摘要渦街(jie)流量計 儀表系(xi)數變化的因素(su)主要有溫度、雷(léi)諾數、管徑差異(yi)、旋渦發生體阻(zu)流件尺寸的改(gǎi)變，通過對以上(shàng)因☔素進行詳細(xì)分析，給出解㊙️決(jue)措施。
0引言
　　渦街(jiē)流量計是根據(ju)卡門渦街原理(lǐ)研制成的一種(zhǒng)流體✍️振😘蕩式流(liú)量測量儀表。由(yóu)于其具有精度(dù)高、測量量程寬(kuān)、結構✌️簡單、安裝(zhuāng)方便、可靠性好(hǎo)，其輸出的脈沖(chong)頻😍率信号與流(liú)量測量值成正(zhèng)比、無零點漂移(yí)，且脈沖頻⁉️率信(xìn)号不受流體組(zǔ)分、密度、壓力、溫(wēn)度的影響，廣泛(fàn)應👅用于各種氣(qi)體、液體及蒸汽(qì)介質流量🧑🏽‍🤝‍🧑🏻的測(ce)量。但在實際使(shǐ)用中，由于各種(zhǒng)因素的影響，會(huì)使其儀表系數(shu)發💯生變化。
1工作(zuò)原理
　　在流體中(zhong)安放旋渦發生(shēng)體，流體在旋渦(wō)發生體下🙇🏻遊兩(liang)側交替㊙️地分離(lí)釋放出兩列有(yǒu)規律的交替排(pái)列的旋渦，在一(yi)定的雷諾數範(fan)圍内，該旋渦的(de)頻率與旋渦發(fa)生體的幾何尺(chǐ)寸、管😄道的幾何(hé)尺寸有關，旋渦(wō)的頻率正比與(yǔ)流量，此頻率可(kě)由探頭檢出。
f=Sr×v/b（1）
　　式(shì)中：b爲阻流件的(de)寬度，ｍ；v爲經流量(liàng)計的流體平均(jun)流速，ｍ/ｓ；f爲🏃🏻旋渦的(de)頻率，Hｚ；Sr爲斯特羅(luo)哈爾數。
渦街流(liu)量計一段時間(jian)内輸出的脈沖(chòng)數與流過流體(ti)👣的⭕體🔞積量之比(bi)，稱爲儀表系數(shù)，用K來表示：
K=N/Q（2）
式中(zhong)：K爲儀表系數，（ｍ3）-1；N爲(wei)體積總量對應(yīng)的脈沖數；Q爲體(ti)積總量🌈，ｍ3。
當渦街(jie)流量計用來測(cè)量瞬時流量時(shi)：
qv=f×3600/K（3）
K=f×3600/qv（4）
式中：qv爲體積流(liú)量值，ｍ3/h。
　　由以上公(gong)式可知，儀表系(xi)數K一但發生變(bian)化，将直接影響(xiang)到流量測量的(de)正确率。儀表系(xi)數K一般由實驗(yan)室通❄️過氣♈體或(huò)液體實标得到(dao)，但渦街流量計(jì)在現場使用時(shi)，由于各種因♻️素(sù)的影響，其儀表(biao)系數也會相應(yīng)的發生變化。爲(wei)了提高流量測(cè)量的正确率，有(yǒu)必要對引起儀(yi)表系數變😘化的(de)因素進💁行分析(xī)并提📞出解決措(cuo)施。
2溫度對渦街(jiē)流量計儀表系(xi)數的影響
　　流體(tǐ)溫度變化通過(guo)兩個因素對渦(wō)街流量計的儀(yí)表系數産👨‍❤️‍👨生🔴影(ying)響。一是溫度變(biàn)化後，旋渦發生(sheng)體阻流件的寬(kuān)度b也會相應變(bian)化，流體以相同(tóng)流速經過✌️旋渦(wō)發生體時，其輸(shu)出🚶‍♀️的頻率也會(hui)相應的增加或(huò)降低；二是溫度(dù)變化後，渦街流(liu)量計的管道内(nei)徑也有變化，其(qí)截面積會相應(ying)的增大或減小(xiao)，當相同體積的(de)流體流過流量(liang)計時，流速會降(jiang)低或增加。
上述(shu)變化可通過數(shu)學方法進行分(fèn)析。流速與渦街(jie)流量計管道内(nei)徑的關系爲：

　　由(yóu)于b的增量與溫(wēn)度成正比，D的增(zēng)量也與溫度成(chéng)正比，所以㊙️儀表(biǎo)系數K與溫度增(zēng)量的三次方成(chéng)反比。溫度對儀(yí)表系數的影響(xiǎng)可通過以下公(gong)式進行修正：

　　式(shì)中：Kt爲流體溫度(du)爲t時的儀表系(xì)數，（ｍ3）-1；K0爲流量計标(biāo)定時t0時🎯的平均(jun)儀表系數，（ｍ3）-1；βD爲流(liu)量計測量管材(cai)質線膨脹系數(shù)，℃-1；βb爲🍉旋渦發生體(tǐ)材質線膨脹系(xì)數，℃-1；t爲流量計工(gōng)作時溫度，℃；t0爲流(liu)量計标定時溫(wen)度，℃。
當流量計測(ce)量管與旋渦發(fā)生體材質相同(tóng)時，即
βD=βb=β，上式變爲(wei)：
Kt=［1-3β（t-t0）］K0（7）
　　國産流量計一(yī)般采用不鏽鋼(gāng)材質制造，其線(xiàn)膨脹系🥰數約在(zài)17×10-6/℃左右，表1給出了(le)流量計采用不(bu)鏽鋼材質在不(bú)同溫度下🌈系數(shu)的變化。

　　由表1可(ke)以看出，當流體(ti)溫度大于100℃時，儀(yí)表系數的變🤟化(huà)是可觀的，當渦(wō)街流量計是用(yòng)來測量飽和蒸(zhēng)汽（170℃）和過熱蒸⛷️汽(qì)（280℃）時，由于儀表🌐系(xi)數變化引起的(de)誤差将大大降(jiang)低測量的精度(dù)。
　　解決此問題的(de)方法一是按照(zhào)流體的實際溫(wen)度重新🔞計算儀(yi)表系數，二是用(yong)于測量飽和蒸(zhēng)汽和過熱🍉蒸汽(qì)🔞等溫度過高的(de)⭐流體時，用實際(ji)流體（蒸汽）的溫(wēn)度來進行儀表(biao)系數的标定。
3雷(léi)諾數對渦街流(liu)量計儀表系數(shù)的影響
　　渦街流(liu)量計的斯特羅(luo)哈爾數（Sr）是管道(dao)雷諾數（Re）的函數(shù)，Sr是通過試驗确(que)定的無因次數(shù)，其與Re的關系如(ru)圖1所示。
　　由圖1可(kě)知，隻有當Re達到(dao)一定數值時，即(jí)Re在2×104~7.2×106，Sr才能進入其(qí)恒定範圍，曲線(xian)的平直部分對(duì)應渦街流量計(jì)的正常測量流(liú)量的範✊圍，在此(ci)範圍内，Sr基本不(bú)變，渦街頻率與(yu)流速成正比，此(ci)時，隻要确定旋(xuan)渦發生體和管(guǎn)道的幾何尺寸(cun)，儀表系數就🐇不(bú)會發生改變。

　　當Re小于5×103時，渦街(jie)頻率将不能發(fā)生或不能穩定(dìng)的發生🐆。此範圍(wei)就不适合進行(hang)流量測量了。
　　當(dang)Re在5×103~2×104範圍内時，渦(wō)街頻率也能穩(wen)定的發生，但Sr增(zēng)大了，儀表⚽系數(shu)也相應增大，從(cóng)而影響了測量(liàng)的精度。此時🏃，需(xū)對儀表系數🧑🏽‍🤝‍🧑🏻進(jìn)行校正才能保(bao)證測量的精🔞度(du)。
　　由以上分析可(kě)知，正确的使用(yong)流量計，要正确(que)地确定流量計(ji)的🔆下限流量範(fan)圍，下限雷諾數(shu)一般爲2×104，其💔對應(ying)的下限流速一(yi)🔞般氣體爲4~5ｍ/ｓ，液體(tǐ)爲0.4~0.5ｍ/ｓ。因此一般确(que)定下限流量應(ying)保證介質流速(su)大于上述流速(su)。
當介質粘度、密(mì)度與常用介質(zhi)相差較大時，應(ying)進行雷🌂諾數計(jì)算。當發現渦街(jiē)流量計使用在(zai)低雷諾數（5×103~2×104）範圍(wei)内時🏃‍♂️，或希望渦(wo)街流🔆量計有較(jiào)大的量程比時(shi)💛，爲保證💃🏻測量的(de)精度，應對儀表(biao)系數進🔞行校正(zheng)。
　　爲了提高低雷(léi)諾數區域渦街(jiē)流量計的測量(liàng)精度，可通過實(shí)驗室對流量計(ji)的标定，獲得各(gè)個區域的儀表(biao)系數。标定🐉時，對(dui)🌂低雷諾數區域(yù)各點的流量進(jin)⛱️行标定，計算出(chu)各個區域的平(ping)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼均儀表系數，然(ran)後與正常的儀(yi)表系數相比，這(zhè)就是校正系數(shu)，将校正系數與(yu)雷諾數❤️一一對(dui)應。實際使用時(shí)，根據現場的實(shi)❌際參數計算出(chū)相應的雷諾數(shù)，并用内插法計(jì)🐪算出⁉️雷諾數對(dui)應的校正系數(shu)，從而實現對儀(yí)表系數的校正(zheng)。YＦ100系列渦街流量(liang)計在低雷諾數(shu)範圍内的校正(zhèng)系數如表2所示(shì)。
　　雷諾數影響的(de)校正一般有兩(liǎng)種方法。一是在(zai)流量計的♌二次(ci)✊儀表中進行，适(shi)用于渦街流量(liàng)計本身無校正(zhèng)能力的測量系(xì)統。二是在渦街(jie)流量傳感器（變(bian)送器）中進行，适(shi)🌈用于渦街流量(liàng)計本身有校正(zhèng)能力的測量系(xì)統。

　　當雷諾數大(da)于7.2×106，其對應的上(shàng)限流速一般氣(qi)體大于㊙️80ｍ/ｓ，液體🏃‍♀️大(da)于8ｍ/ｓ時，流量計會(huì)出現漏脈沖現(xiàn)象，即流速大于(yú)上限流速後❌，渦(wo)街流量計輸出(chu)的頻率與流速(sù)成正比的關系(xi)被破壞，且流速(su)越高，漏脈沖現(xian)象越嚴重，流量(liàng)計示值越低。
4管(guǎn)道内徑與渦街(jie)流量計測量管(guan)内徑不同時對(dui)儀表系數的💚影(ying)響
　　名義尺寸相(xiang)同的無縫鋼管(guǎn)，由于壁厚規格(gé)差異大💋，内徑💜也(yě)會産生較大差(chà)異，這使連接渦(wo)街流量計的管(guan)道内徑與渦⭕街(jie)流量計測量管(guan)内徑完全一緻(zhi)的并不多。
4.1管道(dào)内徑比測量管(guǎn)内徑大（3％以内）時(shi)的影響
　　在實際(ji)标定中發現，當(dāng)管道内徑比測(ce)量管内徑略大(da)🚶‍♀️時，流量示值穩(wen)定，儀表系數正(zhèng)常。雖然流體流(liu)過台階🌏時也有(you)二次流産生，但(dàn)因二次流存在(zài)的部件在測量(liàng)⁉️管之外，所以對(dui)流量計😘的影響(xiang)不明顯。
4.2管道内(nei)徑比測量管内(nei)徑小（3％以内）時的(de)影響
　　當流體以(yi)很高的流速從(cong)管道流經内徑(jìng)較大的測量管(guan)🥰時，由于慣性作(zuò)用，流束來不及(jí)膨脹，撞擊在旋(xuan)渦發生體上，引(yin)起二次流，使得(de)流量示值偏高(gao)。此誤差可通過(guo)修正系數FD進行(hang)修正：

4.3管道内徑(jìng)與測量管内徑(jìng)相差較大時的(de)影響
　　當二者相(xiang)差較大時，由于(yú)流體經過這種(zhǒng)突變造成的流(liu)體擾動使得渦(wō)街流量計的測(ce)量變得不再穩(wěn)定和可靠，造成(chéng)的誤差無法通(tong)過儀表系數的(de)修正來補償。此(ci)時，需要對原有(yǒu)管道進行改造(zao)，安裝同心💚異徑(jing)管，使之與流量(liàng)計測量管内徑(jing)相匹配，或按照(zhào)🈲管道尺寸定制(zhì)流量計。
5旋渦發(fā)生體阻流件尺(chǐ)寸的改變對儀(yi)表系數的影響(xiang)
　　在下列兩種情(qing)況下，旋渦發生(shēng)體阻流件的尺(chi)寸會發☔生改☎️變(biàn)。
1）旋渦發生體阻(zǔ)流件有堆積物(wu)
　　如果被測流體(ti)中存在黏性顆(kē)粒或夾雜着較(jiào)多纖維狀物質(zhi)時，則可能會堆(duī)積在旋渦發生(sheng)體阻流件上，使(shǐ)其幾何形狀和(hé)尺寸🏃🏻發生變化(hua)，因而儀表系數(shu)也會發生變化(hua)。據相關模拟試(shì)驗結果🔴，當阻流(liu)件上堆積物厚(hou)度爲0.01Ｄ時，附加誤(wu)差爲2％，堆積物厚(hou)度爲0.
2）旋渦發生(sheng)體阻流件有磨(mó)損
　　渦街流量計(jì)旋渦發生體阻(zǔ)流件的兩條棱(léng)邊正常情況下(xia)是銳利的，如果(guo)流體中含有固(gù)形物，長期使用(yong)後其銳緣很容(róng)易被磨損而變(biàn)成圓弧，由于阻(zǔ)流件幾何❗形狀(zhuàng)和尺寸發💛生變(bian)化👅，因而儀表系(xi)數也會發生變(bian)化。
　　一旦發現阻(zǔ)流件有堆積物(wu)時，應及時清除(chú)。當發現旋🚩渦👣發(fa)生體💛阻流件有(yǒu)磨損時，應對流(liu)量計的儀表系(xì)數進行重新标(biao)定，當磨損特别(bié)嚴重時，應考慮(lǜ)更換旋渦發生(sheng)體。
6結束語
　　以上(shang)就是一些影響(xiang)渦街流量計儀(yi)表系數變化的(de)因素，我們能⭐做(zuo)的就是注意這(zhè)些可能發生的(de)因素，并加以改(gai)💋善，盡✨量避♈免這(zhe)些現象的産生(sheng)，從而提高渦街(jie)流量計測量的(de)正确率。

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