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摘 要(yào)： 針(zhēn)對渦街(jiē)流量計安(ān)裝中(zhōng)應注(zhù)意的幾個問題進行(háng)了闡(chǎn)述，爲(wèi)更好地安(ān)裝渦街流(liú)量計(jì)提供(gòng)了(le)一(yī)些指(zhǐ)導，同時對(duì)渦街(jiē)流量(liàng)計在流量(liàng)測量(liàng)中的誤差(chà)産生原因進行(háng)了分析(xī)，并(bìng)提出一些處理方法(fǎ)，以(yǐ)期提高渦街流量(liàng)計在實際(jì)應用(yòng)中的(de)測量精度。
關(guān)鍵字： 渦(wō)街流量計(jì)，安裝(zhuāng)，直管段，誤差，流(liú)量系數
引言
渦街流(liú)量計(jì)作爲(wèi)一種新(xīn)型儀表，在流量(liàng)測量中應(yīng)用廣泛，但在(zài)安裝中存在(zài)不(bú)少的問題，本文(wén)就安(ān)裝(zhuāng)中應注(zhù)意的幾個問題(tí)進(jìn)行(háng)闡述，以便(biàn)更好地安裝渦(wō)街流量計(jì)。同時(shí)，渦街流(liú)量計在現場(chǎng)實際使用(yòng)中(zhōng)會産生不同(tóng)程度的誤差。本文也對(duì)其(qí)在流(liú)量測量中(zhōng)的誤(wù)差産生原因進(jìn)行(háng)了分析(xī)，提出(chū)處理方法，以提(tí)高其(qí)測量精度(dù)。
1 渦街(jiē)流(liú)量計的(de)安裝(zhuāng)
了(le)解(jiě)清楚(chǔ)儀表的結構、使(shǐ)用環(huán)境、安裝要求等，嚴格(gé)按照(zhào)安裝手(shǒu)冊的要(yào)求進行安裝。在已投産的設備(bèi)上安裝時還應(yīng)注意(yì)安全(quán)措施(shī)是否完(wán)備，特别(bié)是涉及高溫、高(gāo)壓介質(zhì)的(de)。
1.1 安裝(zhuāng)前一(yī)般要求
1）盡(jìn)可能裝在(zài)振動(dòng)和沖(chòng)擊(jī)小(xiǎo)的場(chǎng)所，如(rú)測量到管路中有振(zhèn)動，則(zé)應采取加(jiā)固管(guǎn)道等(děng)減振措施(shī)。2）若流(liú)量計受到生産設備的熱(rè)輻射(shè)較強，則應(yīng)采取(qǔ)隔熱(rè)和(hé)通(tōng)風措施。3）流(liú)量計安裝(zhuāng)地點(diǎn)周圍(wéi)應有(yǒu)充裕的空(kōng)間，以(yǐ)便安裝和(hé)維護。4）流(liú)量(liàng)計可(kě)垂直(zhí)、水平(píng)或傾(qīng)斜安裝。測量液(yè)體時(shí)，測量點必(bì)須充(chōng)滿液體，垂(chuí)直安(ān)裝時，液(yè)體流向必須自下(xià)而上(shàng)。5）一般情況(kuàng)下，把流量計安裝在(zài)閥門(mén)的下(xià)遊。6）應保(bǎo)證(zhèng)流量(liàng)計前後有(yǒu)足夠(gòu)長度的(de)直管段。
圖1 渦街流量計(jì)對上、下遊直管(guǎn)段長度的要求(qiú)
1.2 儀表安裝(zhuāng)中應(yīng)注意的問題
1）儀(yí)表安裝時(shí)一定(dìng)要注意，不(bú)能搞(gǎo)錯方向，要(yào)按照儀表随(suí)機資料(liào)的要求(qiú)來确定安裝(zhuāng)方向(xiàng)。2）原則(zé)上儀表要豎直(zhí)向上(shàng)安裝在水(shuǐ)平管路上(shàng)。如果(guǒ)确實因管路布(bù)置和(hé)安(ān)裝空間(jiān)的限制(zhì)，不(bú)能豎(shù)直向上安裝，則部分儀表也可(kě)水平安裝。3）儀表(biǎo)的上遊與下遊(yóu)要(yào)有足夠長的直管段。一般地，儀表(biǎo)的(de)上遊與下遊直管段長(zhǎng)度要求如圖1所(suǒ)示。如果不能滿(mǎn)足要求，則(zé)可能(néng)使測量(liàng)精(jīng)度降低甚(shèn)至(zhì)儀(yí)表根本無(wú)法工(gōng)作。4）某(mǒu)些情況下，需要(yào)對被測流體進(jìn)行溫(wēn)度、壓力補(bǔ)償。5）對某些液體(tǐ)介質(zhì)通過(guò)儀表時由(yóu)于壓力降(jiàng)低造成的(de)汽化現象(xiàng)要予(yǔ)以充(chōng)分的注(zhù)意。6）傳感器與管(guǎn)道(dào)的連(lián)接(jiē)如圖2所(suǒ)示。在(zài)與管(guǎn)道連(lián)接(jiē)時(shí)要注(zhù)意(yì)以下問(wèn)題：a.上(shàng)、下(xià)遊配管(guǎn)内徑d與傳感器内徑d'相同，其差(chà)異滿足下述條(tiáo)件：0.95d≤d'≤1.1d。b.配管(guǎn)應與傳(chuán)感器同心，同軸(zhóu)度應小(xiǎo)于0.05d'。c.爲防(fáng)止(zhǐ)洩漏，安裝儀(yí)表時要使用(yòng)密(mì)封墊。d.管道安裝法蘭時的焊渣(zhā)一定要清除幹淨，必須(xū)保證儀(yí)表兩側管道内部光潔流暢。e.如需斷流檢查與清洗(xǐ)傳(chuán)感器，應(yīng)設置旁(páng)通(tōng)管道如圖3所示。7）減小振動對(duì)渦街流量計(jì)的(de)影(yǐng)響。8）成(chéng)套安(ān)裝，包括前後直管(guǎn)段，流動(dòng)調整(zhěng)器等(děng)是(shì)保(bǎo)證獲(huò)得高(gāo)精确(què)度測量的一個(gè)措施(shī)。9）電(diàn)氣安裝(zhuāng)應注(zhù)意傳感器與轉換器之間(jiān)采用屏蔽電纜或低噪聲電纜連接，其距(jù)離不應超過使用說(shuō)明書的規定。
2 渦(wō)街流(liú)量計(jì)的工(gōng)作原理
渦街流量計(jì)是(shì)應用流(liú)體振(zhèn)蕩原理來(lái)測量流量的，流(liú)體在(zài)管(guǎn)道(dào)中經過渦(wō)街流量變(biàn)送器時，渦街流(liú)量變送器中設(shè)置有(yǒu)旋渦發生(shēng)體（阻流體），在流(liú)體從旋渦發生體兩(liǎng)側交(jiāo)替地(dì)産生有規則的旋渦(wō)，這種旋渦(wō)稱爲(wèi)卡曼(màn)渦街(jiē)。旋渦列在旋渦發生(shēng)體下遊非對稱地排列。設(shè)旋渦(wō)的發(fā)生頻(pín)率爲f，被測介質(zhì)來流(liú)的(de)平均速(sù)度爲u，旋(xuán)渦發生(shēng)體迎(yíng)面寬(kuān)度爲(wèi)d，表體通(tōng)徑爲d，根(gēn)據卡曼渦(wō)街原理，有如下關系(xì)式：
其中，u1爲(wèi)旋渦(wō)發生體兩側平(píng)均流速，m/s；sr爲斯(sī)特(tè)勞哈爾數(shù)；m爲旋(xuán)渦發(fā)生(shēng)體兩側弓形(xíng)面(miàn)積與管(guǎn)道(dào)橫截面面積(jī)之比(bǐ)：m=1-。
管道内體(tǐ)積流量qv爲：
其中，k爲流量(liàng)計(jì)的儀表系數。
k除與旋渦發(fā)生體、管道(dào)的幾何尺寸有(yǒu)關外(wài)，還與斯特(tè)勞哈爾數有關(guān)。如圖(tú)4所示爲圓(yuán)柱狀旋渦發生(shēng)體的斯特(tè)勞哈(hā)爾數與(yǔ)管(guǎn)道雷(léi)諾數(shù)的(de)關(guān)系圖(tú)。由圖(tú)4可(kě)見，在red=2×104
～7×106
範(fàn)圍内(nèi)，sr爲常數，這(zhè)是儀表(biǎo)正常工作範圍。當測量(liàng)氣體流量時，渦街流(liú)量計的流(liú)量計算式(shì)爲：
其(qí)中，qn，qv分(fèn)别爲标準(zhǔn)狀态下（0℃或20℃，101.325kpa）和工況下的體積流(liú)量，m3/h；pn，p分别爲标準狀态(tài)下和工況(kuàng)下的絕對(duì)壓力(lì)，pa；tn，t分别爲标準狀(zhuàng)态下和工況下的熱(rè)力學溫度(dù)，k；zn，z分别爲标準狀(zhuàng)态下和(hé)工況下氣體(tǐ)壓(yā)縮系數。
圖4 斯特勞哈爾數與雷諾(nuò)數關系曲線
可見，儀(yí)表系(xì)數在一定(dìng)雷諾數範(fàn)圍内(nèi)僅與旋渦發生體及管道(dào)的形(xíng)狀尺寸等有關(guān)。由式（2）和(hé)式（4）可(kě)知(zhī)，通過(guò)測量(liàng)旋渦(wō)頻率(lǜ)就(jiù)可以計(jì)算出(chū)流過(guò)渦街(jiē)流量計(jì)的流量(liàng)。
3 渦街流量計誤(wù)差生(shēng)成(chéng)的(de)原因(yīn)及處理
3.1 雷諾數的影響
1）雷(léi)諾數(shù)的影響。由(yóu)渦街(jiē)流量(liàng)計的工作(zuò)原理及(jí)圖4的斯特勞(láo)哈爾數與雷諾數關(guān)系曲(qǔ)線我們(men)可以知(zhī)道，在雷諾(nuò)數爲(wèi)2×104
～7×106
範圍内，是(shì)儀表(biǎo)正常(cháng)工作(zuò)範圍(wéi)。在雷諾數爲5×103
～2×104
範(fàn)圍雖然也(yě)在儀(yí)表的(de)工作範圍(wéi)内，但(dàn)因(yīn)爲斯特(tè)勞哈爾(ěr)數增大(dà)，會産(chǎn)生測量誤(wù)差(chà)，流量系數需(xū)經校(xiào)正(zhèng)後才能(néng)保證流量測量精确度。
2）雷諾數(shù)影響(xiǎng)的校正。雷(léi)諾數影響的校(xiào)正一般有兩種(zhǒng)方法。一(yī)種(zhǒng)是在(zài)流量二次表中(zhōng)完成(chéng)，适用(yòng)于渦(wō)街流(liú)量計本身(shēn)無校正能力(lì)的(de)測量系統。另一種是在渦(wō)街流(liú)量傳(chuán)感器（變送(sòng)器）中實現(xiàn)，适用(yòng)于渦(wō)街(jiē)流(liú)量計(jì)本身有校(xiào)正能力的測量系統(tǒng)。
3.2 流體溫度變化(huà)的(de)影(yǐng)響(xiǎng)
1）流體溫(wēn)度變化的(de)影響(xiǎng)。由渦街流(liú)量計(jì)的工作原理和(hé)式（3）我(wǒ)們可(kě)以看(kàn)出，渦街流量計流量系(xì)數k受流(liú)體溫度的影響(xiǎng)由兩(liǎng)部分(fèn)組成(chéng)：a.由發(fā)生體(tǐ)寬度(dù)d變(biàn)化(huà)引(yǐn)起；b.由管(guǎn)道内徑(jìng)d變(biàn)化引(yǐn)起。
從式（1）中可以(yǐ)看出，f與d成(chéng)反比(bǐ)，k與d2
成反比，由于(yú)實(shí)際中使(shǐ)用的流體溫度與(yǔ)設計時的流(liú)體溫度有(yǒu)較大的差(chà)異，由此(cǐ)引(yǐn)入的(de)誤差是可觀的(de)。2）流體溫度變(biàn)化(huà)影響的校正。流體溫度變化影響的(de)校(xiào)正方法(fǎ)是按照(zhào)流體的(de)實際(jì)溫度重新(xīn)計算流(liú)量(liàng)系數。
3.3 發生(shēng)體迎流面(miàn)堆積的影(yǐng)響
1）發(fā)生體(tǐ)迎流面堆(duī)積産(chǎn)生的影(yǐng)響(xiǎng)。在被(bèi)測流體中如果存(cún)在(zài)着粘性顆(kē)粒或夾雜(zá)較多的纖維狀(zhuàng)物質(zhì)，則會逐漸堆積在(zài)旋(xuán)渦發生體迎流面上，使其幾何形狀(zhuàng)和(hé)尺(chǐ)寸發生變(biàn)化，因而流量(liàng)系數也相應(yīng)變化(huà)，産生(shēng)誤差(chà)。
2）發生(shēng)體迎(yíng)流面堆積(jī)的處理。發(fā)生體迎流(liú)面堆(duī)積産生的影響(xiǎng)目前(qián)無好(hǎo)的校(xiào)正方(fāng)法。在必要(yào)的情(qíng)況下(xià)，可以通過(guò)定期更換(huàn)發生體的(de)辦(bàn)法(fǎ)解決。
3.4 發生體銳(ruì)緣磨損的(de)影響(xiǎng)
1）發生(shēng)體銳緣(yuán)磨(mó)損産(chǎn)生的影響。渦街流量計旋(xuán)渦發(fā)生體(tǐ)的迎流面(miàn)如果(guǒ)被測流體中含有(yǒu)固形物(wù)，則銳緣很容易(yì)被磨損而變成(chéng)圓弧，會(huì)引起流量系(xì)數k的(de)變化(huà)。2）發(fā)生體銳(ruì)緣磨(mó)損的(de)處理。發生(shēng)體銳(ruì)緣磨(mó)損後應對(duì)儀(yí)表的流(liú)量系(xì)數重(zhòng)新标(biāo)定，當磨(mó)損(sǔn)嚴重(zhòng)，流量(liàng)系數變化太大時，應考慮(lǜ)更換發生體（選擇耐磨性能優良的材質(zhì)制造發生(shēng)體，是根本(běn)的、積極的(de)辦法(fǎ)）。
3.5 管道(dào)内徑引入(rù)的誤差(chà)
1）管(guǎn)道内徑引入(rù)的誤差(chà)分析。正常情況(kuàng)與渦(wō)街流量計(jì)連接的管道，其(qí)内徑與它測量(liàng)管内徑并不完全一緻。當管道(dào)内徑等于(yú)或略(luè)大于(yú)渦街(jiē)流量(liàng)計測(cè)量管内徑(jìng)時，流(liú)量系(xì)數正(zhèng)常。反之，由于流(liú)體流過截(jié)面積(jī)突變的管(guǎn)段時(shí)會産(chǎn)生(shēng)二次流(liú)，因此流量示值(zhí)會出現明顯的(de)波動(dòng)，産生(shēng)誤差(chà)。
2）管道(dào)内(nèi)徑引入(rù)的誤差的修正(zhèng)。當管道内徑小(xiǎo)于測量管内徑（3％）時，因(yīn)流通截面積突變(biàn)引(yǐn)起流(liú)速變(biàn)化可能産(chǎn)生(shēng)附加測量誤差。這(zhè)時，可通過修正流量(liàng)系數(shù)k'來補(bǔ)償，k'=fd×k=k×(d2/d1)2
，其修正(zhèng)系數fd的表達式(shì)爲：fd=(d2/d1)2
。其中，d1爲測量(liàng)管實際内徑(jìng)；d2爲(wèi)管道(dào)實際(jì)内徑(jìng).
4 結語
渦街流量(liàng)計的(de)安裝不當(dāng)會造成(chéng)無(wú)輸出信号、僞輸出、間斷或不穩(wěn)定輸(shū)出、不準确(què)或非(fēi)線性輸出(chū)、非重(zhòng)複輸出等多方(fāng)面的問(wèn)題。但是，隻要(yào)我(wǒ)們認真(zhēn)注意儀表安裝(zhuāng)中的(de)注意事項(xiàng)，就一定能(néng)夠高(gāo)質量地完成渦(wō)街流(liú)量計(jì)的安裝工作。由于渦(wō)街流(liú)量計種類(lèi)繁多(duō)，各種渦街(jiē)流量計(jì)在(zài)流量(liàng)測量(liàng)中的誤差(chà)也不(bú)盡(jìn)相同。隻要我(wǒ)們(men)在實際(jì)工作中深入現(xiàn)場，仔細觀察，仔(zǎi)細分(fèn)析，就可以發現(xiàn)問題(tí)并進(jìn)行針(zhēn)對性(xìng)的處理(lǐ)，從(cóng)而确保流(liú)量的正(zhèng)确(què)測量。
參考(kǎo)文獻：
［1］樂嘉(jiā)謙.儀表工(gōng)手冊(cè)［m］.第2版(bǎn).北京(jīng)：化學工業出版(bǎn)社，2004.
［2］池(chí)兆明.流(liú)量儀表系數k及其影響(xiǎng)因素(sù)［j］.自動化儀(yí)表，1998（3）：54-56.
［3］紀(jì)綱.流(liú)量測(cè)量儀(yí)表應用技(jì)巧［m］.北京：化學工(gōng)業出版社，2003.(end)
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發布(bù)時間：2014/12/8
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