摘 要:近(jin)年來,渦(wo)街流量(liang)計
被廣(guǎng)泛地應(ying)用于石(shi)油、化工(gong)、輕工、冶(yě)金和電(diàn)力企業(yè)中,用于(yu)測量液(yè)體、氣體(ti)、蒸汽、低(dī)溫和各(ge)種腐蝕(shí)性介質(zhì)。有很多(duo)的資🐉料(liào)對渦街(jie)流量計(jì)的誤差(cha)進行分(fèn)析🌂,但很(hěn)少有涉(shè)及到溫(wēn)度對其(qí)準确度(du)的💯影響(xiǎng)。通過對(dui)渦街流(liu)量計的(de)結構和(hé)原理介(jiè)📞紹,經過(guo)分析,推(tui)導出了(le)渦街流(liú)量計儀(yi)表系數(shu)受溫度(du)的影響(xiang),及其實(shí)際溫度(dù)下的修(xiu)正公式(shì)。
流量計(ji)
出廠校(xiao)驗及其(qi)檢定工(gong)作是在(zài)實驗室(shi)參考條(tiao)件下進(jìn)✂️行的🙇♀️,但(dan)一般來(lai)說現場(chǎng)使用條(tiao)件都與(yǔ)實驗室(shì)的參考(kao)條件有(yǒu)很大的(de)偏離,這(zhè)些工作(zuò)條件的(de)偏離到(dào)底會帶(dai)來大多(duo)的附加(jia)誤差至(zhi)🌂今在标(biāo)準及生(sheng)産廠家(jiā)資料中(zhong)尚不明(míng)确💜。本文(wen)結合💚渦(wo)街流量(liang)計的實(shí)際應用(yong)情況,爲(wei)了使檢(jiǎn)定和計(ji)量工作(zuo)更科學(xue),就溫度(dù)對渦街(jiē)流量計(jì)儀表系(xì)數的影(yǐng)🤟響進行(háng)探讨。
1 渦(wō)街流量(liang)計工作(zuò)原理
在(zài)流體中(zhōng)設置漩(xuan)渦發生(sheng)體(阻流(liu)體),從漩(xuán)渦發生(shēng)體兩側(cè)交替産(chǎn)生有規(guī)則的漩(xuán)渦,這種(zhǒng)漩渦成(chéng)爲卡曼(màn)渦街,如(rú)圖⛹🏻♀️1所示(shì)。
漩渦(wō)列在漩(xuan)渦發生(shēng)體下遊(yóu)非對稱(cheng)地排列(lie)。設漩渦(wo)的發👅生(sheng)頻率爲(wei)f,則被測(ce)介質流(liu)的平均(jun1)速度爲(wei)U,漩渦發(fa)生體迎(ying)面寬度(dù)爲d,表體(tǐ)通徑爲(wèi)D。根據卡(kǎ)曼渦街(jiē)原☀️理,有(yǒu)如下關(guan)系式:
f=SrU1/d=SrU/md?????????? ?(1)
式(shì)中:U1———漩渦(wō)發生體(tǐ)兩側平(píng)均流速(sù),m/s;
Sr———斯特勞(lao)哈爾數(shù);
m———漩渦發(fa)生體兩(liǎng)側弓形(xing)面積與(yu)管道橫(héng)截
式中(zhong):K———流量計(jì)的儀表(biao)系數,脈(mo)沖數/m 3。
K除(chú)了與漩(xuan)渦發生(shēng)體、管道(dao)的幾何(hé)尺寸有(yǒu)關外,還(hái)與斯🈲特(te)勞哈🌈爾(ěr)數有關(guan)。圖2所示(shi)爲圓柱(zhu)狀漩渦(wo)發生體(ti)的斯特(te)勞🌈哈爾(er)數與管(guan)道雷諾(nuo)數的關(guan)系。
由圖2可(ke)見,在ReD= 2× 104～ 7× 106範(fàn)圍内,Sr可(ke)視爲常(chang)數,這也(yě)是儀表(biǎo)正常工(gōng)作的範(fan)圍。
由以(yǐ)上推理(lǐ)可見,渦(wo)街流量(liang)計輸出(chū)的脈沖(chòng)頻率信(xìn)💞号不受(shòu)流🐅體物(wu)性和組(zǔ)分變化(hua)的影響(xiǎng),即儀表(biao)系數在(zai)一定雷(lei)諾數範(fan)圍内僅(jin)⛷️與漩渦(wō)發生體(ti)及管道(dào)的形狀(zhuàng)尺寸等(deng)有關。
2 結(jie)構
渦街(jiē)流量計(jì)由傳感(gǎn)器和轉(zhuan)換器兩(liǎng)部分組(zǔ)成,傳感(gǎn)器🚶包括(kuò)漩渦發(fa)生體、檢(jian)測元件(jiàn)、儀表表(biǎo)體等;轉(zhuǎn)換器包(bao)括前置(zhì)放大🐪器(qi)、濾✉️波整(zhěng)形電路(lù)、D/A轉換電(dian)路、輸出(chū)接口電(diàn)路、端子(zǐ)、支架和(hé)防護罩(zhào)等。近年(nian)來💃智能(neng)式流量(liàng)♉計還把(bǎ)微處理(lǐ)器、顯示(shi)通訊及(jí)其他功(gong)能模塊(kuai)也裝在(zài)轉換器(qi)内。
漩渦(wō)發生體(ti)是檢測(cè)器的主(zhǔ)要部件(jian),它與儀(yi)表的流(liu)量特性(xing)密切相(xiàng)關,本文(wen)主要讨(tao)論溫度(dù)的變化(hua)對它尺(chǐ)寸的影(yǐng)響。當然(ran)生産廠(chǎng)家爲了(le)避免由(you)渦街發(fā)生體帶(dai)入的誤(wù)差,對渦(wo)街發生(sheng)體提出(chū)了很高(gāo)的要求(qiu),如:能産(chǎn)生強烈(liè)的渦街(jiē),信号的(de)信噪比(bi)高;形狀(zhuang)和結構(gòu)簡單,便(bian)于加工(gong)和提高(gāo)其尺寸(cun)的精📞度(du),以及各(ge)種👈檢測(cè)元件的(de)安裝和(he)組合;材(cái)質♋應滿(mǎn)足流體(tǐ)性質的(de)要求,耐(nài)腐💘蝕,耐(nai)磨蝕,耐(nài)溫度變(biàn)化等。當(dāng)然其他(ta)的部🤟件(jian)如檢測(cè)元件、D/A轉(zhuan)換🌏電路(lu)等也會(huì)影響☂️渦(wo)街流量(liang)計⚽的精(jing)度,但這(zhe)種影響(xiang)可以在(zài)軟件中(zhong)補償或(huò)者是目(mù)前的技(jì)術局限(xian)。有關此(ci)方面的(de)論文很(hen)多,在此(ci)不再贅(zhuì)述。本文(wen)着重讨(tǎo)論的是(shì)💃🏻有溫度(du)的變化(huà)影響漩(xuán)渦👣發生(sheng)體尺寸(cun)的變化(huà)和表🔞體(tǐ)内徑的(de)變化,以(yi)及由此(cǐ)帶來的(de)誤㊙️差。
3 誤(wu)差分析(xi)
由(7)式可(kě)知,這是(shi)K在标準(zhǔn)狀況下(xia)的表達(da)式,在工(gōng)作條件(jiàn)下,由于(yú)溫度發(fa)生了變(biàn)化,由此(ci)引起K的(de)表達式(shi)的變化(huà)。
将(7)是變(biàn)形得:
如(ru)果對(9)式(shì)求D和d的(de)偏導數(shù)得到的(de)數學表(biao)達式是(shi)相當複(fu)♋雜的,這(zhè)💔裏複雜(za)的原因(yīn)是由于(yú)m的表達(da)式過于(yu)複雜。在(zai)求m的表(biao)達式時(shi),用了精(jing)确的計(jì)算方法(fǎ),如圖⛹🏻♀️3所(suǒ)示。将🔴漩(xuan)渦發生(sheng)體看作(zuò)是兩🧡個(gè)扇形(扇(shan)形OEF和扇(shàn)形OHG)和兩(liǎng)個三角(jiǎo)形(△EOH和△FOG)的(de)面積之(zhī)和。
爲了(le)簡化計(jì)算,在這(zhè)裏做個(ge)近似:把(bǎ)漩渦發(fā)生體看(kan)作⭐是個(ge)⛱️矩形😍ABCD,由(yóu)圖知道(dào)寬爲d,長(zhǎng)爲D,所以(yǐ)漩渦發(fā)生體的(de)面積:S體(ti)=d·D??????? (11)
由于把(ba)漩渦發(fa)生體看(kàn)作爲是(shi)個矩形(xíng)(寬爲d,長(zhang)爲D),其面(miàn)積比實(shi)⛷️際🔴要大(da),m則比事(shì)件要小(xiao),所以要(yao)對m進行(hang)修正,經(jīng)查閱有(yǒu)關資料(liao),發現大(da)多數的(de)資料都(dou)把4π修正(zheng)爲1.25,代入(rù)☀️(12)式,得到(dào):
可見,當(dāng)使用溫(wen)度和檢(jiǎn)定溫度(du)相差較(jiào)大時,溫(wen)度對儀(yi)表系數(shù)的影響(xiǎng)是比較(jiào)明顯的(de),應該加(jiā)以考慮(lǜ)。
4 結束語(yǔ)
渦街流(liú)量計目(mu)前在國(guo)内應用(yong)越來越(yue)廣泛,但(dàn)其使用(yong)介質的(de)溫💞度差(chà)别很大(dà),如有的(de)測量原(yuán)油,有的(de)測量蒸(zhēng)汽以及(ji)過熱蒸(zheng)汽等,有(you)的使用(yòng)在低溫(wen)環境,有(yǒu)的使用(yòng)在高溫(wen)環境,如(ru)果在應(yīng)用過程(cheng)中忽略(luè)的溫度(dù)對儀表(biao)系數的(de)影響,會(huì)産生很(hen)大的計(jì)🥰量誤差(cha),在實際(ji)工作中(zhōng)不應該(gai)忽略⛹🏻♀️這(zhè)個因素(su)影響,在(zai)使用中(zhōng)應該使(shi)用以上(shàng)推導公(gong)式進行(háng)修正。
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