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摘 要： 針對渦街流量計安裝中應注意的幾個問題進行了闡述，爲(wèi)更好地安裝渦街流(liú)量計提供了一些指導，同時對渦街流量(liàng)計在(zài)流量(liàng)測量中的誤差産生原(yuán)因進行(háng)了分析，并提出一些處理方法，以期提高(gāo)渦街流量計在實際應用中的測量(liàng)精度。
關鍵字： 渦(wō)街流量計(jì)，安裝，直管段，誤差，流量系數
引(yǐn)言
渦(wō)街流量計作爲一種新(xīn)型儀表，在流量測量中(zhōng)應用廣泛，但在安裝中存在不(bú)少的(de)問題，本文就安裝中應注意的幾個(gè)問題進行闡述，以便更好地安裝渦街流量計。同時(shí)，渦街流量計在現場(chǎng)實際使用中會産(chǎn)生不同程度的誤差。本文也對其在流量(liàng)測量中的誤差産生原因進行了分析，提出處理方法，以(yǐ)提高其測量(liàng)精度。
1 渦街流量(liàng)計的安裝
了解清(qīng)楚儀表的結構、使(shǐ)用環境、安裝要求等，嚴格按照安裝(zhuāng)手冊的要求進(jìn)行安裝。在已投産的設備上安裝(zhuāng)時還應(yīng)注意安全(quán)措(cuò)施(shī)是否完備，特别是涉及高溫、高壓介(jiè)質的。
1.1 安裝前一般(bān)要求
1）盡可能裝在(zài)振動和沖擊小的場所，如測量到管路中有振動，則應采取加固管道等(děng)減振措施。2）若流量計受(shòu)到生産設(shè)備的熱輻射較強，則(zé)應采取隔熱和通(tōng)風措施。3）流量計安(ān)裝地點周(zhōu)圍(wéi)應有(yǒu)充裕的空間，以便安裝和維護。4）流量(liàng)計可垂直、水平或傾斜(xié)安裝。測量液體時，測量點必須(xū)充滿液體，垂(chuí)直安裝時(shí)，液體流向必須自下而上。5）一(yī)般情況下，把(bǎ)流量計安裝在閥門的下遊。6）應保證流(liú)量計前後有(yǒu)足夠長度的直管段。
圖1 渦街流量計(jì)對上、下遊直管(guǎn)段長(zhǎng)度的要求
1.2 儀表安裝中應注意的問題
1）儀表安裝時一定要注(zhù)意(yì)，不能搞錯方向，要按照儀表随機資料的(de)要求來确定安裝方向。2）原則上儀表要豎直向上安裝在水(shuǐ)平管路上。如果确實因(yīn)管路布置(zhì)和安裝空間的限制，不能豎直向上安裝，則部分(fèn)儀表也可水平安裝(zhuāng)。3）儀表的上遊與下遊(yóu)要有足夠長的直管段。一般地，儀表的上(shàng)遊與下遊直管段長(zhǎng)度要(yào)求如圖1所示。如果不能滿(mǎn)足要(yào)求，則(zé)可能使測量精度降低甚至(zhì)儀表根本無法工作。4）某些情況下，需要對被測流體進行溫度、壓力補償。5）對某些液體介質通(tōng)過(guò)儀表時由于壓力降(jiàng)低造成的汽化現象要予以充(chōng)分的注意。6）傳感器與管道的連接如圖2所示。在(zài)與管道連接時(shí)要注意以下問題：a.上、下遊配管(guǎn)内徑D與(yǔ)傳感器内徑D'相同，其差異滿足下述條件：0.95D≤D'≤1.1D。b.配(pèi)管應與傳(chuán)感器同心，同軸度應(yīng)小于0.05D'。c.爲防止洩漏，安裝(zhuāng)儀表時要使用密封墊。d.管道安裝法蘭時的焊渣一定(dìng)要清除幹淨，必須(xū)保證儀表兩側管道内部光(guāng)潔流暢。e.如需斷流檢(jiǎn)查與清洗傳(chuán)感器，應設置旁通管道如圖(tú)3所示。7）減小振動對渦街流量計的影(yǐng)響。8）成(chéng)套安裝，包括前後直管段，流動(dòng)調整器等是保證獲得(dé)高精确(què)度測(cè)量的一個措施(shī)。9）電氣安裝應注意傳感器與轉換器之間采用屏蔽電纜(lǎn)或低噪聲電纜連接，其距離不應超過使用說(shuō)明書的規定。
2 渦街流(liú)量計的工(gōng)作原理
渦街流量計是(shì)應(yīng)用流體振蕩原理來(lái)測(cè)量(liàng)流量的，流(liú)體在(zài)管道(dào)中經過渦街(jiē)流量變(biàn)送器時，渦街流量變(biàn)送器中設置有旋渦發生(shēng)體（阻流體），在流體從旋渦發生體兩(liǎng)側交替地(dì)産生有規則的旋渦，這種旋渦稱爲卡曼渦街。旋渦列在旋渦發生體下遊非對稱地排列。設(shè)旋渦(wō)的發生頻率爲f，被測介質來流的平均速度爲U，旋渦發(fā)生體迎面寬度爲d，表體通徑爲D，根據卡曼渦(wō)街原理，有如下關系式：
其中(zhōng)，U1爲旋渦發生體兩側平均流速，m/s；Sr爲斯特勞哈爾數；m爲旋(xuán)渦發生體兩側弓形(xíng)面(miàn)積與管(guǎn)道橫截面面積之比：m=1-。
管道内體積流量qv爲(wèi)：
其中，K爲流量計的儀表系數。
K除與旋(xuán)渦發生(shēng)體、管道的幾(jǐ)何尺寸有關外(wài)，還與斯特勞哈爾數有關。如圖4所示爲圓柱狀旋渦發(fā)生體的斯特勞哈爾數與管道雷諾數的關(guān)系圖。由圖(tú)4可見，在ReD=2×104
～7×106
範圍内(nèi)，Sr爲(wèi)常數，這是儀表正常工作範圍。當測量氣體流量時，渦街流量計的流量計算式(shì)爲：
其中，qn，qv分别爲标準狀态下（0℃或20℃，101.325kPa）和工況下的體(tǐ)積流量，m3/h；pn，p分别爲(wèi)标準狀态下和工況(kuàng)下的絕對壓力，Pa；Tn，T分别爲标準狀(zhuàng)态下和工況下的熱力學溫度(dù)，K；Zn，Z分(fèn)别爲标準狀态下和工況(kuàng)下氣體壓縮系數。
圖4 斯特勞哈(hā)爾(ěr)數與雷諾數關系曲(qǔ)線
可(kě)見，儀表系數在一定(dìng)雷諾數範圍内僅與旋(xuán)渦發生體及管道的形狀尺寸等有關。由式（2）和式（4）可知，通過測量(liàng)旋渦(wō)頻率(lǜ)就可以計算出流過渦(wō)街流量計的流(liú)量(liàng)。
3 渦街流量計誤(wù)差生成的(de)原因及處理
3.1 雷諾數的影響
1）雷諾數的影響(xiǎng)。由渦街流量計的工作(zuò)原(yuán)理及圖4的(de)斯特勞哈(hā)爾(ěr)數與雷諾數關系曲線我們可以知道，在雷諾(nuò)數爲2×104
～7×106
範圍内，是儀表(biǎo)正常工作(zuò)範圍。在雷諾數爲5×103
～2×104
範圍雖然也在儀(yí)表的工作範圍(wéi)内，但因爲斯特勞哈(hā)爾數增大(dà)，會産(chǎn)生(shēng)測量誤差，流量系(xì)數需(xū)經校正後才能保證流量測量(liàng)精确度。
2）雷諾數影響的校正。雷諾數影響的校(xiào)正一(yī)般有兩種方法。一種是在流量二次表中完成，适用于渦街流量計本身(shēn)無(wú)校正能力的測量系統。另一種是在渦街流量傳(chuán)感器(qì)（變送(sòng)器）中實現，适用于渦街流量(liàng)計本身有校正能力的測(cè)量系統。
3.2 流體溫度變化的影響
1）流體溫(wēn)度變化的影響。由渦街流量計的工作原理(lǐ)和(hé)式（3）我們可以看(kàn)出，渦街流量計流量系數K受流體溫度的(de)影響由兩部分(fèn)組成(chéng)：a.由發生體寬(kuān)度d變化引起；b.由管(guǎn)道内徑D變化引起。
從式（1）中(zhōng)可以看出，f與d成反比，K與D2
成反比，由(yóu)于實際中使(shǐ)用的流體溫度與設(shè)計時的流體溫度有較(jiào)大的差異，由此引入的誤差是可觀的。2）流體溫度變化影響的校(xiào)正。流體溫度變化影響的(de)校正方法(fǎ)是按照流體(tǐ)的實際溫度重新計算流量系數。
3.3 發生體迎流面堆積(jī)的影響
1）發生體迎流面堆積産生的影響。在被測流體中(zhōng)如果存在着粘性顆(kē)粒或夾雜較多的纖維狀物質，則會逐漸(jiàn)堆積在旋渦發生體迎流面上(shàng)，使其幾何形狀和尺寸(cùn)發生變化，因而流量系數也(yě)相(xiàng)應變化，産生誤差(chà)。
2）發生體迎(yíng)流面堆積的處理。發生體(tǐ)迎流(liú)面堆積産生的影響(xiǎng)目前無好(hǎo)的校正方法。在必要的情況下，可以通過定期更換發生體的辦法解決。
3.4 發(fā)生體銳緣磨損的影響
1）發生體銳緣磨損産生的影(yǐng)響。渦街流量計旋(xuán)渦發生體(tǐ)的(de)迎流面如果被測(cè)流體中含有固(gù)形物，則銳緣很容易被磨損而變成圓弧，會(huì)引起流量系數K的變化。2）發生體銳緣磨損的處理。發生體銳緣(yuán)磨損後(hòu)應(yīng)對儀表的流量系數重新标定，當(dāng)磨損嚴重，流量系數(shù)變化太大時，應考慮更換發生體（選(xuǎn)擇耐(nài)磨性能優良(liáng)的材質制造發生體，是根本的(de)、積極的辦法）。
3.5 管道内徑(jìng)引入(rù)的誤(wù)差
1）管道内徑引入的誤(wù)差(chà)分析(xī)。正常情況與渦街(jiē)流量計連接的管道，其内徑與它測量管内徑并不完全一緻。當管道内徑等于或略(luè)大于渦街流量(liàng)計測量管内徑時，流(liú)量系數正常。反之，由于流體流過截(jié)面積突變的管(guǎn)段時會産(chǎn)生二次流，因此流量示值(zhí)會出現(xiàn)明顯的波動(dòng)，産生誤差。
2）管道内徑(jìng)引入的(de)誤差的修正。當管道内徑(jìng)小于測量管内徑(jìng)（3％）時，因流通(tōng)截面積突變引(yǐn)起流速變化可能産(chǎn)生附加測量誤(wù)差。這時，可通過修正流量系數K'來補償，K'=FD×K=K×(D2/D1)2
，其修正(zhèng)系數(shù)FD的表達式爲：FD=(D2/D1)2
。其(qí)中，D1爲測量(liàng)管實際内徑；D2爲管道實際内徑.
4 結語
渦街流量計的安裝不當會造成無輸出信号、僞輸出、間(jiān)斷(duàn)或不穩定輸出、不準确或非線性輸出、非重複輸出等多方面的問題。但是，隻要我(wǒ)們認真注意儀表安裝中的注意事項(xiàng)，就一定能夠高質量地完成渦街流量(liàng)計的安裝工作。由于(yú)渦(wō)街流量計種類繁多(duō)，各種渦街(jiē)流量計在流量測量(liàng)中的誤差也不盡相同。隻要我們在(zài)實際工作中深入現場，仔細觀察，仔細分析，就可以發現問題并進行針對性的處理，從而确保流量的正确(què)測量。
參考文獻(xiàn)：
［1］樂嘉(jiā)謙.儀表工手冊［M］.第2版.北京：化學工業出版社，2004.
［2］池兆明(míng).流量儀表系數K及其(qí)影響因素［J］.自(zì)動化儀表，1998（3）：54-56.
［3］紀綱.流量測量儀表應用技(jì)巧［M］.北京：化學工業出版社，2003.(end)
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發布時間：2014/12/8
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