爲(wei)了解(jie)決蒸(zheng)汽流(liu)量量(liang)值溯(su)源的(de)問題(ti)，用于(yu) 蒸汽(qi)流量(liang)計 标(biao)定的(de)實驗(yan)裝置(zhi)按照(zhao)标定(ding)使用(yong)的介(jie)質可(ke)分爲(wei)三類(lei)。一♊類(lei)是以(yi)♍蒸汽(qi)爲介(jie)質的(de)蒸汽(qi)實流(liu)标準(zhun)裝置(zhi)，這種(zhong)裝置(zhi)的檢(jian)測條(tiao)件📐與(yu)表計(ji)使用(yong)的工(gong)況條(tiao)件最(zui)爲相(xiang)近，但(dan)由于(yu)該裝(zhuang)置設(she)🍉計要(yao)求高(gao)、檢測(ce)成本(ben)高等(deng)特點(dian)，目前(qian)使用(yong)很少(shao)。第二(er)類是(shi)以🏃♀️水(shui)爲介(jie)質的(de) 液體(ti)流量(liang)計 量(liang)标準(zhun)裝置(zhi)，此類(lei)裝置(zhi)精度(du)高，但(dan)是與(yu)蒸汽(qi)的實(shi)際工(gong)💔況條(tiao)件相(xiang)差較(jiao)大。第(di)三類(lei)是以(yi)空氣(qi)爲介(jie)質的(de)氣體(ti)流量(liang)标準(zhun)裝置(zhi)。
目前(qian)國内(nei)外普(pu)遍采(cai)用後(hou)兩類(lei)裝置(zhi)替代(dai)蒸汽(qi)實流(liu)裝🌍置(zhi)對蒸(zheng)汽流(liu)量儀(yi)表進(jin)行标(biao)定，但(dan)這兩(liang)種方(fang)法無(wu)法模(mo)拟蒸(zheng)汽流(liu)💯量計(ji)🔴實際(ji)的工(gong)況條(tiao)件。利(li)用計(ji)量标(biao)🌈準裝(zhuang)置對(dui) 渦街(jie)流量(liang)計 開(kai)展了(le)水、空(kong)氣、蒸(zheng)汽3種(zhong)不同(tong)介質(zhi)的比(bi)對測(ce)試實(shi)驗💋，并(bing)從渦(wo)街流(liu)量計(ji)漩渦(wo)産生(sheng)機理(li)出發(fa)，利用(yong)流體(ti)力🛀🏻學(xue)及卡(ka)門渦(wo)街♈原(yuan)理💰，結(jie)合蒸(zheng)汽獨(du)特的(de)熱力(li)學性(xing)質🐉，對(dui)渦街(jie)🤟流量(liang)計在(zai)3種不(bu)同介(jie)質下(xia)儀表(biao)系數(shu)存在(zai)規律(lü)性偏(pian)差實(shi)驗結(jie)論進(jin)行了(le)解釋(shi)，得出(chu)各種(zhong)流體(ti)介✔️質(zhi)與渦(wo)街流(liu)量計(ji)儀表(biao)系數(shu)的關(guan)系。
1渦(wo)街流(liu)量計(ji)的原(yuan)理
渦街(jie)流量(liang)計是(shi)根據(ju)“卡門(men)渦街(jie)”原理(li)研制(zhi)成的(de)流體(ti)振蕩(dang)式流(liu)量測(ce)量儀(yi)表。在(zai)測量(liang)管道(dao)流動(dong)的流(liu)體中(zhong)插入(ru)一根(gen)🐆其軸(zhou)線與(yu)流向(xiang)垂直(zhi)的非(fei)流線(xian)型柱(zhu)形體(ti)，稱之(zhi)爲旋(xuan)渦發(fa)生體(ti)。當雷(lei)諾數(shu)達到(dao)一定(ding)值時(shi)，從旋(xuan)渦發(fa)生體(ti)兩側(ce)交替(ti)地分(fen)離出(chu)🧑🏾🤝🧑🏼兩串(chuan)規則(ze)地交(jiao)錯排(pai)列的(de)旋渦(wo)。在滿(man)足雷(lei)諾數(shu)要求(qiu)時，旋(xuan)渦分(fen)離産(chan)生的(de)頻率(lü)僅僅(jin)隻與(yu)旋渦(wo)發生(sheng)體及(ji)所在(zai)的測(ce)量管(guan)❤️道的(de)💚幾何(he)尺寸(cun)有關(guan)。旋渦(wo)的分(fen)離産(chan)生的(de)頻率(lü)于流(liu)量的(de)大小(xiao)成正(zheng)比。渦(wo)街流(liu)量計(ji)的原(yuan)理如(ru)圖1所(suo)示。
經(jing)過推(tui)導，流(liu)體的(de)體積(ji)流量(liang)Q與漩(xuan)渦頻(pin)率f符(fu)合下(xia)面公(gong)式:
Q=f/K
式(shi)中:K爲(wei)流量(liang)計 的(de)流量(liang)系數(shu)。在一(yi)定雷(lei)諾數(shu)範圍(wei)内儀(yi)表系(xi)數K爲(wei)常數(shu)，流量(liang)Q與漩(xuan)渦頻(pin)率f成(cheng)線性(xing)關系(xi)。因此(ci)，隻要(yao)檢測(ce)出頻(pin)率f值(zhi)，就能(neng)通過(guo)相💰應(ying)的公(gong)式求(qiu)得體(ti)積流(liu)量Q的(de)值。
2實(shi)驗裝(zhuang)置簡(jian)介
本(ben)次試(shi)驗我(wo)們共(gong)采用(yong)的三(san)套裝(zhuang)置，分(fen)别爲(wei)國家(jia)蒸汽(qi)流量(liang)站蒸(zheng)汽實(shi)流标(biao)定裝(zhuang)置和(he)我所(suo)的負(fu)壓法(fa)音速(su)噴🐇嘴(zui)氣‼️體(ti)流量(liang)計量(liang)标準(zhun)裝置(zhi)和質(zhi)量法(fa)水流(liu)量計(ji)量标(biao)🧑🏾🤝🧑🏼準裝(zhuang)置🌏。其(qi)中冷(leng)凝稱(cheng)重法(fa)蒸汽(qi)流量(liang)标準(zhun)裝❓置(zhi)，以過(guo)熱及(ji)飽和(he)蒸汽(qi)作爲(wei)檢定(ding)介質(zhi)，将通(tong)過蒸(zheng)汽流(liu)量儀(yi)表的(de)👄蒸汽(qi)進行(hang)冷凝(ning)稱重(zhong)的原(yuan)理，對(dui)蒸汽(qi)流量(liang)儀表(biao)進行(hang)實流(liu)标定(ding)。擴展(zhan)不确(que)定度(du)爲0.1%(k=2)，檢(jian)定流(liu)量🚩範(fan)圍爲(wei)（2.5～10000）kg/h。音速(su)噴嘴(zui)📐氣體(ti)流量(liang)标準(zhun)裝💋置(zhi)是以(yi)空氣(qi)爲介(jie)質的(de)流量(liang)檢測(ce)裝💚置(zhi),設計(ji)依據(ju)JJG620-1994《臨界(jie)流流(liu)量計(ji)》、《臨界(jie)流文(wen)丘裏(li)噴嘴(zui)氣體(ti)🌍流量(liang)裝置(zhi)的測(ce)量》、JJG619-2005《标(biao)準⛷️表(biao)法流(liu)量标(biao)準裝(zhuang)置》等(deng)。擴展(zhan)不确(que)定度(du)爲0.25%(k=2)，檢(jian)定流(liu)量範(fan)圍♋爲(wei)（2.5～6500）m3/h。靜态(tai)質量(liang)法水(shui)流量(liang)标準(zhun)裝置(zhi)，擴展(zhan)不确(que)定度(du)爲0.1%(k=2)，檢(jian)定流(liu)量範(fan)圍爲(wei)（0.28～1200）m3/h。
3實驗(yan)方案(an)
将一(yi)台準(zhun)确度(du)等級(ji)符合(he)1.0級脈(mo)沖輸(shu)出、儀(yi)表線(xian)性和(he)重複(fu)性較(jiao)好的(de)50mm口徑(jing)渦街(jie)流量(liang)計樣(yang)機，分(fen)别在(zai)蒸汽(qi)、水、空(kong)氣三(san)種流(liu)量标(biao)準裝(zhuang)置上(shang)進行(hang)标定(ding)實驗(yan)。前後(hou)直管(guan)段符(fu)合檢(jian)定規(gui)程要(yao)求，前(qian)直管(guan)段大(da)于10倍(bei)公稱(cheng)通徑(jing)（10DN）、後直(zhi)管段(duan)大于(yu)5倍公(gong)稱通(tong)徑（5DN），依(yi)次從(cong)最小(xiao)流量(liang)qmin、分界(jie)流量(liang)qt、最大(da)流量(liang)qmax的25%、40%、70%和(he)100%，共計(ji)6個流(liu)量點(dian)，每個(ge)流量(liang)點重(zhong)複檢(jian)定3次(ci)，每次(ci)檢定(ding)60s。分别(bie)計算(suan)其儀(yi)表系(xi)數、線(xian)性誤(wu)差、重(zhong)複性(xing)誤差(cha)數據(ju)，比較(jiao)在不(bu)同介(jie)質的(de)檢定(ding)裝置(zhi)下測(ce)量數(shu)據差(cha)異和(he)聯系(xi)。
4實驗(yan)數據(ju)
按照(zhao)渦街(jie)流量(liang)計的(de)檢定(ding)規程(cheng)對該(gai)試驗(yan)樣機(ji)各流(liu)量點(dian)進🛀行(hang)☀️調節(jie)、檢定(ding)，在3套(tao)不同(tong)介質(zhi)的檢(jian)定裝(zhuang)置下(xia)📞的實(shi)驗的(de)儀表(biao)系數(shu)、線性(xing)度、重(zhong)複性(xing)如下(xia)表1所(suo)示，流(liu)量曲(qu)線關(guan)系如(ru)圖2所(suo)示。
表(biao)1不同(tong)介質(zhi)的檢(jian)定裝(zhuang)置下(xia)的實(shi)驗的(de)儀表(biao)系數(shu)、線性(xing)度、重(zhong)複性(xing)
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質量(liang)法液(ye)體流(liu)量
标(biao)準裝(zhuang)置 |
負(fu)壓法(fa)音速(su)噴嘴(zui)氣體(ti)
|
冷凝(ning)稱重(zhong)法蒸(zheng)汽
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||||||
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儀(yi)表系(xi)數
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重(zhong)複性(xing)誤差(cha)
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線性(xing)誤差(cha)（%） |
重複(fu)性誤(wu)差（%） |
儀(yi)表系(xi)數
|
線(xian)性誤(wu)差
|
重(zhong)複性(xing)誤差(cha)（%） |
||
|
9266.5 |
0.57 |
0.18 |
9343.5 |
0.61 |
0.29 |
9178 |
0.23 |
|
實驗(yan)數據(ju)圖可(ke)以看(kan)出，發(fa)現儀(yi)表系(xi)數偏(pian)差的(de)正負(fu)方⭐向(xiang)⚽上基(ji)本🆚相(xiang)同。渦(wo)街流(liu)量計(ji)在空(kong)氣、水(shui)、蒸汽(qi)三種(zhong)不同(tong)🚶♀️介質(zhi)的儀(yi)表系(xi)🐆數存(cun)💋有差(cha)異且(qie)差異(yi)還是(shi)比較(jiao)明顯(xian)的，在(zai)其流(liu)量範(fan)圍👌内(nei)儀表(biao)系數(shu)依次(ci)減小(xiao)。綜合(he)實驗(yan)數據(ju)來看(kan)，空氣(qi)測定(ding)的儀(yi)🥵表系(xi)數值(zhi)比水(shui)爲介(jie)🈲質測(ce)量儀(yi)表㊙️系(xi)數值(zhi)偏大(da)在（0.5～1.4）%之(zhi)間的(de)數值(zhi)，比蒸(zheng)汽條(tiao)🛀件下(xia)測量(liang)的🚶儀(yi)表系(xi)數偏(pian)大（1.6～2.0）%之(zhi)間的(de)數值(zhi)。
5實驗(yan)結論(lun)
通過(guo)标定(ding)實驗(yan)，發現(xian)渦街(jie)流量(liang)計在(zai)蒸汽(qi)、水、空(kong)氣3種(zhong)不同(tong)介💋質(zhi)下，其(qi)主要(yao)計量(liang)性能(neng)如儀(yi)表系(xi)數、線(xian)性誤(wu)差和(he)重複(fu)性誤(wu)差會(hui)有所(suo)差别(bie)，具體(ti)表現(xian)爲：（1）在(zai)小流(liu)量qmin時(shi)，以蒸(zheng)汽爲(wei)标定(ding)介質(zhi)，此時(shi)的儀(yi)表系(xi)數最(zui)小，此(ci)時由(you)于受(shou)✨蒸汽(qi)的溫(wen)度的(de)影響(xiang)，造成(cheng)儀表(biao)系數(shu)偏小(xiao)。（2）随流(liu)量的(de)逐💘漸(jian)增大(da)，以空(kong)氣爲(wei)标定(ding)介🚶♀️質(zhi)的儀(yi)表系(xi)數變(bian)化逐(zhu)漸🌈增(zeng)大且(qie)變化(hua)率最(zui)🤩快，蒸(zheng)汽介(jie)質的(de)儀表(biao)🏒系數(shu)變化(hua)次之(zhi)，以水(shui)爲介(jie)質的(de)儀表(biao)❤️系數(shu)變化(hua)最小(xiao)。