渦街流量計(jì)誤差生成的原因及處理

1渦街流量計(jì)的工作原理

渦街流量計(jì)是應(yīng)用流體振蕩原理來(lái)測(cè)量流量的，流體在管道中經(jīng)過(guò)渦街流量變送器時(shí)，渦街流量變送器中設(shè)置有旋渦發(fā)生體(阻流體)，在流體從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦，這種旋渦稱(chēng)為卡曼渦街，如圖1所示。旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對(duì)稱(chēng)地排列。設(shè)旋渦的發(fā)生頻率為f，被測(cè)介質(zhì)來(lái)流的平均速度為v，旋渦發(fā)生體迎面寬度為d,表體通徑為D，根據(jù)卡曼渦街原理，有如下關(guān)系式

K除與旋渦發(fā)生體、管道的幾何尺寸有關(guān)外，還與斯特勞哈爾數(shù)有關(guān)。斯特勞哈爾數(shù)為無(wú)量綱參數(shù)，它與旋渦發(fā)生體形狀及雷諾數(shù)有關(guān)，圖2所示為圓柱狀旋渦發(fā)生體的斯特勞哈爾數(shù)與管道雷諾數(shù)的關(guān)系圖。由圖可見(jiàn)，在ReD=2x104~7x106范圍內(nèi)，Sr可視為常數(shù)，這是儀表正常工作范圍。當(dāng)測(cè)量氣體流量時(shí)，渦街流量計(jì)的流量計(jì)算式為

由上式可見(jiàn)，渦街流量計(jì)輸出的脈沖頻率信號(hào)不受流體物性和組分變化的影響，即儀表系數(shù)在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)僅與旋渦發(fā)生體及管道的形狀尺寸等有關(guān)。

由式(2)和式(4)可知，通過(guò)測(cè)量旋渦頻率就可以計(jì)算出流過(guò)渦街流量計(jì)的流量。

2渦街流f計(jì)誤差生成的原因及處理

2.1雷諾數(shù)的影響

(1)雷諾數(shù)的影響

由渦街流量計(jì)的工作原理及圖2的斯特勞哈爾數(shù)與雷諾數(shù)關(guān)系曲線我們可以知道，在雷諾數(shù)為2x104一7X106范圍內(nèi)，曲線是平坦的，是儀表正常工作范圍。在雷諾數(shù)為5 X 103一2x104范圍內(nèi)曲線不再平坦，雖然也在儀表的工作范圍內(nèi)，但因?yàn)樗固貏诠枖?shù)增大，會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差，流量系數(shù)需經(jīng)校正后才能保證流量測(cè)量精確度。

(2)雷諾數(shù)影響的校正

雷諾數(shù)影響的校正一般有兩種方法。一種是在流量二次表中完成，適用于渦街流量計(jì)本身無(wú)校正能力的測(cè)量系統(tǒng)。另一種是在渦街流量傳感器(變送器)中實(shí)現(xiàn)，適用于渦街流量計(jì)本身有校正能力的測(cè)量系統(tǒng)。

2.2流體溫度變化的影響

(1)流體溫度變化的影響

由渦街流量計(jì)的工作原理和式(3)我們可以看出，渦街流量計(jì)流量系數(shù)K受流體溫度的影響由兩部分組成，一是由發(fā)生體寬度d變化引起，另一個(gè)由管道內(nèi)徑D變化引起。從式(1)中可以看出，f與d成反比，流體溫度升高，流量示值偏低;K與D2成反比，流體溫度升高后，D增大，K減小，流量示值偏低。由于實(shí)際中使用的流體溫度與設(shè)計(jì)時(shí)的流體溫度有較大的差異，由此引入的誤差是可觀的。

(2)流體溫度變化影響的校正

流體溫度變化影響的校正方法是按照流體的實(shí)際溫度重新計(jì)算流量系數(shù)。

2.3發(fā)生體迎流面堆積的影響

(1)發(fā)生體迎流面堆積產(chǎn)生的影響

在被測(cè)流體中如果存在著乳性顆?；驃A雜較多的纖維狀物質(zhì)，則會(huì)逐漸堆積在旋渦發(fā)生體迎流面上，使其幾何形狀和尺寸發(fā)生變化，因而流量系數(shù)也相應(yīng)變化，產(chǎn)生誤差。

(2)發(fā)生體迎流面堆積的處理

發(fā)生體迎流面堆積產(chǎn)生的影響目前無(wú)好的校正方法。在必要的情況下，可以通過(guò)定期更換發(fā)生體的辦法解決。

2.4發(fā)生體銳緣磨損的影響

(1)發(fā)生體銳緣磨損產(chǎn)生的影響

正常情況下，渦街流量計(jì)旋渦發(fā)生體的迎流面的兩條棱邊是銳利的，但如果被測(cè)流體中含有固形物，則銳緣很容易被磨損而變成圓弧，由于幾何形狀和尺寸發(fā)生了變化，也會(huì)引起流量系數(shù)K的變化。隨著銳緣半徑r的增大，渦街流量計(jì)的流量系數(shù)相應(yīng)增大，流量示值也呈正比地增大。

(2)發(fā)生體銳緣磨損產(chǎn)生影響的處理

發(fā)生體銳緣磨損后，應(yīng)對(duì)儀表的流量系數(shù)重新標(biāo)定，當(dāng)磨損嚴(yán)重、流量系數(shù)變化太大時(shí)，應(yīng)考慮更換發(fā)生體。在制造渦街流量計(jì)時(shí)，選擇耐磨性能優(yōu)良的材質(zhì)制造發(fā)生體，是根本的、積極的辦法。

2.5管道內(nèi)徑引入的誤差

(1)管道內(nèi)徑引入的誤差分析

現(xiàn)場(chǎng)中的工藝管道種類(lèi)繁多，正常情況下，與渦街流量計(jì)連接的管道，其內(nèi)徑與渦街流量計(jì)測(cè)量管內(nèi)徑并不完全一致。當(dāng)管道內(nèi)徑等于或略大于渦街流量計(jì)測(cè)量管內(nèi)徑時(shí)，流量系數(shù)正常。若管道內(nèi)徑小于測(cè)量流量管內(nèi)徑時(shí)，由于流體流過(guò)截面積突變的管段時(shí)會(huì)產(chǎn)生二次流，因此流量示值會(huì)出現(xiàn)明顯的波動(dòng)，產(chǎn)生誤差。

(2)管道內(nèi)徑引人的誤差的修正

當(dāng)管道內(nèi)徑小于測(cè)量管內(nèi)徑(3%)時(shí)，雖然不會(huì)對(duì)儀表本身的流量系數(shù)產(chǎn)生影響，但因流通截面積突變引起流速變化可能產(chǎn)生附加測(cè)量誤差。這時(shí)，可通過(guò)修正流量系數(shù)K來(lái)補(bǔ)償，其修正系數(shù)FD的表達(dá)式為:

3結(jié)束語(yǔ)

渦街流量計(jì)誤差產(chǎn)生的原因多種多樣，本文所述的僅僅是目前常見(jiàn)的幾種典型情況，由于渦街流量計(jì)種類(lèi)繁多，各種渦街流量計(jì)在流量測(cè)量中的誤差也不盡相同。只要我們?cè)趯?shí)際工作中深入現(xiàn)場(chǎng)，仔細(xì)觀察，仔細(xì)分析，就可以發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并進(jìn)行針對(duì)性的處理，就可以確保流量的正確測(cè)量。