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　　摘要渦街流量計儀表系數(shù)變化的因素主要有溫度、雷諾數(shù)、管徑差異、旋渦發(fā)生體阻流件尺寸的改變，通過對以上因素進行詳細分析，給出解決措施。
0引言
　　渦街流量計是根據(jù)卡門渦街原理研制成的一種流體振蕩式流量測量儀表。由于其具有精度高、測量量程寬、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、可靠性好，其輸出的脈沖頻率信號與流量測量值成正比、無零點漂移，且脈沖頻率信號不受流體組分、密度、壓力、溫度的影響，廣泛應用于各種氣體、液體及蒸汽介質(zhì)流量的測量。但在實際使用中，由于各種因素的影響，會使其儀表系數(shù)發(fā)生變化。
1工作原理
　　在流體中安放旋渦發(fā)生體，流體在旋渦發(fā)生體下游兩側(cè)交替地分離釋放出兩列有規(guī)律的交替排列的旋渦，在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)，該旋渦的頻率與旋渦發(fā)生體的幾何尺寸、管道的幾何尺寸有關(guān)，旋渦的頻率正比與流量，此頻率可由探頭檢出。
f=Sr×v/b（1）
　　式中：b為阻流件的寬度，ｍ；v為經(jīng)流量計的流體平均流速，ｍ/ｓ；f為旋渦的頻率，Hｚ；Sr為斯特羅哈爾數(shù)。
渦街流量計一段時間內(nèi)輸出的脈沖數(shù)與流過流體的體積量之比，稱為儀表系數(shù)，用K來表示：
K=N/Q（2）
式中：K為儀表系數(shù)，（ｍ3）-1；N為體積總量對應的脈沖數(shù)；Q為體積總量，ｍ3。
當渦街流量計用來測量瞬時流量時：
qv=f×3600/K（3）
K=f×3600/qv（4）
式中：qv為體積流量值，ｍ3/h。
　　由以上公式可知，儀表系數(shù)K一但發(fā)生變化，將直接影響到流量測量的正確率。儀表系數(shù)K一般由實驗室通過氣體或液體實標得到，但渦街流量計在現(xiàn)場使用時，由于各種因素的影響，其儀表系數(shù)也會相應的發(fā)生變化。為了提高流量測量的正確率，有必要對引起儀表系數(shù)變化的因素進行分析并提出解決措施。
2溫度對渦街流量計儀表系數(shù)的影響
　　流體溫度變化通過兩個因素對渦街流量計的儀表系數(shù)產(chǎn)生影響。一是溫度變化后，旋渦發(fā)生體阻流件的寬度b也會相應變化，流體以相同流速經(jīng)過旋渦發(fā)生體時，其輸出的頻率也會相應的增加或降低；二是溫度變化后，渦街流量計的管道內(nèi)徑也有變化，其截面積會相應的增大或減小，當相同體積的流體流過流量計時，流速會降低或增加。
上述變化可通過數(shù)學方法進行分析。流速與渦街流量計管道內(nèi)徑的關(guān)系為：

　　由于b的增量與溫度成正比，D的增量也與溫度成正比，所以儀表系數(shù)K與溫度增量的三次方成反比。溫度對儀表系數(shù)的影響可通過以下公式進行修正：

　　式中：Kt為流體溫度為t時的儀表系數(shù)，（ｍ3）-1；K0為流量計標定時t0時的平均儀表系數(shù)，（ｍ3）-1；βD為流量計測量管材質(zhì)線膨脹系數(shù)，℃-1；βb為旋渦發(fā)生體材質(zhì)線膨脹系數(shù)，℃-1；t為流量計工作時溫度，℃；t0為流量計標定時溫度，℃。
當流量計測量管與旋渦發(fā)生體材質(zhì)相同時，即
βD=βb=β，上式變?yōu)椋?br /> Kt=［1-3β（t-t0）］K0（7）
　　國產(chǎn)流量計一般采用不銹鋼材質(zhì)制造，其線膨脹系數(shù)約在17×10-6/℃左右，表1給出了流量計采用不銹鋼材質(zhì)在不同溫度下系數(shù)的變化。

　　由表1可以看出，當流體溫度大于100℃時，儀表系數(shù)的變化是可觀的，當渦街流量計是用來測量飽和蒸汽（170℃）和過熱蒸汽（280℃）時，由于儀表系數(shù)變化引起的誤差將大大降低測量的精度。
　　解決此問題的方法一是按照流體的實際溫度重新計算儀表系數(shù)，二是用于測量飽和蒸汽和過熱蒸汽等溫度過高的流體時，用實際流體（蒸汽）的溫度來進行儀表系數(shù)的標定。
3雷諾數(shù)對渦街流量計儀表系數(shù)的影響
　　渦街流量計的斯特羅哈爾數(shù)（Sr）是管道雷諾數(shù)（Re）的函數(shù)，Sr是通過試驗確定的無因次數(shù)，其與Re的關(guān)系如圖1所示。
　　由圖1可知，只有當Re達到一定數(shù)值時，即Re在2×104~7.2×106，Sr才能進入其恒定范圍，曲線的平直部分對應渦街流量計的正常測量流量的范圍，在此范圍內(nèi)，Sr基本不變，渦街頻率與流速成正比，此時，只要確定旋渦發(fā)生體和管道的幾何尺寸，儀表系數(shù)就不會發(fā)生改變。

　　當Re小于5×103時，渦街頻率將不能發(fā)生或不能穩(wěn)定的發(fā)生。此范圍就不適合進行流量測量了。
　　當Re在5×103~2×104范圍內(nèi)時，渦街頻率也能穩(wěn)定的發(fā)生，但Sr增大了，儀表系數(shù)也相應增大，從而影響了測量的精度。此時，需對儀表系數(shù)進行校正才能保證測量的精度。
　　由以上分析可知，正確的使用流量計，要正確地確定流量計的下限流量范圍，下限雷諾數(shù)一般為2×104，其對應的下限流速一般氣體為4~5ｍ/ｓ，液體為0.4~0.5ｍ/ｓ。因此一般確定下限流量應保證介質(zhì)流速大于上述流速。
當介質(zhì)粘度、密度與常用介質(zhì)相差較大時，應進行雷諾數(shù)計算。當發(fā)現(xiàn)渦街流量計使用在低雷諾數(shù)（5×103~2×104）范圍內(nèi)時，或希望渦街流量計有較大的量程比時，為保證測量的精度，應對儀表系數(shù)進行校正。
　　為了提高低雷諾數(shù)區(qū)域渦街流量計的測量精度，可通過實驗室對流量計的標定，獲得各個區(qū)域的儀表系數(shù)。標定時，對低雷諾數(shù)區(qū)域各點的流量進行標定，計算出各個區(qū)域的平均儀表系數(shù)，然后與正常的儀表系數(shù)相比，這就是校正系數(shù)，將校正系數(shù)與雷諾數(shù)一一對應。實際使用時，根據(jù)現(xiàn)場的實際參數(shù)計算出相應的雷諾數(shù)，并用內(nèi)插法計算出雷諾數(shù)對應的校正系數(shù)，從而實現(xiàn)對儀表系數(shù)的校正。YＦ100系列渦街流量計在低雷諾數(shù)范圍內(nèi)的校正系數(shù)如表2所示。
　　雷諾數(shù)影響的校正一般有兩種方法。一是在流量計的二次儀表中進行，適用于渦街流量計本身無校正能力的測量系統(tǒng)。二是在渦街流量傳感器（變送器）中進行，適用于渦街流量計本身有校正能力的測量系統(tǒng)。

　　當雷諾數(shù)大于7.2×106，其對應的上限流速一般氣體大于80ｍ/ｓ，液體大于8ｍ/ｓ時，流量計會出現(xiàn)漏脈沖現(xiàn)象，即流速大于上限流速后，渦街流量計輸出的頻率與流速成正比的關(guān)系被破壞，且流速越高，漏脈沖現(xiàn)象越嚴重，流量計示值越低。
4管道內(nèi)徑與渦街流量計測量管內(nèi)徑不同時對儀表系數(shù)的影響
　　名義尺寸相同的無縫鋼管，由于壁厚規(guī)格差異大，內(nèi)徑也會產(chǎn)生較大差異，這使連接渦街流量計的管道內(nèi)徑與渦街流量計測量管內(nèi)徑完全一致的并不多。
4.1管道內(nèi)徑比測量管內(nèi)徑大（3％以內(nèi)）時的影響
　　在實際標定中發(fā)現(xiàn)，當管道內(nèi)徑比測量管內(nèi)徑略大時，流量示值穩(wěn)定，儀表系數(shù)正常。雖然流體流過臺階時也有二次流產(chǎn)生，但因二次流存在的部件在測量管之外，所以對流量計的影響不明顯。
4.2管道內(nèi)徑比測量管內(nèi)徑�。�3％以內(nèi)）時的影響
　　當流體以很高的流速從管道流經(jīng)內(nèi)徑較大的測量管時，由于慣性作用，流束來不及膨脹，撞擊在旋渦發(fā)生體上，引起二次流，使得流量示值偏高。此誤差可通過修正系數(shù)FD進行修正：

4.3管道內(nèi)徑與測量管內(nèi)徑相差較大時的影響
　　當二者相差較大時，由于流體經(jīng)過這種突變造成的流體擾動使得渦街流量計的測量變得不再穩(wěn)定和可靠，造成的誤差無法通過儀表系數(shù)的修正來補償。此時，需要對原有管道進行改造，安裝同心異徑管，使之與流量計測量管內(nèi)徑相匹配，或按照管道尺寸定制流量計。
5旋渦發(fā)生體阻流件尺寸的改變對儀表系數(shù)的影響
　　在下列兩種情況下，旋渦發(fā)生體阻流件的尺寸會發(fā)生改變。
1）旋渦發(fā)生體阻流件有堆積物
　　如果被測流體中存在黏性顆粒或夾雜著較多纖維狀物質(zhì)時，則可能會堆積在旋渦發(fā)生體阻流件上，使其幾何形狀和尺寸發(fā)生變化，因而儀表系數(shù)也會發(fā)生變化。據(jù)相關(guān)模擬試驗結(jié)果，當阻流件上堆積物厚度為0.01Ｄ時，附加誤差為2％，堆積物厚度為0.
2）旋渦發(fā)生體阻流件有磨損
　　渦街流量計旋渦發(fā)生體阻流件的兩條棱邊正常情況下是銳利的，如果流體中含有固形物，長期使用后其銳緣很容易被磨損而變成圓弧，由于阻流件幾何形狀和尺寸發(fā)生變化，因而儀表系數(shù)也會發(fā)生變化。
　　一旦發(fā)現(xiàn)阻流件有堆積物時，應及時清除。當發(fā)現(xiàn)旋渦發(fā)生體阻流件有磨損時，應對流量計的儀表系數(shù)進行重新標定，當磨損特別嚴重時，應考慮更換旋渦發(fā)生體。
6結(jié)束語
　　以上就是一些影響渦街流量計儀表系數(shù)變化的因素，我們能做的就是注意這些可能發(fā)生的因素，并加以改善，盡量避免這些現(xiàn)象的產(chǎn)生，從而提高渦街流量計測量的正確率。

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