摘要(yao):在對渦街(jie)流量計 檢(jian)定時，可能(neng)需要使用(yong)測壓、測溫(wen)元件去測(ce)量流經流(liu)量計的流(liu)體溫度、壓(ya)力，以保證(zheng)流量計計(ji)量的準确(que)性。然而部(bu)分插入式(shi)測壓、測溫(wen)元件是需(xu)要插入流(liu)體中，這樣(yang)相當于在(zai)流量計的(de)渦街發生(sheng)體後面的(de)旋渦中🙇‍♀️在(zai)放置了🏃一(yi)鈍體，此鈍(dun)體可能會(hui)影響已經(jing)形成的旋(xuan)渦，也可能(neng)會⚽影響旋(xuan)渦脫落的(de)頻率，從而(er)有可能影(ying)🙇‍♀️響流量計(ji)的計量🚶‍♀️性(xing)能。
1概述
　　流(liu)體流經靜(jing)止的鈍物(wu)體時，會在(zai)物體後面(mian)形成規❗則(ze)的❓旋渦脫(tuo)落。自從1878年(nian)VincencStrouhal測量出旋(xuan)渦脫落頻(pin)率和1911年VonKarman研(yan)究雙排旋(xuan)渦脫落的(de)穩定性分(fen)析以來，旋(xuan)渦脫落🔞變(bian)成了流體(ti)力✍️學的基(ji)本問題。然(ran)而渦🎯街流(liu)量計正🔅是(shi)利用了這(zhe)個原理，流(liu)體流過✍️旋(xuan)渦發生💛體(ti)時，會在發(fa)生體下遊(you)兩側交替(ti)地分離釋(shi)放出兩列(lie)有規律的(de)交錯排列(lie)的🏃旋渦，即(ji)卡門渦街(jie)［1］，并使用傳(chuan)感器測出(chu)旋渦脫落(luo)的頻率，通(tong)過式(1):

　　進行(hang)換算，以達(da)到對流量(liang)的計量(式(shi)中，b爲發生(sheng)體的寬度(du)🌈;u爲流經流(liu)量計的流(liu)體平均速(su)度;f爲旋渦(wo)的頻👉率;Sr爲(wei)斯特羅哈(ha)爾數)［2］。根據(ju)JJG1029—2007渦街流量(liang)計檢定規(gui)程的要求(qiu)，在對渦街(jie)⭕流量計檢(jian)定或校準(zhun)的過程中(zhong)，如需要測(ce)量流經流(liu)量計的流(liu)體溫度或(huo)者流體壓(ya)力時❄️，可以(yi)在流量計(ji)下遊(2－5)D或者(zhe)(2－7)D處分别設(she)置測溫孔(kong)、測壓孔［3］(其(qi)中D爲流量(liang)計口徑)(圖(tu)1)。在實際工(gong)作中，對渦(wo)👄街流量計(ji)檢測時，測(ce)溫或測壓(ya)都是使用(yong)傳感器，而(er)且大多⭐數(shu)的傳感器(qi)是需☎️要插(cha)入管道内(nei)部🏃;如果進(jin)行此🚶‍♀️操作(zuo)，相當于在(zai)流量計🛀🏻渦(wo)街發生體(ti)的後面旋(xuan)🐉渦中🚩在放(fang)置了一鈍(dun)體，此鈍體(ti)可能會影(ying)響已經形(xing)成的旋渦(wo)，也可能會(hui)影響旋渦(wo)脫🌈落的頻(pin)率，從而有(you)可能影響(xiang)流量計的(de)計量性能(neng)。本文就是(shi)研究測溫(wen)、測壓傳感(gan)器安🧡裝的(de)位置l，以及(ji)和旋渦發(fa)生體形成(cheng)的角度α對(dui)渦街流量(liang)計計量性(xing)能的影響(xiang)(圖2)。


2實(shi)驗模型和(he)實驗參數(shu)
　　選擇精度(du)1.0級、口徑爲(wei)DN50的渦街流(liu)量計做實(shi)驗，根據說(shuo)💜明書，流量(liang)計的可測(ce)範圍爲2.2～73m3/h、可(ke)保證精度(du)的測量範(fan)圍爲3.3～73m3/h［2］，流量(liang)計的輸出(chu)方式❗設置(zhi)爲脈沖輸(shu)出;另外，選(xuan)擇一長💃度(du)15cm，直徑爲6mm的(de)不鏽鋼小(xiao)圓柱，用作(zuo)模拟插入(ru)🐪式測壓、測(ce)溫元件(以(yi)下簡稱爲(wei)模拟元件(jian))，以方便實(shi)驗。
　　在進行(hang)實驗前，先(xian)使用若幹(gan)模拟元件(jian)将管道上(shang)的小🐅孔堵(du)住，密🤩封以(yi)防止漏水(shui)，但模拟元(yuan)件不得插(cha)入♊管道🥵中(zhong)，保證模拟(ni)元件的一(yi)端和管道(dao)壁平齊，并(bing)在模拟元(yuan)件上做好(hao)記号，以保(bao)證重複實(shi)驗時，對實(shi)驗結果的(de)影響盡量(liang)減小到最(zui)小。實驗時(shi)，先對無模(mo)拟元件影(ying)響的♍狀态(tai)進行檢🧡測(ce)，流量點爲(wei)qmax和0.40qmax(其中qmax=20.0m3/h)，每(mei)個🈚流量點(dian)測量5次，取(qu)平均值進(jin)行比較。在(zai)α分别選擇(ze)了0°、45°、90°三個不(bu)同角度時(shi)，在渦街流(liu)量計下遊(you)1D～7D的距離插(cha)入模拟元(yuan)件，插入深(shen)度📐爲0.5D，測量(liang)各種實驗(yan)狀态下渦(wo)街🏃🏻‍♂️流量計(ji)各流量點(dian)的K系數，以(yi)研究l，α對實(shi)驗結果的(de)影響。實驗(yan)裝置如圖(tu)3所示，按🌏照(zhao)JJG1029—2007《渦街流量(liang)計檢定規(gui)程》的要求(qiu)進行檢定(ding)。

3參數l、α對渦(wo)街流量計(ji)示值誤差(cha)的影響
　　通(tong)過測量，取(qu)得各種實(shi)驗狀态下(xia)的K系數，選(xuan)擇無模拟(ni)元件影響(xiang)的實驗K系(xi)數爲基礎(chu)數據，與其(qi)他實驗狀(zhuang)态下的實(shi)驗結果進(jin)行對比。
　　如(ru)圖4所示，圖(tu)中橫坐标(biao)爲0，表示無(wu)模拟元件(jian)影響，1D～7D表🙇‍♀️示(shi)模拟元💰件(jian)所放的位(wei)置，縱坐标(biao)表示渦街(jie)流量計K系(xi)數的相對(dui)示值誤差(cha)。從圖4(a)中可(ke)以看出，當(dang)α=0°、流量點Q=8m3/h，模(mo)拟元件在(zai)3D～7D時，對流量(liang)計的K系數(shu)影響比較(jiao)大，最大影(ying)響接近0.2%。而(er)當流量⭐增(zeng)加至Q=20m3/h時，模(mo)拟元件對(dui)流量計❌K系(xi)數影響比(bi)較平穩，保(bao)持在±0.1%以内(nei)。

　　當α增加至(zhi)45°，流量點Q=8m3/h，模(mo)拟元件位(wei)于不同位(wei)置時，K系數(shu)的相對示(shi)值誤差位(wei)于±0.1%之間，表(biao)示模拟元(yuan)件放置不(bu)同位置，可(ke)以導♻️緻K系(xi)數變大或(huo)變小(圖5(a))。在(zai)大流量情(qing)❓況下(Q=20m3/h)，從圖(tu)5(b)中，可以發(fa)現K系數幾(ji)乎都是比(bi)實際值變(bian)大的，且變(bian)📧化幅度基(ji)♉本位于0%～0.1%範(fan)圍。

　　繼續增(zeng)大α至90°，即模(mo)拟元件和(he)渦街發生(sheng)體相互垂(chui)直🐅。從圖6(a)中(zhong)💘可♍以看出(chu)，當流量點(dian)Q=8m3/h，模拟元件(jian)位于不同(tong)位置時，K系(xi)數的相對(dui)示值誤差(cha)波動很大(da)，最大變化(hua)多至0.25%。當流(liu)量Q爲20m3/h，模拟(ni)元件位于(yu)1D處時，K系數(shu)相對示值(zhi)誤差減小(xiao)約0.2%;而在2D～7D處(chu)，K系數變化(hua)平❄️穩，相對(dui)示值誤差(cha)位✏️于－0.15%～0%範圍(wei)，即說✉️明流(liu)量計的K系(xi)數比實際(ji)值變小。

　　從(cong)以上的實(shi)驗結果中(zhong)可以分析(xi)出，在大流(liu)量(Q=20m3/h)情況⛷️下(xia)，在流量計(ji)下遊2D～7D位置(zhi)處安裝測(ce)壓、測溫元(yuan)件對流量(liang)計K系數🆚影(ying)響比較平(ping)穩，且變化(hua)不大;而在(zai)流量點0.4Qmax條(tiao)件下(Q=8m3/h)，K系數(shu)變化幅度(du)🌈很大，且變(bian)化不均勻(yun)。
4參數l、α對渦(wo)街流量計(ji)流量點重(zhong)複性的影(ying)響
　　從圖7中(zhong)可以看出(chu)，當α=0°時，不論(lun)在0.4Qmax=8m3/h，還是Qmax=20m3/h條(tiao)件下，流量(liang)點☀️的重複(fu)性很🏃‍♂️穩定(ding)，這說明模(mo)拟元件在(zai)各安裝點(dian)對流量🍓計(ji)重複性的(de)影響是💛有(you)限的。

　　當α變(bian)化時，不論(lun)是在45°，還是(shi)90°，各流量點(dian)的重複性(xing)都稍有🥵波(bo)🥵動🌂，但是🆚不(bu)論怎麽變(bian)化，都是符(fu)合檢定要(yao)求的(圖8，圖(tu)👉9)，即:流量計(ji)的重複性(xing)不得超過(guo)相應準确(que)度等級規(gui)定的最大(da)允許誤🈲差(cha)絕對😍值的(de)1/3。
5結束語
　　由(you)以上實驗(yan)結果可以(yi)看出，在大(da)流量Qmax=20m3/h條件(jian)下，測壓、測(ce)溫✊元☁️件✉️安(an)☔裝位于2D～7D位(wei)置時，對渦(wo)街流量計(ji)K系數的影(ying)響比較💁平(ping)穩;而在流(liu)量點Q=8m3/h時，渦(wo)街流量計(ji)K系數的波(bo)動比較大(da)，可能會導(dao)緻流量計(ji)的K系數有(you)一定的😘偏(pian)差。在同一(yi)管道中🏃，當(dang)流量增大(da)時，瞬間流(liu)速随着🌈增(zeng)加，經過旋(xuan)渦發生體(ti)時，産生旋(xuan)渦的能量(liang)也随之🏃🏻‍♂️增(zeng)加，這樣傳(chuan)感器就會(hui)接收到很(hen)強的信号(hao)，即使測壓(ya)、測溫元件(jian)的存在會(hui)對已形成(cheng)的旋渦有(you)一定的影(ying)響，但這個(ge)影響也是(shi)小範圍的(de)。然而🈲當⭐流(liu)量降低時(shi)，随之旋渦(wo)能量降低(di)，傳感器接(jie)收到的信(xin)号也會🚶減(jian)弱，此時測(ce)壓、測溫元(yuan)件對旋渦(wo)的影響有(you)了一定🏃‍♂️的(de)突顯，導緻(zhi)所測量的(de)K系數與實(shi)際值之間(jian)存在了一(yi)定的誤差(cha)。當這個誤(wu)差達到☔一(yi)定程度，會(hui)影響一💋個(ge)流量計的(de)檢定結果(guo)。

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