摘(zhāi)要:爲研究管(guǎn)道振動對渦(wo)街流量計 測(cè)量的影響,以(yi)國内普遍使(shi)用的應力式(shi)渦街流量計(ji)爲研♈究對象(xiang).在氣體流量(liàng)管道振動試(shì)驗裝置上,流(liu)量範圍35m'/h~145m/h内,分(fen)别在不同管(guǎn)道振動加速(su)度(0.05g.0.Ig.0.2g.0.5g、1g)、頻率(40Hz、100Hz、200Hz)、垂直(zhí)和水平方向(xiang)上進行了一(yi)系列管道振(zhèn)動試驗。通過(guò)對不同管道(dào)振動情況下(xia)的渦街流量(liang)計儀表系數(shù)誤差分析發(fā)現，渦街儀😘表(biǎo)系數誤差随(suí)管道振動加(jia)速度的增加(jia)而變大,抗振(zhèn)性能較差;相(xiàng)同振😍動加速(su)度下,儀表系(xì)數誤差随流(liú)量增大有減(jiǎn)小趨勢,小💁流(liú)量下對管道(dao)振動尤爲敏(mǐn)感;同一振🌈動(dòng)加速度下,儀(yí)表系數誤差(chà)随管道🤞振動(dong)頻率增大而(er)減小🏃🏻;水平方(fang)向管道振動(dòng)較之垂直方(fāng)向儀表系數(shù)誤差更小,抗(kàng)振性能更好(hǎo)。
　　渦街流量計(ji)是一種基于(yú)流體振動原(yuan)理的流量計(jì)💋。目前已成爲(wei)💜管道中液體(tǐ)、氣體、蒸汽的(de)計量和工業(yè)過程🐪控制🌈中(zhōng)不🥵可缺少的(de)流量測量儀(yí)表1-2:o但是,渦街(jiē)流量計本質(zhi)上♋是流體🌈振(zhen)動型💃🏻流量計(jì),它對機械振(zhen)⭕動、流體的流(liú)動狀态㊙️特别(bié)敏感,不僅可(ke)以感受傳感(gan)器受到的渦(wo)街力，還可以(yǐ)感受到傳感(gan)器受到的其(qi)☁️他力，如管道(dao)振動、流體脈(mo)動以❌及流體(ti)的沖擊🐇力等(deng)3--4],這些幹擾勢(shì)必會對渦街(jie)🔞流量計的測(ce)量産生很大(da)的影響。
　　本文(wén)以國内應用(yòng)廣泛的應力(li)式渦街流量(liang)計爲研究對(dui)象,在氣😘體流(liú)量管道振動(dòng)試驗裝置上(shàng),相同流量範(fàn)圍内進行了(le)不同振😍動加(jia)速度的管道(dao)振動試驗。拟(nǐ)定渦街儀表(biǎo)系數誤差(除(chú)流量下限外(wài))小于3%作爲渦(wō)街流量計抗(kàng)管道振動的(de)标準,研究🏃‍♀️了(le)應力式💜渦街(jie)流量計在管(guǎn)道振動條件(jiàn)下的抗振性(xing)能，并分析了(le)不同管道🈲振(zhen)動頻率、振動(dòng)方向對渦街(jiē)流量計測量(liàng)的影✔️響，試驗(yàn)結果對🈲應力(li)式渦街流量(liang)計具有普遍(bian)意義。
1試驗裝(zhuāng)置
　　圖1爲氣體(ti)流量管道振(zhen)動試驗裝置(zhì)結構圖。爲避(bì)免氣🤞體🔴壓力(li)波動,1先将大(da)氣中的空氣(qì)壓縮打人2中(zhōng)，經3冷卻除濕(shi)🔴後,得到的純(chun)淨氣體先後(hou)流經4、5.7.10後,通向(xiàng)大氣。流量校(xiào)準采用标準(zhun)表法,即由 标(biao)準渦輪流量(liang)計 測得的流(liú)量、表前壓力(li)以及被測渦(wō)街流量計的(de)表前⛷️壓🌍力,即(jí)可🤩換算得到(dào)被測渦街流(liú)量計常壓下(xia)的🔴體積流量(liang)(管路中氣體(ti)溫度變化很(hěn)小忽略不計(ji))。研究對象10選(xuan)用國内普遍(biàn)使用的應力(lì)式渦街流量(liàng)計,内徑爲50mm,流(liu)量範圍36m3/h~320m3/h;标準(zhun)表 渦輪流量(liàng)計 精度爲1%,内(nei)徑50mm,流量範圍(wei)5m3/h~100m3/h;壓力變送器(qi)精度均爲2%0。

　　管(guǎn)道振動試驗(yan)設備由11、12組成(chéng),實物見圖2。11爲(wèi)激振設備由(yóu)振動台🔅體💞和(hé)控制器組成(chéng),具有調頻(1Hz~400Hz)定(dìng)加速度(<20g)/振幅(fu)、輸出正弦類(lei)波形等功能(neng)，從而使不同(tong)加速度和頻(pin)率下的振動(dong)試驗得以實(shí)現。12爲測振設(she)備采用壓電(dian)式加速度傳(chuan)感器正确測(ce)量渦街流量(liàng)計所在處管(guǎn)道振動狀态(tai)。由于振動台(tái)爲單自由度(dù)，僅能産生💁垂(chui)直方向(圖1中(zhōng)♍Y方向)管道振(zhèn)動,爲了實現(xian)水平方向(X方(fang)向)管道振動(dong),将渦街流量(liàng)計旋轉90°水平(ping)安裝[如圖♈2(b)],此(cǐ)時,振動台再(zai)工作時其振(zhen)動方向相對(duì)于渦街流量(liang)計即實🈲現了(le)如圖1所示的(de)X方向。當管道(dào)振動時爲避(bi)免對标準表(biao)産生影響,在(zai)渦街流量計(jì)上遊2.5m(50D)處加裝(zhuang)軟管消除機(ji)械振動。
　　整套(tào)試驗裝置由(you)計算機系統(tǒng)實時控制處(chu)理,對氣.動調(diào)💋節閥采用PID調(diao)節确保流量(liang)穩定,對渦街(jiē)、渦輪流量計(ji)⛱️以及壓力變(biàn)送器的輸出(chu)信号均由計(jì)算機系統進(jin)行采集及數(shù)據分析。

2試驗(yàn)結果與分析(xi)
　　在圖1試驗裝(zhuāng)置上,流量35m3/h~145m'/h(裝(zhuāng)置所能達到(dao)的常壓下的(de)最😍大流量)内(nèi)⭐,分别在未施(shi)加和施加振(zhèn)動施加不同(tong)振動加速🐆度(du)頻率、方向的(de)情況下,對渦(wō)街流量計進(jìn)行了管道振(zhen)動💋試驗,對試(shì)驗結🈲果予以(yi)分析。
2.1未施加(jiā)管道振動的(de)試驗
　　在無管(guan)道振動情況(kuang)下,對渦街流(liu)量計進行了(le)5點實流試驗(yàn),數據💛如表1。每(mei)個流量點每(měi)次檢定時間(jiān)爲30s,重🐅複性、平(ping)均儀表系數(shu)和線性度均(jun1)按照速度式(shi)流量計檢定(dìng)規程[12]中的公(gōng)式計算。試驗(yan)研究的應力(li)式渦街流量(liang)計 精度爲1級(ji)。

2.2不同管道振(zhèn)動加速度的(de)試驗
　　爲考察(cha)應力式渦街(jiē)流量計對管(guan)道振動加速(su)度的⛷️抗振性(xing)能,在垂直振(zhen)動方向、振動(dòng)頻率爲100Hz、振動(dong)加速度0.05g~1g情況(kuàng)下，進行✊了流(liu)量試驗。将得(de)到的5組試驗(yàn)數據,繪制出(chu)相應的儀表(biao)系數随流✉️量(liang)變化曲線如(ru)圖3所示。可見(jiàn),當施加管道(dào)振動後,渦街(jie)流量計儀表(biǎo)系數随流量(liang)及振動加速(sù)度的不同變(bian)化很大。爲了(le)與無管道振(zhen)動時作比較(jiào),圖4給出了不(bu)同振動加速(su)度下的儀表(biao)系🔆數相對于(yu)無管道振動(dòng)時平均儀表(biǎo)系數的誤差(chà)曲線。

　　由圖4可(kě)知,-方面，同一(yi)振動加速度(du)下不同流量(liàng)點對渦街流(liú)🆚量計測量影(yǐng)響的程度不(bú)同。小流量時(shí)受管道振動(dong)影響劇烈，輸(shū)出脈沖即爲(wèi)管道振動頻(pin)率,如圖335m3/h處儀(yi)表系數⚽集中(zhong)在一點。随着(zhe)流量增加，渦(wo)街流量計受(shòu)管🧑🏽‍🤝‍🧑🏻道振動影(yǐng)響根據振動(dong)加速度的不(bu)同可🆚分爲三(san)種:(1)管道振動(dong)加速度爲0.05g、0.1g、0.2g時(shí),儀表系數誤(wù)差随💘流量增(zeng)加而減小直(zhi)至爲零;(2)管道(dao)振動加速度(du)爲0.5g時,儀表系(xi)數誤差随🚶流(liu)量增加先變(biàn)大🔅後減小但(dan)未減至零;(3)管(guǎn)道振動加速(sù)🌈度爲1g時,儀表(biao)系數誤差随(sui)流量增加而(er)變大最後趨(qu)于平穩。出現(xiàn)上述現象的(de)❌原因在于,應(ying)力式渦街流(liú)量計是利用(yòng)壓電探頭交(jiao)替地👅作用在(zài)其上的升力(lì)的檢測、獲得(de)渦街頻率的(de)，而升力與被(bèi)測流體的密(mì)度和流速平(píng)方成正比。小(xiao)流量時升力(lì)幅值小，易受(shòu)管道振動幹(gan)擾、有用信号(hào)被淹沒,隻能(neng)檢測到振動(dong)信号,故儀表(biǎo)系數集中在(zai)一點。随着流(liu)量增加，升力(li)幅值成平👨‍❤️‍👨方(fāng)倍增長，而管(guǎn)道振🔴動加速(su)度不變即振(zhen)動幅值不變(bian),故壓電探頭(tóu)檢測🌍到的混(hun)合信㊙️号中渦(wo)街有用信号(hao)逐漸顯露出(chu)來。當管道振(zhèn)動加速度爲(wèi)第(1)種情況時(shí),渦街📐信号幅(fú)值随流量增(zēng)加而迅速增(zēng)強,最終💞抑制(zhì)振動信号使(shi)儀表系數誤(wù)差減小至零(líng);當管道振動(dòng)加☂️速度爲第(di)(2)種情況時,由(you)于振㊙️動信号(hào)幅值較強❤️,渦(wo)街信号随流(liú)量增加雖然(ran)有大幅提升(shēng)，但仍無法完(wan)全有效地抑(yi)制振動信号(hao),儀表系數誤(wu)差有減小但(dan)不能.減至零(líng);但當管道振(zhen)動🔴加速度爲(wei)第(3)種情況時(shí),由于振動幹(gan)擾幅值遠大(da)于渦街信号(hào)幅值,所以儀(yí)表系數誤差(cha)很大,但是，渦(wō)街信号幅值(zhi)🔴随流量增加(jiā)成平方倍增(zēng)長仍會對管(guǎn)道振動信号(hao)起到♻️一定🏃抑(yì)制作用，所以(yǐ)儀表🐉系數誤(wù)差最後趨于(yú)平穩。
　　另一方(fāng)面,除流量下(xià)限外,相同流(liu)量下渦街流(liu)量計儀表系(xì)數🈲誤差随振(zhen)動加速度的(de)增加而增大(da),這是由于振(zhèn)動加速度的(de)🏃‍♂️增加導緻振(zhen)動幹擾幅值(zhí)變大，對渦街(jiē)🌈流量計信号(hao)輸出必然造(zao)成惡劣的影(ying)響。
　　按照前文(wén)拟定的管道(dao)抗振标準,此(ci)應力式渦街(jiē)流量♌計⁉️在管(guan)♌道🔆振動頻率(lǜ)爲100Hz時,垂直方(fang)向抗振加速(sù)度👄僅爲0.05g。
2.3不同(tóng)管道振動頻(pin)率的試驗
　　爲(wei)了研究管道(dao)振動頻率變(bian)化對渦街流(liú)量計測量的(de)👌影響,将頻率(lǜ)分别調整爲(wei)40Hz、200Hz後,重新進行(hang)了2.2試驗,得到(dao)了圖5所示不(bú)同振動加速(su)度下儀表系(xì)數誤差變化(hua)曲線👌。
　　将圖4.5作(zuò)對比發現，無(wú)論管道振動(dòng)頻率如何變(bian)化,在同🧑🏾‍🤝‍🧑🏼一振(zhèn)動加速度下(xia),儀表系數誤(wu)差随流量變(bian)化的趨勢類(lèi)似❌。但是,當管(guan)🚩道振動頻率(lǜ)變化時,相同(tóng)振動加速度(dù)下渦街流量(liang)計🥰儀表系數(shù)誤差會随管(guǎn)道振動頻率(lü)增大而減小(xiao)⭐。這是因爲,一(yī)-方面渦街流(liú)量計信号處(chù)理電路中含(han)有放大和低(di)通濾波環節(jie),對40Hz振動幹擾(rao)無法濾除且(qie)有放大功能(neng)。另一方面,由(you)于渦✊街流量(liang)計☁️輸出脈沖(chong)與流速成正(zheng)比、檢測旋渦(wo)的升力與流(liú)速平方和被(bèi)測流體的密(mì)度成正比,所(suǒ)以在㊙️小流量(liang)時,渦街流量(liang)傳感器信号(hao)頻率低且幅(fu)值小，受低頻(pin)的管道振㊙️動(dòng)幹擾影響嚴(yán)重,輸出脈沖(chong)誤差💃🏻大;随着(zhe)流量㊙️增加,渦(wo)街流量傳感(gǎn)器信号頻率(lü)變大且幅值(zhi)增強,受低頻(pín)的管道振動(dong)幹擾影響減(jiǎn)弱,輸出脈沖(chong)也👅随之誤差(chà)變小。

　　綜合圖(tu)4、5可知,對于應(ying)力式渦街流(liú)量計來說,垂(chui)直方向上的(de)抗振性能均(jun)較差。當管道(dao)振動頻率爲(wèi)40Hz、100Hz時,抗🔱管道振(zhen)動加速度爲(wei)0.05g;當管道振動(dong)頻率爲200Hz時,抗(kàng)管道振動加(jiā)速度爲0.1g。
2.4不同(tóng)管道振動方(fang)向的試驗
　　爲(wèi)了比較不同(tóng)方向管道振(zhèn)動對渦街流(liu)量計測量💜的(de)影📐響,在水🌈平(píng)方向管道振(zhen)動條件下,重(zhong)新進行試驗(yan),得到了管道(dào)🌈振動頻率分(fen)别爲40Hz、100Hz、200Hz,振動加(jiā)速度分别🌈爲(wèi)0.05g.0.1g.0.2g0.5g、1g時,渦街儀表(biǎo)系數誤差随(sui)流量變化的(de)曲線,如圖6所(suo)示。

　　通過水平(ping)方向管道振(zhèn)動與垂直方(fang)向試驗結果(guǒ)作比🔴較,發現(xiàn)兩種情況下(xia),管道振動頻(pin)率和振動加(jia)速♍度對儀表(biao)⁉️系數誤差的(de)影🐇響趨勢類(lèi)似;但是,水方(fang)向🌂較之垂直(zhi)方向儀表系(xì)數誤差更小(xiao),抗振性能更(geng)好。依據拟定(ding)的抗振标♈準(zhǔn),将此應力式(shì)渦街流量計(ji)在❌不同振動(dòng)方向上，抗管(guan)道振動性能(neng)小結如表2。

3結論(lùn)
　　爲研究管道(dao)振動對渦街(jie)流量計測量(liang)的影響，利用(yong)氣🚩體流量管(guǎn)⭐道振動試驗(yan)裝置,在相同(tóng)流量範圍内(nei),分别在不同(tóng)管道振動加(jia)速度頻率方(fāng)向上對應力(lì)式渦街流量(liang)計進行振動(dong)試驗研究,得(de)♻️到以下結論(lun)💘:
(1)渦街流量計(jì)儀表系數誤(wu)差随管道振(zhen)動加速度的(de)🍓增🔴加而變大(da),整體抗振性(xing)能較差，以管(guan)道振動頻率(lü)💜100Hz爲例,垂直方(fang)向抗振📱加速(su)🔞度爲0.05g,水平方(fāng)向抗振加速(su)度爲0.2g。
(2)在相同(tong)管道振動加(jiā)速度條件下(xià),無論振動頻(pin)率如何變化(huà),渦街流量計(jì)儀表系數誤(wu)差随流量增(zēng)大有減小趨(qu)勢⁉️,小流量下(xià)受管道振動(dòng)影響最大。
(3)在(zài)相同管道振(zhèn)動加速度條(tiáo)件下,渦街流(liú)量計儀表系(xì)數誤🐅差随管(guǎn)道振動頻率(lü)的增大而減(jiǎn)小。
(4)水平管道(dào)振動方向較(jiao)之垂直方向(xiang)，渦街流量計(jì)儀表系🌍數誤(wu)差更小,抗振(zhèn)性能更好。

以(yǐ)上内容源于(yú)網絡，如有侵(qīn)權聯系即删(shan)除!