摘(zhai)　要:近(jin)年來(lai),渦街(jie)流量(liang)計 被(bei)廣泛(fan)地應(ying)用于(yu)石油(you)、化工(gong)、輕工(gong)、冶金(jin)和電(dian)力企(qi)業中(zhong),用于(yu)測量(liang)液體(ti)、氣體(ti)、蒸汽(qi)、低溫(wen)和各(ge)種腐(fu)蝕性(xing)介質(zhi)。有很(hen)多的(de)資🚩料(liao)對渦(wo)街流(liu)量計(ji)的誤(wu)差進(jin)行分(fen)析,但(dan)很少(shao)有涉(she)及到(dao)溫度(du)⭐對其(qi)準确(que)度的(de)影響(xiang)。通過(guo)對渦(wo)街流(liu)量🚶‍♀️計(ji)的結(jie)構和(he)原理(li)介紹(shao),經過(guo)分析(xi),推導(dao)出了(le)渦街(jie)流量(liang)計儀(yi)表系(xi)數受(shou)溫度(du)的影(ying)響,及(ji)其實(shi)際溫(wen)度下(xia)的修(xiu)正🌈公(gong)式。
　　 流(liu)量計(ji) 出廠(chang)校驗(yan)及其(qi)檢定(ding)工作(zuo)是在(zai)實驗(yan)室參(can)考條(tiao)件下(xia)進⭕行(hang)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻的,但(dan)一般(ban)來說(shuo)現場(chang)使用(yong)條件(jian)都與(yu)實驗(yan)室的(de)參考(kao)條件(jian)有很(hen)大的(de)偏離(li)🐅,這些(xie)工作(zuo)條件(jian)的偏(pian)離到(dao)底會(hui)帶來(lai)大多(duo)的附(fu)加誤(wu)差至(zhi)今在(zai)标準(zhun)及生(sheng)産廠(chang)家資(zi)料中(zhong)尚不(bu)明确(que)。本文(wen)結合(he)渦街(jie)流量(liang)計的(de)實際(ji)應用(yong)情況(kuang),爲了(le)使檢(jian)定和(he)⁉️計量(liang)工作(zuo)更科(ke)學,就(jiu)溫度(du)對渦(wo)街流(liu)量計(ji)儀表(biao)系數(shu)的影(ying)響進(jin)行探(tan)讨。
1　渦(wo)街流(liu)量計(ji)工作(zuo)原理(li)
　　在流(liu)體中(zhong)設置(zhi)漩渦(wo)發生(sheng)體(阻(zu)流體(ti)),從漩(xuan)渦發(fa)生體(ti)兩側(ce)交替(ti)産生(sheng)有規(gui)則的(de)漩渦(wo),這種(zhong)漩渦(wo)成爲(wei)卡曼(man)渦街(jie),如圖(tu)👌1所示(shi)。

　　漩渦(wo)列在(zai)漩渦(wo)發生(sheng)體下(xia)遊非(fei)對稱(cheng)地排(pai)列。設(she)漩渦(wo)的👌發(fa)生頻(pin)👣率爲(wei)f,則被(bei)測介(jie)質流(liu)的平(ping)均速(su)度爲(wei)U,漩渦(wo)發生(sheng)體迎(ying)面寬(kuan)🚩度爲(wei)d,表體(ti)🤞通徑(jing)爲D。根(gen)據卡(ka)曼渦(wo)街原(yuan)理,有(you)如下(xia)關系(xi)式:
f=SrU1/d=SrU/md?????????? ?(1)
式(shi)中:U1———漩(xuan)渦發(fa)生體(ti)兩側(ce)平均(jun)流速(su),m/s;
Sr———斯特(te)勞哈(ha)爾數(shu);
m———漩渦(wo)發生(sheng)體兩(liang)側弓(gong)形面(mian)積與(yu)管道(dao)橫截(jie)


式中(zhong):K———流量(liang)計的(de)儀表(biao)系數(shu),脈沖(chong)數/m 3。
　　K除(chu)了與(yu)漩渦(wo)發生(sheng)體、管(guan)道的(de)幾何(he)尺寸(cun)有關(guan)外,還(hai)與斯(si)特勞(lao)‼️哈🙇‍♀️爾(er)數有(you)關。圖(tu)2所示(shi)爲圓(yuan)柱狀(zhuang)漩渦(wo)發生(sheng)體的(de)斯特(te)勞哈(ha)爾數(shu)與管(guan)道雷(lei)諾數(shu)的關(guan)系。

　　由圖(tu)2可見(jian),在ReD= 2× 104～ 7× 106範(fan)圍内(nei),Sr可視(shi)爲常(chang)數,這(zhe)也是(shi)儀表(biao)正常(chang)工作(zuo)的範(fan)圍。
　　由(you)以上(shang)推理(li)可見(jian),渦街(jie)流量(liang)計輸(shu)出的(de)脈沖(chong)頻率(lü)信号(hao)不🌈受(shou)流體(ti)🆚物性(xing)和組(zu)分變(bian)化的(de)影響(xiang),即儀(yi)表系(xi)數在(zai)一🍓定(ding)雷諾(nuo)數範(fan)圍内(nei)僅與(yu)漩渦(wo)發生(sheng)體及(ji)管道(dao)的形(xing)狀尺(chi)寸等(deng)有關(guan)。
2　結構(gou)
　　渦街(jie)流量(liang)計由(you)傳感(gan)器和(he)轉換(huan)器兩(liang)部分(fen)組成(cheng),傳感(gan)器包(bao)括♻️漩(xuan)渦發(fa)生體(ti)、檢測(ce)元件(jian)、儀表(biao)表體(ti)等;轉(zhuan)換器(qi)☀️包括(kuo)前置(zhi)放大(da)器、濾(lü)波整(zheng)形電(dian)路、D/A轉(zhuan)換電(dian)路、輸(shu)出接(jie)口電(dian)路、端(duan)子、支(zhi)🈲架和(he)防護(hu)罩等(deng)。近年(nian)來智(zhi)能式(shi)流量(liang)計還(hai)把微(wei)處理(li)器、顯(xian)示通(tong)訊及(ji)其他(ta)功能(neng)模塊(kuai)也裝(zhuang)在轉(zhuan)換器(qi)内。
　　漩(xuan)渦發(fa)生體(ti)是檢(jian)測器(qi)的主(zhu)要部(bu)件,它(ta)與儀(yi)表的(de)流量(liang)特性(xing)密♊切(qie)🔴相關(guan),本文(wen)主要(yao)讨論(lun)溫度(du)的變(bian)化對(dui)它尺(chi)寸的(de)影響(xiang)。當然(ran)生♈産(chan)廠家(jia)爲了(le)避免(mian)由渦(wo)街發(fa)生體(ti)帶入(ru)的誤(wu)差,對(dui)渦街(jie)發生(sheng)體提(ti)出了(le)很高(gao)的要(yao)求,如(ru):能産(chan)生強(qiang)烈的(de)渦街(jie),信号(hao)的信(xin)噪比(bi)高;形(xing)狀和(he)結構(gou)簡單(dan),便于(yu)加工(gong)和提(ti)高其(qi)尺寸(cun)的精(jing)度,以(yi)及各(ge)種檢(jian)測元(yuan)件的(de)🛀🏻安裝(zhuang)和組(zu)合;材(cai)質應(ying)滿足(zu)流體(ti)性質(zhi)的要(yao)求,耐(nai)腐蝕(shi),耐磨(mo)蝕,耐(nai)溫度(du)變化(hua)等。當(dang)然其(qi)他的(de)部件(jian)如檢(jian)測元(yuan)件、D/A轉(zhuan)換電(dian)路等(deng)也會(hui)影響(xiang)☎️渦街(jie)流量(liang)計的(de)精度(du),但🐇這(zhe)種影(ying)響可(ke)以在(zai)軟件(jian)中補(bu)償或(huo)者是(shi)目🏒前(qian)的技(ji)術局(ju)限。有(you)關此(ci)方面(mian)的論(lun)文很(hen)多🔅,在(zai)此不(bu)再贅(zhui)述。本(ben)文着(zhe)重讨(tao)論的(de)是有(you)♻️溫度(du)的變(bian)化影(ying)響漩(xuan)渦發(fa)生體(ti)尺寸(cun)的變(bian)化和(he)表體(ti)内徑(jing)的變(bian)化,以(yi)及由(you)此帶(dai)來的(de)誤差(cha)。
3　誤差(cha)分析(xi)
　　由(7)式(shi)可知(zhi),這是(shi)K在标(biao)準狀(zhuang)況下(xia)的表(biao)達式(shi),在工(gong)作條(tiao)件下(xia),由于(yu)溫度(du)發生(sheng)了變(bian)化,由(you)此引(yin)起K的(de)表達(da)式的(de)變化(hua)。
将(7)是(shi)變形(xing)得:

　　如(ru)果對(dui)(9)式求(qiu)D和d的(de)偏導(dao)數得(de)到的(de)數學(xue)表達(da)式是(shi)相當(dang)複雜(za)🏃‍♀️的,這(zhe)裏複(fu)雜的(de)原因(yin)是由(you)于m的(de)表達(da)式過(guo)于複(fu)雜🤞。在(zai)求m的(de)表達(da)式時(shi),用⁉️了(le)精确(que)的計(ji)算方(fang)法,如(ru)圖✍️3所(suo)示。将(jiang)漩渦(wo)發生(sheng)體看(kan)作是(shi)兩個(ge)扇形(xing)🔴(扇形(xing)OEF和扇(shan)形OHG)和(he)兩個(ge)三角(jiao)形(△EOH和(he)△FOG)的面(mian)積之(zhi)和。

　　爲(wei)了簡(jian)化計(ji)算,在(zai)這裏(li)做個(ge)近似(si):把漩(xuan)渦發(fa)生體(ti)看作(zuo)是個(ge)矩形(xing)ABCD,由圖(tu)知道(dao)寬爲(wei)d,長爲(wei)D,所以(yi)漩渦(wo)發生(sheng)體的(de)面積(ji):S體=d·D??????? (11)

　　由(you)于把(ba)漩渦(wo)發生(sheng)體看(kan)作爲(wei)是個(ge)矩形(xing)(寬爲(wei)d,長爲(wei)D),其面(mian)積比(bi)實際(ji)要大(da),m則比(bi)事件(jian)要小(xiao),所以(yi)要對(dui)m進行(hang)修正(zheng),經查(cha)閱有(you)關📱資(zi)料,發(fa)現大(da)多數(shu)的資(zi)料都(dou)把4π修(xiu)正✏️爲(wei)1.25,代入(ru)(12)式,得(de)到:


　　可(ke)見,當(dang)使用(yong)溫度(du)和檢(jian)定溫(wen)度相(xiang)差較(jiao)大時(shi),溫度(du)對🈚儀(yi)表系(xi)數的(de)影響(xiang)是比(bi)較明(ming)顯的(de),應該(gai)加以(yi)考慮(lü)。
4　結束(shu)語
　　渦(wo)街流(liu)量計(ji)目前(qian)在國(guo)内應(ying)用越(yue)來越(yue)廣泛(fan),但其(qi)使用(yong)介💚質(zhi)的👣溫(wen)度差(cha)别很(hen)大,如(ru)有的(de)測量(liang)原油(you),有的(de)測量(liang)蒸汽(qi)以及(ji)過熱(re)蒸💚汽(qi)等,有(you)的使(shi)用在(zai)低溫(wen)環境(jing),有的(de)使用(yong)在高(gao)溫環(huan)境,如(ru)果在(zai)應用(yong)過程(cheng)中忽(hu)略的(de)溫度(du)對儀(yi)表系(xi)數的(de)影響(xiang),會産(chan)生很(hen)大的(de)計量(liang)誤差(cha),在㊙️實(shi)際工(gong)作中(zhong)⛷️不應(ying)該忽(hu)略✔️這(zhe)個因(yin)素影(ying)響,在(zai)使用(yong)中🏃應(ying)該使(shi)用以(yi)🔞上推(tui)導公(gong)式進(jin)行修(xiu)正。

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