摘要(yao)渦街(jie)流量計(ji) 儀(yi)表系數變(bian)化的因素(su)主要(yao)有溫度、雷諾數(shu)、管徑差異(yi)、旋渦發生體阻(zu)流件(jian)尺(chi)寸的改(gai)變，通(tong)過(guo)對(dui)以上因素進(jin)行(hang)詳細(xi)分析(xi)，給(gei)出解決(jue)措施。
0引言
　　渦街(jie)流量計是(shi)根據(ju)卡門(men)渦街(jie)原理(li)研制成的一種(zhong)流體振蕩(dang)式流(liu)量測量儀表。由(you)于其(qi)具有精度(du)高、測量(liang)量(liang)程寬(kuan)、結構簡(jian)單、安裝(zhuang)方便、可靠性好，其輸出(chu)的脈沖(chong)頻率信(xin)号與流(liu)量測(ce)量(liang)值成正(zheng)比、無(wu)零點漂移(yi)，且脈(mo)沖頻率信(xin)号不受流(liu)體組(zu)分、密(mi)度、壓力、溫(wen)度的(de)影(ying)響(xiang)，廣泛(fan)應用于各種氣(qi)體、液體及(ji)蒸汽(qi)介質流量(liang)的測(ce)量。但在(zai)實(shi)際使用中(zhong)，由于各種(zhong)因素的(de)影(ying)響，會(hui)使其儀表系數(shu)發生(sheng)變化(hua)。
1工作(zuo)原理
　　在流體中(zhong)安放旋(xuan)渦發生(sheng)體，流(liu)體在旋渦(wo)發生體下遊兩(liang)側交替(ti)地分離(li)釋放出兩(liang)列有(you)規律(lü)的交(jiao)替排(pai)列的(de)旋渦(wo)，在一定的雷(lei)諾(nuo)數範(fan)圍内，該旋渦的(de)頻率(lü)與(yu)旋渦發(fa)生體(ti)的幾(ji)何尺(chi)寸、管(guan)道的(de)幾何(he)尺寸有(you)關，旋渦的頻率(lü)正比與(yu)流量，此(ci)頻(pin)率可(ke)由探(tan)頭檢出。
f=Sr×v/b（1）
　　式(shi)中：b爲阻(zu)流件的(de)寬度(du)，ｍ；v爲(wei)經流量(liang)計的流體平均(jun)流速，ｍ/ｓ；f爲旋渦的(de)頻率，Hｚ；Sr爲斯(si)特羅(luo)哈爾(er)數。
渦街流(liu)量計(ji)一段(duan)時間内輸(shu)出的(de)脈沖(chong)數與流(liu)過(guo)流體的體積(ji)量之比(bi)，稱爲(wei)儀表系數，用K來(lai)表(biao)示：
K=N/Q（2）
式中(zhong)：K爲儀表系數，（ｍ3）-1；N爲體積(ji)總量對應(ying)的脈沖(chong)數；Q爲體(ti)積總量，ｍ3。
當渦街(jie)流量(liang)計用(yong)來測(ce)量瞬(shun)時流量時(shi)：
qv=f×3600/K（3）
K=f×3600/qv（4）
式中(zhong)：qv爲(wei)體(ti)積流(liu)量值(zhi)，ｍ3/h。
　　由以(yi)上公(gong)式可知，儀(yi)表系數K一但發生變(bian)化，将直接影響(xiang)到流量(liang)測量的(de)正确率。儀表系(xi)數K一(yi)般由(you)實驗(yan)室通過氣體或液體(ti)實标得到(dao)，但渦街流(liu)量計在現場使用時(shi)，由于(yu)各(ge)種因素(su)的影(ying)響，其儀表(biao)系數(shu)也(ye)會(hui)相應(ying)的發(fa)生(sheng)變(bian)化。爲(wei)了提高(gao)流(liu)量測(ce)量的正确率，有(you)必要(yao)對引(yin)起儀(yi)表系數變化的(de)因素進(jin)行(hang)分析(xi)并提(ti)出解決措(cuo)施。
2溫度對(dui)渦街流量(liang)計儀表系(xi)數的影響
　　流體溫度(du)變化通過(guo)兩個因素(su)對渦街流(liu)量(liang)計的儀(yi)表系數産(chan)生影(ying)響。一(yi)是(shi)溫(wen)度變(bian)化後(hou)，旋渦(wo)發生(sheng)體阻(zu)流(liu)件的寬(kuan)度b也(ye)會(hui)相應變(bian)化，流(liu)體以(yi)相同(tong)流速(su)經(jing)過(guo)旋渦(wo)發生體時(shi)，其輸(shu)出的頻率(lü)也會(hui)相應的增加或(huo)降低(di)；二是溫度(du)變化(hua)後，渦街流(liu)量計的(de)管(guan)道内徑也有變(bian)化，其(qi)截面積會(hui)相應(ying)的增(zeng)大或減小(xiao)，當相同體積的流體(ti)流(liu)過流量(liang)計時，流速會降低或(huo)增(zeng)加。
上述(shu)變化可通(tong)過數(shu)學方(fang)法(fa)進(jin)行分(fen)析。流速與(yu)渦街流量計(ji)管道内(nei)徑的(de)關(guan)系(xi)爲：

　　由(you)于b的增(zeng)量與溫(wen)度成正比，D的增(zeng)量也(ye)與(yu)溫(wen)度成(cheng)正比，所以(yi)儀表(biao)系數K與溫度增(zeng)量的(de)三(san)次(ci)方成(cheng)反比。溫(wen)度對儀(yi)表系數(shu)的(de)影響(xiang)可通(tong)過(guo)以下公(gong)式進行(hang)修正：

　　式中：Kt爲流(liu)體(ti)溫度(du)爲t時的儀(yi)表系(xi)數，（ｍ3）-1；K0爲(wei)流(liu)量(liang)計标(biao)定時(shi)t0時的(de)平均(jun)儀表系(xi)數(shu)，（ｍ3）-1；βD爲流(liu)量計測量管材質線(xian)膨脹(zhang)系數(shu)，℃-1；βb爲旋(xuan)渦(wo)發(fa)生體材質(zhi)線膨脹系(xi)數，℃-1；t爲流量計工(gong)作時(shi)溫度，℃；t0爲流(liu)量計标定(ding)時溫度，℃。
當流量(liang)計測(ce)量管(guan)與(yu)旋渦發生體(ti)材(cai)質相同(tong)時，即
βD=βb=β，上式(shi)變爲(wei)：
Kt=［1-3β（t-t0）］K0（7）
　　國産流(liu)量計一(yi)般采(cai)用不鏽鋼材質(zhi)制造(zao)，其線(xian)膨脹系數(shu)約在(zai)17×10-6/℃左右(you)，表1給出了(le)流量(liang)計采(cai)用不(bu)鏽鋼(gang)材質(zhi)在不(bu)同溫度下系數(shu)的變(bian)化。

　　由表1可(ke)以看出，當流體(ti)溫度大于(yu)100℃時，儀(yi)表系(xi)數的(de)變化(hua)是可觀(guan)的，當渦(wo)街流量計(ji)是用來測(ce)量(liang)飽和蒸(zheng)汽（170℃）和過熱(re)蒸汽(qi)（280℃）時，由(you)于(yu)儀表系(xi)數變化(hua)引起的誤差将(jiang)大大降(jiang)低測量的(de)精度(du)。
　　解決(jue)此問題的(de)方法一是按照(zhao)流體(ti)的實(shi)際溫(wen)度重(zhong)新(xin)計(ji)算儀表系數(shu)，二是用(yong)于測量(liang)飽(bao)和蒸汽和(he)過(guo)熱(re)蒸汽(qi)等溫度過高的(de)流體時，用實際(ji)流體(ti)（蒸汽(qi)）的溫度來(lai)進行(hang)儀表(biao)系數的标(biao)定。
3雷諾數對渦街流(liu)量計儀表(biao)系數(shu)的影響
　　渦街流(liu)量計的斯(si)特羅哈爾(er)數（Sr）是管道(dao)雷諾數(shu)（Re）的函數(shu)，Sr是通過試(shi)驗确(que)定的無(wu)因次數(shu)，其與Re的關(guan)系如(ru)圖1所示。
　　由(you)圖1可(ke)知，隻(zhi)有當Re達到(dao)一定數(shu)值時，即Re在2×104~7.2×106，Sr才能進入其(qi)恒定範圍(wei)，曲線的平(ping)直(zhi)部(bu)分對(dui)應渦(wo)街(jie)流(liu)量計(ji)的正(zheng)常(chang)測(ce)量流(liu)量的範(fan)圍(wei)，在此(ci)範圍内，Sr基本不(bu)變，渦(wo)街頻(pin)率與(yu)流速(su)成正比，此(ci)時，隻要确(que)定旋(xuan)渦發(fa)生(sheng)體(ti)和管(guan)道的(de)幾何尺寸，儀表系(xi)數就不(bu)會發生改(gai)變。

　　當Re小于5×103時(shi)，渦街頻率(lü)将不(bu)能發(fa)生或(huo)不(bu)能穩定(ding)的發生。此範圍(wei)就不适合進行流量(liang)測(ce)量了。
　　當(dang)Re在5×103~2×104範圍内時，渦(wo)街頻(pin)率(lü)也(ye)能穩(wen)定的發(fa)生(sheng)，但Sr增大了(le)，儀(yi)表(biao)系數(shu)也相(xiang)應(ying)增大，從(cong)而影(ying)響了測量(liang)的精(jing)度。此(ci)時，需(xu)對儀表(biao)系數進(jin)行校正才(cai)能保證測量(liang)的(de)精度(du)。
　　由以(yi)上分析可(ke)知，正确(que)的使用(yong)流量(liang)計(ji)，要正确地确(que)定(ding)流(liu)量計(ji)的下(xia)限(xian)流(liu)量範(fan)圍，下限雷諾數(shu)一般爲(wei)2×104，其(qi)對應(ying)的下(xia)限(xian)流(liu)速一(yi)般氣體爲(wei)4~5ｍ/ｓ，液體(ti)爲0.4~0.5ｍ/ｓ。因此一般确(que)定下限(xian)流量應保證介(jie)質流速(su)大于上述流速。
當介質粘度、密(mi)度與(yu)常用介質(zhi)相差較大(da)時，應(ying)進行雷(lei)諾(nuo)數計(ji)算。當發(fa)現渦街(jie)流量(liang)計(ji)使(shi)用在(zai)低雷諾數(shu)（5×103~2×104）範圍(wei)内時(shi)，或希(xi)望渦(wo)街流量計有較(jiao)大的(de)量程比時(shi)，爲保證測量的(de)精度(du)，應對(dui)儀表系數進(jin)行校正(zheng)。
　　爲了提高(gao)低雷(lei)諾數區域渦街(jie)流量(liang)計的(de)測量(liang)精度，可通(tong)過實(shi)驗室對流量計的标定(ding)，獲得各(ge)個區域的(de)儀表系數(shu)。标(biao)定時，對(dui)低雷諾數區域各點(dian)的流(liu)量進(jin)行标(biao)定，計(ji)算出(chu)各個區域的平(ping)均儀表系(xi)數，然(ran)後與(yu)正(zheng)常的儀(yi)表系數相(xiang)比，這就是校正系數(shu)，将校正系(xi)數與(yu)雷諾數一一對(dui)應。實際使用時(shi)，根據(ju)現(xian)場的實(shi)際參(can)數計(ji)算出相應的雷諾數(shu)，并用(yong)内(nei)插法計(ji)算出(chu)雷諾數對(dui)應的校(xiao)正系數(shu)，從而(er)實(shi)現對儀(yi)表系(xi)數的校正(zheng)。YＦ100系列渦街流量(liang)計在(zai)低雷諾數(shu)範圍内的(de)校正(zheng)系數如表(biao)2所示(shi)。
　　雷諾數影響的(de)校正(zheng)一般(ban)有兩(liang)種方(fang)法。一是在(zai)流量(liang)計的(de)二次儀表中(zhong)進行，适(shi)用于渦(wo)街(jie)流量(liang)計本(ben)身(shen)無校正(zheng)能力(li)的測(ce)量系統。二(er)是在渦街(jie)流量傳感(gan)器（變送器）中(zhong)進行，适(shi)用于(yu)渦街流量(liang)計本(ben)身有(you)校正(zheng)能力的測量系統。

　　當雷諾數大(da)于7.2×106，其對應(ying)的上(shang)限流(liu)速(su)一(yi)般氣(qi)體大(da)于(yu)80ｍ/ｓ，液(ye)體大于8ｍ/ｓ時(shi)，流(liu)量計會(hui)出現漏(lou)脈(mo)沖現(xian)象，即(ji)流(liu)速大于(yu)上限流速(su)後，渦(wo)街流量(liang)計(ji)輸出(chu)的頻率與流速成正比的(de)關系(xi)被破(po)壞(huai)，且(qie)流速(su)越高(gao)，漏(lou)脈(mo)沖現(xian)象越(yue)嚴(yan)重(zhong)，流量(liang)計示(shi)值越低。
4管(guan)道内徑與渦街流量(liang)計測量管(guan)内徑不同(tong)時對(dui)儀表(biao)系數的影(ying)響
　　名(ming)義尺寸相(xiang)同的(de)無縫鋼管(guan)，由于壁(bi)厚規格(ge)差異(yi)大(da)，内徑也(ye)會産(chan)生較(jiao)大差(cha)異，這(zhe)使連接渦(wo)街流量(liang)計(ji)的管(guan)道内(nei)徑與(yu)渦街(jie)流量計(ji)測(ce)量管内徑(jing)完(wan)全一緻(zhi)的并不多。
4.1管道(dao)内徑比測量管(guan)内徑大（3％以(yi)内）時(shi)的影響(xiang)
　　在(zai)實際(ji)标定中發(fa)現，當(dang)管道(dao)内(nei)徑(jing)比測(ce)量管(guan)内(nei)徑(jing)略大時，流(liu)量示值穩(wen)定，儀(yi)表系(xi)數正(zheng)常。雖(sui)然流體流(liu)過台(tai)階(jie)時(shi)也有(you)二次(ci)流産(chan)生，但(dan)因二(er)次流(liu)存在的部件在測量(liang)管之外，所(suo)以對(dui)流量(liang)計的影響(xiang)不明(ming)顯(xian)。
4.2管道内(nei)徑比(bi)測量管内(nei)徑小(xiao)（3％以内(nei)）時的影響(xiang)
　　當流(liu)體以(yi)很高的流(liu)速從(cong)管道(dao)流(liu)經内徑(jing)較大的測(ce)量管(guan)時，由(you)于慣性作(zuo)用，流束來(lai)不及膨脹(zhang)，撞擊在旋(xuan)渦發生體(ti)上，引(yin)起二次(ci)流，使得(de)流量示值(zhi)偏高(gao)。此誤(wu)差可通過(guo)修正系(xi)數(shu)FD進行(hang)修正：

4.3管道内徑(jing)與測量管(guan)内徑相差(cha)較(jiao)大(da)時的(de)影響
　　當(dang)二(er)者相(xiang)差較大時(shi)，由于(yu)流體經(jing)過(guo)這種(zhong)突變(bian)造成(cheng)的流(liu)體擾(rao)動使得渦(wo)街流(liu)量計(ji)的測(ce)量變(bian)得不(bu)再穩定和(he)可靠，造成(cheng)的誤差(cha)無(wu)法通過儀(yi)表系數的(de)修正(zheng)來(lai)補(bu)償。此(ci)時，需要對原有(you)管道進行改造(zao)，安裝同(tong)心(xin)異徑(jing)管，使之與流量(liang)計測量管(guan)内徑(jing)相匹配(pei)，或(huo)按照管道尺寸定制(zhi)流量(liang)計(ji)。
5旋(xuan)渦發(fa)生體阻流件尺(chi)寸的改變(bian)對儀表系(xi)數的影響(xiang)
　　在下(xia)列兩(liang)種情(qing)況下(xia)，旋渦(wo)發生(sheng)體阻流件(jian)的尺(chi)寸會發生改變(bian)。
1）旋渦(wo)發生體阻(zu)流件(jian)有堆積物(wu)
　　如果被(bei)測(ce)流體中存(cun)在(zai)黏(nian)性顆(ke)粒或夾(jia)雜(za)着較(jiao)多纖(xian)維(wei)狀物質(zhi)時，則(ze)可(ke)能(neng)會堆(dui)積在旋(xuan)渦發生(sheng)體阻流件(jian)上，使(shi)其幾(ji)何形狀和(he)尺寸發生(sheng)變化(hua)，因而(er)儀表系數(shu)也會(hui)發生(sheng)變化(hua)。據相(xiang)關模拟試(shi)驗結(jie)果，當阻流(liu)件上(shang)堆積物厚(hou)度爲0.01Ｄ時(shi)，附(fu)加誤(wu)差爲(wei)2％，堆(dui)積物厚(hou)度爲(wei)0.
2）旋渦發生(sheng)體阻(zu)流件有磨(mo)損
　　渦(wo)街流(liu)量計(ji)旋渦發生(sheng)體阻(zu)流件的兩條棱(leng)邊正(zheng)常情(qing)況下(xia)是銳(rui)利的(de)，如果流體(ti)中(zhong)含有固(gu)形物，長(zhang)期(qi)使用(yong)後其銳(rui)緣很容(rong)易被磨損而變(bian)成圓(yuan)弧，由(you)于阻(zu)流件幾何(he)形狀和尺寸(cun)發(fa)生變(bian)化，因(yin)而儀表系(xi)數也(ye)會發生變(bian)化。
　　一旦發(fa)現阻(zu)流件(jian)有(you)堆積物(wu)時，應(ying)及時(shi)清除(chu)。當發現(xian)旋(xuan)渦發(fa)生體阻(zu)流(liu)件有(you)磨損(sun)時，應對流(liu)量計(ji)的儀表系(xi)數進行(hang)重新标(biao)定，當磨損(sun)特别(bie)嚴重(zhong)時，應(ying)考慮(lü)更換旋渦(wo)發生(sheng)體。
6結(jie)束語
　　以上(shang)就是(shi)一些影響渦街流量計儀(yi)表系數變化的因素(su)，我(wo)們能做(zuo)的就是注意這些可(ke)能(neng)發(fa)生的(de)因素(su)，并加(jia)以改(gai)善，盡(jin)量避免這(zhe)些現象的産生(sheng)，從而(er)提(ti)高渦街(jie)流量計測(ce)量的(de)正确(que)率。

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