摘　要(yao):近年來(lai),渦街流(liu)量計 被(bei)廣泛地(di)應用于(yu)石油、化(hua)工、輕工(gong)、冶金和(he)電力企(qi)業中,用(yong)于測量(liang)液體、氣(qi)體、蒸汽(qi)、低溫和(he)各種腐(fu)蝕性介(jie)質。有很(hen)多㊙️的資(zi)料對渦(wo)街😍流量(liang)計的誤(wu)差進行(hang)分析,但(dan)很少有(you)涉及到(dao)溫度對(dui)其準确(que)度的影(ying)響。通過(guo)對🐪渦街(jie)流量計(ji)的結構(gou)和原理(li)介紹,經(jing)過分析(xi),推導出(chu)📱了渦街(jie)流量計(ji)儀表系(xi)數受溫(wen)度的影(ying)響,及其(qi)實際溫(wen)度下的(de)修正公(gong)式。
　　 流量(liang)計 出廠(chang)校驗及(ji)其檢定(ding)工作是(shi)在實驗(yan)室參考(kao)條件下(xia)進行的(de),但🧡一般(ban)來說現(xian)場使用(yong)條件都(dou)與實驗(yan)室的參(can)考條件(jian)🔅有很⚽大(da)的偏離(li),這些工(gong)作條件(jian)的偏離(li)到底會(hui)帶來大(da)多🤞的附(fu)加誤差(cha)至✏️今在(zai)标㊙️準及(ji)生産廠(chang)家資料(liao)中🐕尚不(bu)明确。本(ben)文結合(he)渦街流(liu)量計的(de)實際應(ying)用情況(kuang),爲了使(shi)檢定和(he)⛷️計量工(gong)作更科(ke)學,就溫(wen)度對渦(wo)街流量(liang)🈲計儀表(biao)系數的(de)影響進(jin)行探讨(tao)。
1　渦街流(liu)量計工(gong)作原理(li)
　　在流體(ti)中設置(zhi)漩渦發(fa)生體(阻(zu)流體),從(cong)漩渦發(fa)生體兩(liang)側交🚶替(ti)産生有(you)規則的(de)漩渦,這(zhe)種漩渦(wo)成爲卡(ka)曼渦街(jie),如圖♋1所(suo)示。

　　漩(xuan)渦列在(zai)漩渦發(fa)生體下(xia)遊非對(dui)稱地排(pai)列。設漩(xuan)渦的發(fa)生頻率(lü)爲f,則被(bei)測介質(zhi)流的平(ping)均速度(du)爲U,漩渦(wo)發生🏒體(ti)迎🌂面寬(kuan)度爲d,表(biao)體通徑(jing)爲D。根據(ju)卡曼渦(wo)街原理(li),有如👌下(xia)關系式(shi):
f=SrU1/d=SrU/md?????????? ?(1)
式中:U1———漩(xuan)渦發生(sheng)體兩側(ce)平均流(liu)速,m/s;
Sr———斯特(te)勞哈爾(er)數;
m———漩渦(wo)發生體(ti)兩側弓(gong)形面積(ji)與管道(dao)橫截


式(shi)中:K———流量(liang)計的儀(yi)表系數(shu),脈沖數(shu)/m 3。
　　K除了與(yu)漩渦發(fa)生體、管(guan)道的幾(ji)何尺寸(cun)有關外(wai),還與斯(si)特勞哈(ha)㊙️爾數有(you)關。圖2所(suo)示爲圓(yuan)柱狀漩(xuan)渦發生(sheng)體的斯(si)特勞🌈哈(ha)爾數與(yu)管道雷(lei)諾數的(de)關系。

　　由圖(tu)2可見,在(zai)ReD= 2× 104～ 7× 106範圍内(nei),Sr可視爲(wei)常數,這(zhe)也是儀(yi)表正常(chang)工作的(de)範圍。
　　由(you)以上推(tui)理可見(jian),渦街流(liu)量計輸(shu)出的脈(mo)沖頻率(lü)信号不(bu)受⭐流體(ti)物性和(he)組分變(bian)化的影(ying)響,即儀(yi)表系數(shu)✔️在一定(ding)雷諾數(shu)範圍内(nei)僅與漩(xuan)渦發生(sheng)體及管(guan)道的形(xing)狀尺寸(cun)等有關(guan)。
2　結構
　　渦(wo)街流量(liang)計由傳(chuan)感器和(he)轉換器(qi)兩部分(fen)組成,傳(chuan)感器包(bao)括👨‍❤️‍👨漩渦(wo)發生體(ti)、檢測元(yuan)件、儀表(biao)表體等(deng);轉換器(qi)包括前(qian)置放大(da)🧡器、濾波(bo)整形電(dian)路、D/A轉換(huan)電路、輸(shu)出接口(kou)電路、端(duan)子、支架(jia)和防護(hu)罩等🧡。近(jin)年來智(zhi)能式流(liu)量計還(hai)把微處(chu)理器、顯(xian)示通訊(xun)及其他(ta)功能模(mo)塊也裝(zhuang)🤩在轉換(huan)器内💯。
　　漩(xuan)渦發生(sheng)體是檢(jian)測器的(de)主要部(bu)件,它與(yu)儀表的(de)流量特(te)性🧡密🈚切(qie)📧相關,本(ben)文主要(yao)讨論溫(wen)度的變(bian)化對它(ta)🙇‍♀️尺寸的(de)影響。當(dang)然生産(chan)廠家爲(wei)了避免(mian)由渦街(jie)發生體(ti)帶入的(de)誤差,對(dui)渦街🙇‍♀️發(fa)生體💋提(ti)出了📱很(hen)高的要(yao)求,如:能(neng)産生強(qiang)烈的渦(wo)街,信号(hao)的信噪(zao)比高;形(xing)狀和結(jie)💘構簡單(dan),便于加(jia)工和提(ti)高其尺(chi)寸的精(jing)度,以及(ji)各種檢(jian)測元件(jian)的安裝(zhuang)和組合(he);材質應(ying)滿足流(liu)體性質(zhi)的💚要求(qiu),耐腐蝕(shi),耐磨蝕(shi),耐溫度(du)變化等(deng)💔。當然其(qi)他的部(bu)件💜如檢(jian)測元件(jian)、D/A轉換✔️電(dian)路等也(ye)會影響(xiang)💃🏻渦街流(liu)量計的(de)精度,但(dan)這種影(ying)響可以(yi)在軟✍️件(jian)中補償(chang)或者是(shi)目💃🏻前的(de)技術局(ju)限。有關(guan)此方面(mian)的論文(wen)很多,在(zai)此不再(zai)贅述。本(ben)文着重(zhong)讨論的(de)是📐有溫(wen)度的變(bian)化影響(xiang)漩渦發(fa)生體尺(chi)寸的變(bian)化和表(biao)🥰體内徑(jing)的變化(hua),以及由(you)此帶來(lai)的誤差(cha)。
3　誤差分(fen)析
　　由(7)式(shi)可知,這(zhe)是K在标(biao)準狀況(kuang)下的表(biao)達式,在(zai)工作條(tiao)件下,由(you)🎯于溫度(du)發生了(le)變化,由(you)此引起(qi)K的表達(da)式的😍變(bian)化。
将(7)是(shi)變形得(de):

　　如果對(dui)(9)式求D和(he)d的偏導(dao)數得到(dao)的數學(xue)表達式(shi)是相當(dang)複雜的(de),這裏複(fu)雜的原(yuan)因是由(you)于m的表(biao)達式過(guo)于複雜(za)🌈。在求m的(de)表達式(shi)時,用了(le)精确的(de)計算方(fang)法,如圖(tu)3所示。将(jiang)🈲漩渦發(fa)生體看(kan)作是兩(liang)🐪個扇形(xing)(扇形OEF和(he)扇形OHG)和(he)兩個三(san)角形(△EOH和(he)△FOG)的面積(ji)之和。

　　爲(wei)了簡化(hua)計算,在(zai)這裏做(zuo)個近似(si):把漩渦(wo)發生體(ti)看作是(shi)個✔️矩形(xing)ABCD,由圖知(zhi)道寬爲(wei)d,長爲D,所(suo)以漩渦(wo)發生體(ti)的面積(ji):S體=d·D??????? (11)

　　由于(yu)把漩渦(wo)發生體(ti)看作爲(wei)是個矩(ju)形(寬爲(wei)d,長爲D),其(qi)面積☎️比(bi)實際要(yao)大,m則比(bi)事件要(yao)小,所以(yi)要對m進(jin)行修正(zheng),經查閱(yue)有關🈲資(zi)料,發現(xian)大多數(shu)的資料(liao)都把4π修(xiu)正爲1.25,代(dai)入(12)式,得(de)到🏃:


　　可見(jian),當使用(yong)溫度和(he)檢定溫(wen)度相差(cha)較大時(shi),溫度對(dui)儀表系(xi)🤟數的影(ying)響是比(bi)較明顯(xian)的,應該(gai)加以考(kao)慮。
4　結束(shu)語
　　渦街(jie)流量計(ji)目前在(zai)國内應(ying)用越來(lai)越廣泛(fan),但其使(shi)用介質(zhi)的溫度(du)差别很(hen)大,如有(you)的測量(liang)原油,有(you)的測量(liang)蒸汽以(yi)💋及過熱(re)蒸汽等(deng),有的使(shi)用在低(di)溫環境(jing),有的使(shi)用在高(gao)溫環境(jing),如果在(zai)應用過(guo)程中忽(hu)略的溫(wen)🥰度對儀(yi)表系數(shu)的影響(xiang),會産生(sheng)很大的(de)計量誤(wu)差,在🌐實(shi)際工作(zuo)中不應(ying)該忽略(lue)這個因(yin)素影響(xiang),在使用(yong)中🧑🏽‍🤝‍🧑🏻應該(gai)使用以(yi)上推導(dao)公式進(jin)行修正(zheng)。

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