0引言(yan)
　　空氣吹(chui)過煙囪(cong)，河水流(liu)過橋墩(dun)會在煙(yan)囪、橋墩(dun)後産生(sheng)漩🐕渦。漩(xuan)渦👨‍❤️‍👨會引(yin)起震動(dong)，空氣與(yu)河水的(de)震動可(ke)能💜引起(qi)💰煙囪、橋(qiao)墩的共(gong)振，造成(cheng)煙囪斷(duan)裂、橋墩(dun)倒塌，給(gei)人們的(de)生産、生(sheng)活帶來(lai)巨大的(de)🌈損失。這(zhe)就是卡(ka)門渦街(jie)在自然(ran)界的存(cun)在。美籍(ji)匈牙利(li)科學家(jia)馮.卡門(men)（Karman）1906在德國(guo)哥廷根(gen)大學做(zuo)助教期(qi)間，協助(zhu)德國普(pu)朗特教(jiao)🔞授做哈(ha)依門茲(zi)水槽試(shi)驗時，發(fa)✌️現水流(liu)流過水(shui)槽的❄️圓(yuan)柱體後(hou)🐆，在圓柱(zhu)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻體後邊(bian)産生兩(liang)列規律(lü)性的漩(xuan)渦，渦街(jie)是反對(dui)稱的，渦(wo)系的動(dong)量與阻(zu)力有關(guan)。因爲卡(ka)門對這(zhe)一自然(ran)現象的(de)發現及(ji)💁深入研(yan)究，人們(men)☁️将上述(shu)漩渦現(xian)象定義(yi)爲卡門(men)渦街。
　　卡(ka)門渦街(jie)不都是(shi)巨大的(de)破壞力(li)，人們利(li)用卡門(men)渦街的(de)規律性(xing)，研究制(zhi)造了渦(wo)街流量(liang)計。渦街(jie)流量計(ji)主要應(ying)用于封(feng)閉管道(dao)流量的(de)測量，可(ke)以測量(liang)氣體🌂、液(ye)體及蒸(zheng)汽。渦街(jie)流量計(ji)結構緊(jin)湊、無可(ke)動部件(jian)、壓損小(xiao)、量💃🏻程比(bi)寬、精度(du)高、安裝(zhuang)簡易、維(wei)護量低(di)，正逐步(bu)取💰代傳(chuan)統的差(cha)壓式流(liu)量計和(he)容積式(shi)儀表，成(cheng)爲市場(chang)的主要(yao)流量測(ce)量儀表(biao)。
　　渦街流(liu)量計由(you)傳感器(qi)和轉換(huan)器組成(cheng)，傳感器(qi)可以選(xuan)擇壓電(dian)🔞應力式(shi)、電容式(shi)、光纖式(shi)等多種(zhong)傳感器(qi)。壓電應(ying)力式渦(wo)街傳感(gan)器應用(yong)是最多(duo)的，技術(shu)成熟度(du)、産品穩(wen)🔱定性也(ye)是高的(de)。該種傳(chuan)感器可(ke)在-20℃～+250℃的介(jie)質溫度(du)範圍内(nei)工作，可(ke)以輸出(chu)模拟量(liang)信号，也(ye)可以輸(shu)出脈沖(chong)信号。經(jing)過渦街(jie)轉換器(qi)做信号(hao)處理，産(chan)品可以(yi)輸出标(biao)準的4～20mA信(xin)号和脈(mo)沖信号(hao)，部分廠(chang)家産品(pin)還可以(yi)帶FF總線(xian)或PA總線(xian)輸出，也(ye)有帶RS485接(jie)口的産(chan)品。通過(guo)這些輸(shu)出信号(hao)可以和(he)PLC或DCS系統(tong)實現數(shu)據🛀傳輸(shu)。帶RS485接口(kou)的産品(pin)還可以(yi)配合無(wu)線傳輸(shu)設備，實(shi)現儀表(biao)😄數據的(de)遠程無(wu)線傳輸(shu)管理，爲(wei)用戶帶(dai)來極大(da)地便捷(jie)。
1渦街流(liu)量計的(de)工作原(yuan)理、渦街(jie)流量計(ji)分類及(ji)溫壓補(bu)償渦街(jie)的✌️發展(zhan)
1.1渦街流(liu)量計原(yuan)理
　　渦街(jie)流量計(ji)又被稱(cheng)爲卡門(men)渦街流(liu)量計、漩(xuan)渦流量(liang)計，是應(ying)用卡門(men)渦街原(yuan)理制造(zao)的一種(zhong)流量測(ce)量儀表(biao)。儀表測(ce)量管☔裏(li)安裝一(yi)個發生(sheng)體，當介(jie)質流過(guo)發🌂生體(ti)，會❤️在發(fa)生體後(hou)産🌂生漩(xuan)渦，漩渦(wo)的🌐頻率(lü)f和介質(zhi)的流速(su)v成正比(bi)，通過對(dui)頻率的(de)檢測，達(da)到測量(liang)流速的(de)目的。渦(wo)街流量(liang)計原理(li)圖，如圖(tu)1所示。

渦街(jie)流量計(ji)計算公(gong)式如下(xia)：f=st*v/d
（f：頻率Hz；st:斯(si)特勞哈(ha)爾系數(shu),無量綱(gang)；v:流速，單(dan)位m/s；d:漩渦(wo)發生體(ti)寬度，單(dan)位m）
　　st是是(shi)斯特勞(lao)哈爾系(xi)數，是雷(lei)諾數的(de)函數。當(dang)雷諾數(shu)Re>2*104<7*106時💁，可認(ren)爲一♍個(ge)固定的(de)常數。因(yin)此，通過(guo)檢測頻(pin)率f，就可(ke)以檢測(ce)到流速(su)v，流速v檢(jian)測到後(hou)，就可以(yi)通過公(gong)式計算(suan)介質體(ti)積流量(liang)或質量(liang)流量了(le)。
體積流(liu)量計算(suan)公式：q=v*A（q:體(ti)積流量(liang)、A管道截(jie)面積）
質(zhi)量流量(liang)計算公(gong)式：Q=3600*v*A*ρ（Q：質量(liang)流量；ρ:介(jie)質密度(du)）
1.2渦街流(liu)量計分(fen)類
　　按照(zhao)與管道(dao)連接形(xing)式，可分(fen)爲法蘭(lan)型、夾持(chi)型或插(cha)入型。
　　按(an)傳感器(qi)測量原(yuan)件種類(lei)分熱敏(min)式、應力(li)式、電容(rong)式♉、應變(bian)式、超聲(sheng)式、振動(dong)體式、光(guang)電式和(he)光纖式(shi)。
　　按防爆(bao)類型分(fen)非防爆(bao)型、本安(an)型、隔爆(bao)型、複合(he)防爆型(xing)等。
　　目前(qian)國内外(wai)應用最(zui)多的是(shi)應力式(shi)、管道連(lian)接的渦(wo)街流量(liang)計。
1.3溫壓(ya)補償渦(wo)街流量(liang)計的發(fa)展
　　渦街(jie)流量計(ji)原理介(jie)紹當中(zhong)渦街流(liu)量計可(ke)以測量(liang)介質🔴的(de)質量流(liu)量，對于(yu)液體介(jie)質或密(mi)度變化(hua)不大的(de)介質，渦(wo)街流量(liang)計計算(suan)㊙️出的質(zhi)量流量(liang)精度高(gao)。但是在(zai)實際使(shi)用中，特(te)别是氣(qi)體⭐或蒸(zheng)汽的測(ce)量，由于(yu)工況溫(wen)度、壓力(li)的波動(dong)，造成介(jie)🔞質密度(du)波🌈動大(da)，所以渦(wo)街流量(liang)計測量(liang)的質量(liang)流量誤(wu)差就大(da)。由此可(ke)見，對渦(wo)街流量(liang)計所測(ce)量的介(jie)質密度(du)在線修(xiu)正很有(you)📞必要。這(zhe)就要求(qiu)渦街流(liu)量計要(yao)集成溫(wen)度、壓力(li)信号，在(zai)線進行(hang)溫度及(ji)壓力的(de)修正，保(bao)證質量(liang)流量輸(shu)出的精(jing)度。溫度(du)、壓力及(ji)流量集(ji)成🐅到1台(tai)儀表上(shang)的一體(ti)☎️化結構(gou)是最優(you)的😍選擇(ze)。目㊙️前國(guo)外部分(fen)知名廠(chang)家，國📐内(nei)少數廠(chang)家⛹🏻‍♀️能夠(gou)生産一(yi)體化帶(dai)溫度及(ji)壓力補(bu)償的渦(wo)🧡街流量(liang)計。工藝(yi)管道上(shang)外配溫(wen)度傳感(gan)器和壓(ya)力傳感(gan)器，把溫(wen)度及壓(ya)力信号(hao)傳輸到(dao)💛流😄量計(ji)算機🤩得(de)到的質(zhi)量流量(liang)在系統(tong)精度上(shang)要💚低于(yu)一體化(hua)溫😘壓補(bu)償渦街(jie)流量計(ji)[3]。一體化(hua)溫💰壓補(bu)償渦街(jie)流量計(ji)是今後(hou)渦街流(liu)量計的(de)一個發(fa)展方向(xiang)。一體化(hua)溫壓補(bu)償渦街(jie)流量計(ji)原理圖(tu)，如圖2所(suo)示。

2渦街(jie)流量計(ji)的标定(ding)、檢定方(fang)法
　　渦街(jie)流量的(de)制造及(ji)檢定單(dan)位大部(bu)分采用(yong)标準表(biao)法🙇🏻進👅行(hang)标校和(he)檢定。标(biao)準表法(fa)就是用(yong)渦輪流(liu)量計、質(zhi)量流量(liang)計、音速(su)噴嘴等(deng)作爲标(biao)準表，把(ba)被檢測(ce)的儀表(biao)串聯到(dao)檢測裝(zhuang)置上，通(tong)過🏃‍♂️标準(zhun)表來标(biao)校、檢定(ding)被測量(liang)儀表，通(tong)過比較(jiao)被測儀(yi)🔴表與标(biao)準表的(de)讀數，求(qiu)得被測(ce)量🐇儀表(biao)的偏差(cha)，然後進(jin)行調校(xiao)[4]。
2.1标準表(biao)法标校(xiao)裝置的(de)優點
1)标(biao)準表法(fa)裝置體(ti)積小、重(zhong)量輕、構(gou)造簡單(dan)、操作方(fang)便、制造(zao)及維護(hu)成本低(di)。
2)标準表(biao)法裝置(zhi)可以用(yong)來标校(xiao)液體或(huo)氣體介(jie)質的流(liu)量。
3)标準(zhun)表的流(liu)量計與(yu)被檢流(liu)量計串(chuan)聯安裝(zhuang)于同一(yi)🚶個測量(liang)系統中(zhong)，标準表(biao)和被測(ce)量儀表(biao)間距離(li)小、時間(jian)誤差可(ke)以忽略(lue)。
4)标準表(biao)選擇種(zhong)類很多(duo)，可以選(xuan)擇電磁(ci)流量計(ji)、超聲波(bo)流量計(ji)、渦輪流(liu)量計、質(zhi)量流量(liang)計等，選(xuan)擇空間(jian)大。
2.2标準(zhun)表法标(biao)校裝置(zhi)的缺點(dian)
1)标準表(biao)需要嚴(yan)格按照(zhao)計量部(bu)門要求(qiu)定期做(zuo)檢查，隻(zhi)有㊙️合格(ge)了㊙️才能(neng)夠用于(yu)檢測；企(qi)業自身(shen)也要不(bu)定期進(jin)行自💜檢(jian)，保證标(biao)準表及(ji)裝置使(shi)用過程(cheng)中的性(xing)㊙️能。
2)标準(zhun)表法标(biao)校裝置(zhi)在标校(xiao)儀表的(de)過程中(zhong)要對标(biao)校介質(zhi)進✂️行溫(wen)度及壓(ya)力修正(zheng)，保證标(biao)校精度(du)。
3)标準表(biao)法裝置(zhi)系統精(jing)度受标(biao)準表精(jing)度的影(ying)響大。
3影(ying)響渦街(jie)流量計(ji)使用精(jing)度的因(yin)素
　　渦街(jie)流量計(ji)自身傳(chuan)感器及(ji)轉換器(qi)性能決(jue)定了這(zhe)款産品(pin)的性能(neng)，然而儀(yi)表安裝(zhuang)使用因(yin)素也會(hui)影響儀(yi)表的性(xing)能，爲保(bao)證渦街(jie)㊙️流量計(ji)精度，安(an)裝使用(yong)有如下(xia)要求。
1)渦(wo)街流量(liang)計建議(yi)安裝到(dao)水平或(huo)垂直管(guan)道，并保(bao)證管道(dao)充滿介(jie)質。
2)渦街(jie)流量計(ji)對前後(hou)直管段(duan)要求較(jiao)高，一般(ban)要求大(da)于前20D，後(hou)5D（D管❌道📐口(kou)徑）。
3)渦街(jie)流量計(ji)盡量避(bi)免安裝(zhuang)在有強(qiang)烈震動(dong)的地方(fang)，盡量♍遠(yuan)離泵與(yu)閥門，必(bi)要時做(zuo)适當的(de)管道支(zhi)撐。
4)渦街(jie)流量計(ji)安裝位(wei)置要遠(yuan)離強磁(ci)場或強(qiang)電場的(de)幹🐆擾。
5)保(bao)證渦街(jie)流量計(ji)漩渦發(fa)生體處(chu)于迎流(liu)面。
6)渦街(jie)流量計(ji)轉換器(qi)使用環(huan)境溫度(du)一般爲(wei)-40℃～85℃，根據實(shi)際情況(kuang)💃🏻配保溫(wen)箱或遮(zhe)陽罩。
渦(wo)街流量(liang)計安裝(zhuang)示意圖(tu)[3]，如圖3所(suo)示

直(zhi)管段要(yao)求

圖(tu)3渦街流(liu)量計安(an)裝示意(yi)
①一般入(ru)口直管(guan)段無幹(gan)擾情況(kuang)下≥20DN
②調節(jie)閥後≥50DN
③縮(suo)管後≥20DN
④90℃彎(wan)頭後≥20DN
⑤兩(liang)個90℃彎頭(tou)後≥30DN
⑥兩個(ge)三維90℃彎(wan)頭後≥40DN
4渦(wo)街流量(liang)計的客(ke)戶化調(diao)校
由于(yu)渦街流(liu)量計測(ce)量原理(li)、傳感器(qi)類型、标(biao)定裝置(zhi)、
　　安裝使(shi)用等原(yuan)因，渦街(jie)流量計(ji)在出廠(chang)到達用(yong)戶現場(chang)🌍或計量(liang)站時，出(chu)廠的标(biao)校精度(du)可能會(hui)與用戶(hu)現場标(biao)準表或(huo)計量檢(jian)定結💋果(guo)發生産(chan)生偏差(cha)，這時就(jiu)要對儀(yi)🏃‍♀️表系數(shu)進行現(xian)場調整(zheng)，以滿足(zu)用戶或(huo)計量機(ji)構的檢(jian)定要求(qiu)。客戶化(hua)調校🔆有(you)如下2種(zhong)情況：
1）儀(yi)表整體(ti)的正偏(pian)差或負(fu)偏差。如(ru)果儀表(biao)出現整(zheng)體正偏(pian)差或負(fu)偏差，隻(zhi)要調整(zheng)儀表系(xi)數就可(ke)以了。公(gong)式如下(xia)：
Knew＝Kold×(Q儀表顯(xian)示流量(liang))/(Q标準流(liu)量)
2）儀表(biao)非線性(xing)超差。非(fei)線性超(chao)差是指(zhi)一台渦(wo)街流量(liang)計在不(bu)同流速(su)下的誤(wu)差有正(zheng)有負，并(bing)且達不(bu)到精度(du)要求。出(chu)🈲現此問(wen)題的主(zhu)要原因(yin)可能是(shi)儀表口(kou)徑與檢(jian)定時的(de)管段口(kou)徑有差(cha)異，或是(shi)檢🌍定時(shi)的雷諾(nuo)⭕數和廠(chang)家标定(ding)時的雷(lei)諾數有(you)很大差(cha)異造成(cheng)的。
目前(qian)渦街流(liu)量計生(sheng)産廠家(jia)可以根(gen)據用戶(hu)需求提(ti)供歐标(biao)🏃🏻、美标或(huo)是日标(biao)法蘭連(lian)接法蘭(lan)儀表。同(tong)樣法蘭(lan)标準，相(xiang)同口徑(jing)、相同壓(ya)💰力等級(ji)，不同品(pin)牌的渦(wo)街⛷️流量(liang)計産品(pin)法蘭内(nei)孔尺寸(cun)是有差(cha)别的。儀(yi)表内孔(kong)和連接(jie)管道内(nei)孔有微(wei)小的差(cha)别，可以(yi)引起儀(yi)表非🚩線(xian)性誤差(cha)，這種情(qing)況是最(zui)多的。
　　造(zao)成廠家(jia)标定時(shi)的雷諾(nuo)數和檢(jian)定時的(de)雷諾數(shu)不同的(de)主要⛷️原(yuan)因是：大(da)多數渦(wo)街流量(liang)計的制(zhi)造廠都(dou)是用水(shui)作🔴爲标(biao)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻校介質(zhi)來進行(hang)标定。渦(wo)街流量(liang)計的原(yuan)理告訴(su)人們無(wu)論介質(zhi)是什☂️麽(me)，對同一(yi)台儀表(biao)來說，在(zai)單位工(gong)況流量(liang)體積下(xia)産生的(de)脈沖數(shu)是一個(ge)常數，即(ji)儀表系(xi)數K。因爲(wei)渦街流(liu)量計的(de)💃這個優(you)點，用水(shui)标定的(de)渦♊街流(liu)量計可(ke)以用于(yu)測量氣(qi)體或蒸(zheng)汽，但這(zhe)個應用(yong)前提⭐是(shi)要雷諾(nuo)數大于(yu)20000才能保(bao)證精度(du)🌐。有些時(shi)候，儀表(biao)在用戶(hu)現場或(huo)計量站(zhan)檢㊙️定時(shi)，雷諾數(shu)小于20000，導(dao)緻儀表(biao)不滿足(zu)精度要(yao)求。這種(zhong)情況産(chan)生的非(fei)線性誤(wu)差較☁️小(xiao)，但也㊙️偶(ou)見。
　　上述(shu)2種情況(kuang)不可避(bi)免，儀表(biao)制造廠(chang)不能因(yin)爲自己(ji)儀表内(nei)徑原♌因(yin)，要求用(yong)戶改管(guan)道或因(yin)爲雷諾(nuo)數低🏃🏻就(jiu)要求用(yong)戶更✊換(huan)儀🌂表，可(ke)以采用(yong)多點非(fei)線性修(xiu)正，達到(dao)滿足用(yong)戶使用(yong)的要求(qiu)。這裏介(jie)紹一種(zhong)有效的(de)方法，實(shi)現這一(yi)目的🔆。具(ju)體說就(jiu)是把測(ce)量範圍(wei)分段，取(qu)一個儀(yi)表常數(shu)，讓每段(duan)測量範(fan)圍都符(fu)合精度(du)要求，這(zhe)種方法(fa)🐅實現的(de)過程要(yao)考慮雷(lei)諾數的(de)影響。下(xia)面是計(ji)算模型(xing)[3]。


　　通過上(shang)述6步計(ji)算，可實(shi)現儀表(biao)的非線(xian)性修正(zheng)。利用上(shang)述計算(suan)結果，通(tong)過Hart手操(cao)器或儀(yi)表按鍵(jian)，把修正(zheng)參數輸(shu)入儀♋表(biao)轉換器(qi)，轉換器(qi)就可以(yi)将原本(ben)非線性(xing)的曲線(xian)重新線(xian)性化，達(da)到校正(zheng)目的。轉(zhuan)換器該(gai)功能的(de)實現要(yao)通過前(qian)期轉換(huan)器軟件(jian)設計實(shi)現。這樣(yang)通過線(xian)性及非(fei)線性修(xiu)正，就可(ke)實現客(ke)戶化的(de)調校，滿(man)足用戶(hu)需求。
5結(jie)束語
　　渦(wo)街流量(liang)計是一(yi)款好産(chan)品，國外(wai)的設計(ji)規範已(yi)經把渦(wo)街流量(liang)🌏計放到(dao)了差壓(ya)式流量(liang)儀表選(xuan)型之前(qian)☁️，作爲小(xiao)管徑（<DN300）、氣(qi)🐪體、液體(ti)、蒸汽流(liu)量測量(liang)的首選(xuan)。随着國(guo)内合資(zi)産品、民(min)族品🏃🏻牌(pai)産品☂️的(de)性能💚完(wan)善與提(ti)高，渦街(jie)流量計(ji)在中國(guo)市場會(hui)有💃🏻大的(de)發展。

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