況不(bu)可避免，儀表制(zhì)造廠不能因爲(wei)自己儀表内徑(jing)原因，要求用戶(hù)改管道或因爲(wèi)雷諾數低就要(yao)求用戶更換儀(yi)表，可以采用多(duo)點非線性修正(zheng)，達到滿足用戶(hù)使用的要求。這(zhe)♻️裏介紹一種有(yǒu)效的方法，實現(xian)♈這一目的。具體(tǐ)說就🙇‍♀️是把測量(liang)範圍分段，取一(yi)個儀表常數，讓(rang)每段㊙️測量範圍(wei)都符合精度要(yào)⛱️求，這種方法實(shí)現的過程要考(kao)慮雷諾數的影(ying)響。下面是計算(suan)模型[3]。


　　通過上述(shu)6步計算，可實現(xiàn)儀表的非線性(xing)修正。利用上述(shu)計算結果，通過(guò)Hart手操器或儀表(biǎo)按鍵，把修正參(cān)數輸入儀表轉(zhuǎn)換器，轉換⛹🏻‍♀️器就(jiu)可以将原本非(fēi)線性的曲線重(zhong)新線性化，達到(dao)校正目的。轉換(huàn)器該功能的實(shí)現要通過前期(qī)轉換器軟件設(shè)計實現。這樣通(tong)過線性及非線(xian)性修正，就可實(shí)現客戶化的調(diào)校，滿足用戶需(xu)求。
5結束語
　　渦街(jie)流量計是一款(kuǎn)好産品，國外的(de)設計規範已經(jing)把渦街👉流量計(ji)放到了差壓式(shi)流量儀表選型(xing)之前✏️，作爲小管(guan)徑（<DN300）、氣❗體、液🍉體、蒸(zhēng)汽流量測量的(de)首選。随着國内(nèi)合資産品、民族(zú)品牌産品的性(xìng)能完善與提高(gāo)⛷️，渦街流量❓計在(zai)中國市場會有(yǒu)大的發展。

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