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　　摘要渦街流量計儀表系數變化的因素主要有溫度、雷諾數、管徑差異、旋渦發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、結構簡單、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，會使其儀表系數發生變化。
1工作原理
　　在流體中安放旋渦發生體，流體在旋渦發生體下游兩側交替地分離釋放出兩列有規律的交替排列的旋渦，在一定的雷諾數范圍內，該旋渦的頻率與旋渦發生體的幾何尺寸、管道的幾何尺寸有關，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。
渦街流量計一段時間內輸出的脈沖數與流過流體的體積量之比，稱為儀表系數，用K來表示：
K=N/Q（2）
式中：K為儀表系數，（ｍ3）-1；N為體積總量對應的脈沖數；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K一但發生變化，將直接影響到流量測量的正確率。儀表系數K一般由實驗室通過氣體或液體實標得到，但渦街流量計在現場使用時，由于各種因素的影響，其儀表系數也會相應的發生變化。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產生影響。一是溫度變化后，旋渦發生體阻流件的寬度b也會相應變化，流體以相同流速經過旋渦發生體時，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。
上述變化可通過數學方法進行分析。流速與渦街流量計管道內徑的關系為：

　　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K與溫度增量的三次方成反比。溫度對儀表系數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，（ｍ3）-1；K0為流量計標定時t0時的平均儀表系數，（ｍ3）-1；βD為流量計測量管材質線膨脹系數，℃-1；βb為旋渦發生體材質線膨脹系數，℃-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生體材質相同時，即
βD=βb=β，上式變為：
Kt=［1-3β（t-t0）］K0（7）
　　國產流量計一般采用不銹鋼材質制造，其線膨脹系數約在17×10-6/℃左右，表1給出了流量計采用不銹鋼材質在不同溫度下系數的變化。

　　由表1可以看出，當流體溫度大于100℃時，儀表系數的變化是可觀的，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，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的標定。
3雷諾數對渦街流量計儀表系數的影響
　　渦街流量計的斯特羅哈爾數（Sr）是管道雷諾數（Re）的函數，Sr是通過試驗確定的無因次數，其與Re的關系如圖1所示。
　　由圖1可知，只有當Re達到一定數值時，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，Sr基本不變，渦街頻率與流速成正比，此時，只要確定旋渦發生體和管道的幾何尺寸，儀表系數就不會發生改變。

　　當Re小于5×103時，渦街頻率將不能發生或不能穩定的發生。此范圍就不適合進行流量測量了。
　　當Re在5×103~2×104范圍內時，渦街頻率也能穩定的發生，但Sr增大了，儀表系數也相應增大，從而影響了測量的精度。此時，需對儀表系數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流速大于上述流速。
當介質粘度、密度與常用介質相差較大時，應進行雷諾數計算。當發現渦街流量計使用在低雷諾數（5×103~2×104）范圍內時，或希望渦街流量計有較大的量程比時，為保證測量的精度，應對儀表系數進行校正。
　　為了提高低雷諾數區域渦街流量計的測量精度，可通過實驗室對流量計的標定，獲得各個區域的儀表系數。標定時，對低雷諾數區域各點的流量進行標定，計算出各個區域的平均儀表系數，然后與正常的儀表系數相比，這就是校正系數，將校正系數與雷諾數一一對應。實際使用時，根據現場的實際參數計算出相應的雷諾數，并用內插法計算出雷諾數對應的校正系數，從而實現對儀表系數的校正。YＦ100系列渦街流量計在低雷諾數范圍內的校正系數如表2所示。
　　雷諾數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。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。

　　當雷諾數大于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，流量計會出現漏脈沖現象，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系被破壞，且流速越高，漏脈沖現象越嚴重，流量計示值越低。
4管道內徑與渦街流量計測量管內徑不同時對儀表系數的影響
　　名義尺寸相同的無縫鋼管，由于壁厚規格差異大，內徑也會產生較大差異，這使連接渦街流量計的管道內徑與渦街流量計測量管內徑完全一致的并不多。
4.1管道內徑比測量管內徑大（3％以內）時的影響
　　在實際標定中發現，當管道內徑比測量管內徑略大時，流量示值穩定，儀表系數正常。雖然流體流過臺階時也有二次流產生，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管道內徑比測量管內徑小（3％以內）時的影響
　　當流體以很高的流速從管道流經內徑較大的測量管時，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FD進行修正：

4.3管道內徑與測量管內徑相差較大時的影響
　　當二者相差較大時，由于流體經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定和可靠，造成的誤差無法通過儀表系數的修正來補償。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徑相匹配，或按照管道尺寸定制流量計。
5旋渦發生體阻流件尺寸的改變對儀表系數的影響
　　在下列兩種情況下，旋渦發生體阻流件的尺寸會發生改變。
1）旋渦發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時，則可能會堆積在旋渦發生體阻流件上，使其幾何形狀和尺寸發生變化，因而儀表系數也會發生變化。據相關模擬試驗結果，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）旋渦發生體阻流件有磨損
　　渦街流量計旋渦發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生變化，因而儀表系數也會發生變化。
　　一旦發現阻流件有堆積物時，應及時清除。當發現旋渦發生體阻流件有磨損時，應對流量計的儀表系數進行重新標定，當磨損特別嚴重時，應考慮更換旋渦發生體。
6結束語
　　以上就是一些影響渦街流量計儀表系數變化的因素，我們能做的就是注意這些可能發生的因素，并加以改善，盡量避免這些現象的產生，從而提高渦街流量計測量的正確率。

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