摘要(yao):在對(dui)渦街(jie)流量(liang)計 檢(jian)定時(shi)，可能(neng)需要(yao)使用(yong)測壓(ya)、測溫(wen)元件(jian)去測(ce)量流(liu)經流(liu)量💞計(ji)的流(liu)體溫(wen)度、壓(ya)力，以(yi)保證(zheng)流量(liang)計計(ji)量的(de)準确(que)性♍。然(ran)而部(bu)分插(cha)入式(shi)測壓(ya)、測溫(wen)元件(jian)是需(xu)要插(cha)入流(liu)體中(zhong)，這樣(yang)相當(dang)于在(zai)㊙️流量(liang)計的(de)渦街(jie)發生(sheng)體後(hou)面👌的(de)旋渦(wo)中🔴在(zai)放置(zhi)了👉一(yi)鈍體(ti)，此鈍(dun)體可(ke)能會(hui)影響(xiang)已經(jing)形成(cheng)的旋(xuan)渦，也(ye)可能(neng)會影(ying)響旋(xuan)渦脫(tuo)落的(de)頻率(lü)，從而(er)有可(ke)能影(ying)響流(liu)量計(ji)的計(ji)量性(xing)能。
1概(gai)述
　　流(liu)體流(liu)經靜(jing)止的(de)鈍物(wu)體時(shi)，會在(zai)物體(ti)後面(mian)形成(cheng)規則(ze)的旋(xuan)渦脫(tuo)🈲落。自(zi)從1878年(nian)VincencStrouhal測量(liang)出旋(xuan)渦脫(tuo)落頻(pin)率和(he)1911年VonKarman研(yan)究雙(shuang)排旋(xuan)渦脫(tuo)落的(de)穩定(ding)性分(fen)析以(yi)來，旋(xuan)渦脫(tuo)落變(bian)成了(le)流體(ti)力☁️學(xue)的基(ji)本問(wen)題。然(ran)而渦(wo)街流(liu)量計(ji)正是(shi)利用(yong)了這(zhe)個原(yuan)理，流(liu)體流(liu)過旋(xuan)渦發(fa)生體(ti)時，會(hui)在發(fa)生體(ti)下遊(you)兩側(ce)交替(ti)地分(fen)離釋(shi)放出(chu)兩列(lie)有規(gui)律的(de)交錯(cuo)排列(lie)✨的旋(xuan)渦，即(ji)卡門(men)渦🌈街(jie)［1］，并使(shi)用傳(chuan)感🌐器(qi)測出(chu)旋渦(wo)脫落(luo)的頻(pin)率，通(tong)過式(shi)(1):

　　進行(hang)換算(suan)，以達(da)到對(dui)流量(liang)的計(ji)量(式(shi)中，b爲(wei)發生(sheng)體的(de)寬度(du);u爲流(liu)經♋流(liu)量計(ji)的流(liu)體平(ping)均速(su)度;f爲(wei)旋渦(wo)的頻(pin)率;Sr爲(wei)斯特(te)羅哈(ha)爾數(shu))［2］。根據(ju)JJG1029—2007渦街(jie)流量(liang)計檢(jian)定規(gui)程的(de)要求(qiu)，在對(dui)渦街(jie)流量(liang)計檢(jian)定或(huo)💯校準(zhun)的過(guo)程中(zhong)，如需(xu)㊙️要測(ce)量流(liu)經流(liu)量計(ji)的流(liu)體溫(wen)度或(huo)者流(liu)體壓(ya)力時(shi)💜，可以(yi)在流(liu)量☂️計(ji)下遊(you)(2－5)D或者(zhe)🈚(2－7)D處分(fen)别設(she)置💋測(ce)溫孔(kong)、測壓(ya)孔［3］(其(qi)中D爲(wei)流🐉量(liang)計口(kou)徑)(圖(tu)1)。在實(shi)際工(gong)作中(zhong)，對渦(wo)街流(liu)量計(ji)檢測(ce)時，測(ce)溫或(huo)測壓(ya)都是(shi)使用(yong)傳感(gan)器，而(er)且大(da)多數(shu)的傳(chuan)感器(qi)是需(xu)要插(cha)入管(guan)道内(nei)部😍;如(ru)果進(jin)行此(ci)操作(zuo)，相當(dang)于在(zai)流量(liang)計渦(wo)街發(fa)生體(ti)的後(hou)面旋(xuan)渦中(zhong)在放(fang)置了(le)一鈍(dun)體，此(ci)鈍體(ti)🙇‍♀️可能(neng)會影(ying)響已(yi)❓經形(xing)成的(de)旋渦(wo)，也可(ke)能會(hui)影響(xiang)旋渦(wo)脫落(luo)的頻(pin)率，從(cong)而有(you)可能(neng)影響(xiang)🌈流量(liang)計的(de)計量(liang)性能(neng)。本文(wen)就是(shi)研究(jiu)測溫(wen)、測壓(ya)傳感(gan)器安(an)裝的(de)位置(zhi)l，以及(ji)和旋(xuan)渦發(fa)生體(ti)形成(cheng)的角(jiao)度α對(dui)渦街(jie)流量(liang)🚩計計(ji)量性(xing)能的(de)影響(xiang)(圖2)。


2實(shi)驗模(mo)型和(he)實驗(yan)參數(shu)
　　選擇(ze)精度(du)1.0級、口(kou)徑爲(wei)DN50的渦(wo)街流(liu)量計(ji)做實(shi)驗，根(gen)據說(shuo)明🎯書(shu)💞，流量(liang)📱計🏃‍♂️的(de)可測(ce)範圍(wei)爲2.2～73m3/h、可(ke)保證(zheng)精度(du)的測(ce)量範(fan)圍爲(wei)3.3～73m3/h［2］，流量(liang)計的(de)輸出(chu)😘方式(shi)設置(zhi)爲脈(mo)沖輸(shu)出;另(ling)外，選(xuan)擇一(yi)長🔴度(du)15cm，直徑(jing)爲6mm的(de)不鏽(xiu)鋼小(xiao)👣圓柱(zhu)，用作(zuo)模拟(ni)插入(ru)式測(ce)壓、測(ce)📐溫元(yuan)件(以(yi)下簡(jian)稱爲(wei)模拟(ni)元件(jian))，以方(fang)便實(shi)✔️驗。
　　在(zai)進行(hang)實驗(yan)前，先(xian)使用(yong)若幹(gan)模拟(ni)元件(jian)将管(guan)道上(shang)的小(xiao)孔堵(du)住，密(mi)⁉️封以(yi)防止(zhi)漏水(shui)，但模(mo)拟元(yuan)件不(bu)得插(cha)入🏃管(guan)道中(zhong)，保證(zheng)模拟(ni)元件(jian)的一(yi)端和(he)管道(dao)壁平(ping)齊，并(bing)在模(mo)拟元(yuan)🆚件上(shang)做🏃好(hao)記号(hao)，以保(bao)證重(zhong)複實(shi)驗時(shi)，對實(shi)驗💋結(jie)果的(de)影響(xiang)盡量(liang)減小(xiao)到最(zui)小。實(shi)驗時(shi)，先對(dui)無模(mo)拟元(yuan)件影(ying)響的(de)狀态(tai)進行(hang)檢測(ce)，流量(liang)點爲(wei)❤️qmax和0.40qmax(其(qi)中qmax=20.0m3/h)，每(mei)個🈲流(liu)量點(dian)測量(liang)5次，取(qu)平均(jun)值進(jin)行比(bi)較。在(zai)α分别(bie)選擇(ze)了0°、45°、90°三(san)個不(bu)同角(jiao)度時(shi)，在渦(wo)街流(liu)量計(ji)下遊(you)1D～7D的距(ju)離插(cha)入模(mo)拟元(yuan)件，插(cha)入深(shen)度爲(wei)0.5D，測量(liang)各種(zhong)實驗(yan)狀态(tai)下渦(wo)街流(liu)量計(ji)各流(liu)量點(dian)的K系(xi)⭕數，以(yi)研究(jiu)l，α對實(shi)驗結(jie)果的(de)影響(xiang)。實驗(yan)裝置(zhi)如圖(tu)3所示(shi)，按👅照(zhao)JJG1029—2007《渦街(jie)流量(liang)計🧑🏽‍🤝‍🧑🏻檢(jian)定規(gui)程🎯》的(de)要求(qiu)進行(hang)🏒檢定(ding)。

3參數(shu)l、α對渦(wo)街流(liu)量計(ji)示值(zhi)誤差(cha)的影(ying)響
　　通(tong)過測(ce)量，取(qu)得各(ge)種實(shi)驗狀(zhuang)态下(xia)的K系(xi)數，選(xuan)擇無(wu)模拟(ni)元件(jian)影響(xiang)💃🏻的實(shi)驗K系(xi)數爲(wei)基礎(chu)數據(ju)，與其(qi)他實(shi)驗狀(zhuang)态下(xia)的實(shi)驗結(jie)果🙇‍♀️進(jin)行對(dui)比。
　　如(ru)圖4所(suo)示，圖(tu)中橫(heng)坐标(biao)爲0，表(biao)示無(wu)模拟(ni)元件(jian)影響(xiang)，1D～7D表示(shi)模拟(ni)元件(jian)所放(fang)的位(wei)置，縱(zong)坐标(biao)表示(shi)渦街(jie)流量(liang)計K系(xi)數的(de)相對(dui)示值(zhi)誤差(cha)。從圖(tu)4(a)中可(ke)以看(kan)出，當(dang)α=0°、流量(liang)點Q=8m3/h，模(mo)拟元(yuan)件在(zai)3D～7D時，對(dui)流量(liang)計的(de)K系✂️數(shu)影響(xiang)比較(jiao)大，最(zui)大影(ying)響接(jie)近0.2%。而(er)當流(liu)量增(zeng)加至(zhi)Q=20m3/h時，模(mo)拟元(yuan)件對(dui)流量(liang)計K系(xi)數影(ying)響比(bi)較平(ping)穩，保(bao)持在(zai)±0.1%以内(nei)。

　　當α增(zeng)加至(zhi)45°，流量(liang)點Q=8m3/h，模(mo)拟元(yuan)件位(wei)于不(bu)同位(wei)置時(shi)，K系數(shu)的相(xiang)🔞對示(shi)值誤(wu)差位(wei)于±0.1%之(zhi)間，表(biao)示模(mo)拟元(yuan)件放(fang)置不(bu)同位(wei)置，可(ke)以導(dao)緻K系(xi)數變(bian)大或(huo)變小(xiao)(圖5(a))。在(zai)大流(liu)量情(qing)㊙️況下(xia)(Q=20m3/h)，從圖(tu)5(b)中，可(ke)以發(fa)現K系(xi)數幾(ji)🌍乎都(dou)是比(bi)實際(ji)值變(bian)大的(de)，且變(bian)化幅(fu)度基(ji)本位(wei)于0%～0.1%範(fan)圍。

　　繼(ji)續增(zeng)大α至(zhi)90°，即模(mo)拟元(yuan)件和(he)渦街(jie)發生(sheng)體相(xiang)互垂(chui)直。從(cong)圖6(a)中(zhong)可以(yi)看出(chu)，當流(liu)量點(dian)Q=8m3/h，模拟(ni)元件(jian)位于(yu)不同(tong)位⚽置(zhi)時，K系(xi)數的(de)相對(dui)示值(zhi)誤差(cha)波動(dong)很大(da)，最大(da)變化(hua)多至(zhi)0.25%。當流(liu)量Q爲(wei)20m3/h，模拟(ni)元件(jian)🏃🏻‍♂️位于(yu)1D處時(shi)，K系數(shu)相對(dui)示值(zhi)誤🔴差(cha)減小(xiao)約🈲0.2%;而(er)在2D～7D處(chu)，K系數(shu)變化(hua)平♉穩(wen)，相對(dui)示🌏值(zhi)誤差(cha)位🐪于(yu)－0.15%～0%範圍(wei)，即說(shuo)明流(liu)量計(ji)的K系(xi)數比(bi)實際(ji)值變(bian)小。

　　從(cong)以上(shang)的實(shi)驗結(jie)果中(zhong)可以(yi)分析(xi)出，在(zai)大流(liu)量(Q=20m3/h)情(qing)況下(xia)，在流(liu)💘量計(ji)🌈下遊(you)2D～7D位置(zhi)處安(an)裝測(ce)壓、測(ce)溫元(yuan)件對(dui)流量(liang)計K系(xi)數🧑🏾‍🤝‍🧑🏼影(ying)響🔆比(bi)較💛平(ping)穩，且(qie)變化(hua)不大(da);而在(zai)流量(liang)點0.4Qmax條(tiao)件下(xia)(Q=8m3/h)，K系數(shu)變☂️化(hua)幅度(du)很大(da)，且🐕變(bian)化不(bu)均勻(yun)。
4參數(shu)l、α對渦(wo)街流(liu)量計(ji)流量(liang)點重(zhong)複性(xing)的影(ying)響
　　從(cong)圖7中(zhong)可以(yi)看出(chu)，當α=0°時(shi)，不論(lun)在0.4Qmax=8m3/h，還(hai)是Qmax=20m3/h條(tiao)件下(xia)，流量(liang)點的(de)重複(fu)性很(hen)穩定(ding)，這說(shuo)明模(mo)拟元(yuan)件在(zai)各安(an)裝點(dian)對流(liu)量計(ji)重複(fu)性的(de)影響(xiang)是有(you)限的(de)。

　　當α變(bian)化時(shi)，不論(lun)是在(zai)45°，還是(shi)90°，各流(liu)量點(dian)的重(zhong)複性(xing)都稍(shao)有波(bo)動，但(dan)是⛱️不(bu)論怎(zen)麽變(bian)化，都(dou)是符(fu)合檢(jian)定要(yao)求的(de)(圖8，圖(tu)9)，即:流(liu)量計(ji)的重(zhong)複性(xing)不得(de)超過(guo)相應(ying)準确(que)度等(deng)級規(gui)定的(de)最大(da)允許(xu)誤差(cha)絕對(dui)🥰值的(de)1/3。
5結束(shu)語
　　由(you)以上(shang)實驗(yan)結果(guo)可以(yi)看出(chu)，在大(da)流量(liang)Qmax=20m3/h條件(jian)下，測(ce)壓、測(ce)溫元(yuan)件安(an)裝位(wei)于2D～7D位(wei)置時(shi)，對渦(wo)街流(liu)量計(ji)K系數(shu)的影(ying)響比(bi)較平(ping)穩🔱;而(er)在流(liu)量點(dian)Q=8m3/h時，渦(wo)街流(liu)量計(ji)K系數(shu)的🐉波(bo)動比(bi)較大(da)，可能(neng)會導(dao)㊙️緻流(liu)量計(ji)的K系(xi)🌍數有(you)一定(ding)的偏(pian)差。在(zai)同🙇🏻一(yi)管道(dao)中，當(dang)流量(liang)增💛大(da)時，瞬(shun)間流(liu)速随(sui)着增(zeng)加，經(jing)過旋(xuan)渦發(fa)生體(ti)時，産(chan)生旋(xuan)渦的(de)✔️能量(liang)也随(sui)之增(zeng)加，這(zhe)樣傳(chuan)感器(qi)就會(hui)接收(shou)到很(hen)強的(de)信号(hao)，即使(shi)測壓(ya)、測溫(wen)元件(jian)的存(cun)在會(hui)對已(yi)形成(cheng)的✍️旋(xuan)渦有(you)一定(ding)的影(ying)響，但(dan)這個(ge)影響(xiang)也是(shi)小範(fan)圍的(de)。然而(er)當流(liu)量降(jiang)低時(shi)，随之(zhi)旋🤞渦(wo)能量(liang)降低(di)，傳感(gan)器接(jie)收到(dao)的信(xin)号也(ye)會減(jian)弱，此(ci)時測(ce)壓、測(ce)溫元(yuan)件對(dui)旋渦(wo)的影(ying)響有(you)了一(yi)定⛷️的(de)突顯(xian)，導緻(zhi)所測(ce)量的(de)K系數(shu)與實(shi)際值(zhi)之間(jian)存在(zai)了🌂一(yi)定的(de)誤差(cha)。當這(zhe)個誤(wu)差達(da)到一(yi)定程(cheng)度，會(hui)影響(xiang)一個(ge)流量(liang)計的(de)檢定(ding)結果(guo)。

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