9.1.1流體溫度變化對渦街流量計(jì)的影響

（1）流體溫度變化對渦街流量計(jì)流量系數(shù)產(chǎn)生影響的原因    流體溫度變化后，其密度相應(yīng)變化，因而給差壓式流量計(jì)以及速度式流量計(jì)的質(zhì)量流量測量帶來誤差，可以通過密度補(bǔ)償來解決，這在本書的第3章已作了介紹。除此之外，流體溫度變化還引起流量計(jì)測量部分幾何尺寸變化，并因此而引入誤差。

   溫度引起金屬材料幾何尺寸變化，一般約為10^－5℃^－1，但當(dāng)流量計(jì)被用來測量蒸汽流量時(shí)，由于可能的溫度變化大，所引起的影響就很可觀，一般都需另作修正。

  渦街流量計(jì)的測量原理如圖8.4所示，流量系數(shù)同流體溫度的關(guān)系如式（9.1）和表9.1所示。流量系數(shù)受流體溫度的影響由兩個(gè)部分組成，一是由發(fā)生體寬度 變化引起，另一個(gè)是由管道內(nèi)徑D變化引起。從式（8.5）中可看出， 成反比，流體溫度升高后， 增大， 成反比地減小，所以示值偏低；K與D2成反比，流體溫度升高后，D增大，發(fā)生體兩邊的流通截面積增大，K相應(yīng)減小，流量示值偏低。有些儀表制造商根據(jù)自己的產(chǎn)品所用的材質(zhì)提供了流量系數(shù)隨流體溫度變化的關(guān)系，如YF100系列為

                  (9.1)

 式中     ——流體溫度為 時(shí)的流量系數(shù)，P/L（1P＝0.1Pa·s）；

          ——流體溫度為 時(shí)的平均流量系數(shù)，P/L；

          ——工作溫度， ℃；

           ——校準(zhǔn)溫度，常取15℃。

   8800C型渦街流量計(jì)也可根據(jù)用戶輸入的介質(zhì)溫度對K系數(shù)進(jìn)行自動(dòng)修正，表9.1給出了介質(zhì)溫度與參考溫度（25℃）每相差50℃K系數(shù)變化的百分比（對于直接脈沖）。

表9.1   8800C型儀表的介質(zhì)溫度影響

（2）重新計(jì)算Kt     實(shí)際使用的流體溫度往往同設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)計(jì)的流體溫度有明顯的差異，例如有的熱網(wǎng)在設(shè)計(jì)時(shí)所有用戶的蒸汽計(jì)量表都按 ℃的過熱蒸汽計(jì)算，系統(tǒng)投運(yùn)后發(fā)現(xiàn)，有1/3的遠(yuǎn)離熱源廠的用戶蒸汽已進(jìn)入飽和狀態(tài)，其蒸汽壓力以0.7MPa（表壓）計(jì)，相應(yīng)的溫度按170℃計(jì)，則按式（9.1）計(jì)算溫度變化引入的誤差為

式中        ——按設(shè)計(jì)條件計(jì)算的流量系數(shù)，P/L；

——按實(shí)際溫度計(jì)算的流量系數(shù)，P/L。

顯然，由此引入的誤差是可觀的。

解決這一問題的辦法是按照流體的實(shí)際溫度重新計(jì)算流量系數(shù)。如果計(jì)量數(shù)據(jù)用于貿(mào)易結(jié)算，可能還要編寫計(jì)算書并履行結(jié)算雙方確認(rèn)的手續(xù)。

9.1.2 發(fā)生體迎流面堆積產(chǎn)生的影響

  如果被測流體中存在黏性顆?；驃A雜較多纖維物質(zhì)，則可能會(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（見圖9.1）。據(jù)日本Oval公司工作人員著文透露模擬試驗(yàn)結(jié)果，在該公司三角柱發(fā)生體端的堆積物厚度 為0.01D的附加誤差為－2％； 為0.02D時(shí)，附加誤差為－3.4％^[8，9]。

                      圖9.1  發(fā)生體迎流面堆積及影響

9.1.3   發(fā)生體銳緣磨損產(chǎn)生的影響

渦街流量計(jì)旋渦發(fā)生體的迎流面的兩條棱邊正常情況下是銳利的，但若被測流體中含有固形物，則銳緣很容易被磨損而變成圓弧，雖然流量系數(shù)K對邊緣的銳利度的變化不像孔板流量計(jì)那樣敏感，但由于幾何形狀和尺寸發(fā)生了變化，也會(huì)引氣流量系數(shù)的變化。橫河公司對旋渦發(fā)生體銳緣變鈍同標(biāo)準(zhǔn)孔板銳緣變鈍對流量系數(shù)的影響做過測試，發(fā)現(xiàn)在相同的圓弧半徑的情況下，渦街流量計(jì)流量系數(shù)的相對變化率比孔板流量系數(shù)的相對變化率小得多^[2]，其相互關(guān)系如圖9.2所示。

 從圖9.2可清楚地看出，隨著銳緣半徑 地增大，孔板的流量系數(shù)和渦街流量計(jì)的流量系數(shù)都相應(yīng)增大，但因流量系數(shù)的定義不相同，對流量測量誤差的影響卻相反。其中孔板流量系數(shù)的增大卻使流量示值成正比地增大。

                      圖9.2  銳緣磨損及其影響

選擇耐磨性優(yōu)良的材質(zhì)制造發(fā)生體，是改善磨損的積極方法。一旦發(fā)現(xiàn)磨損，應(yīng)對儀表的流量系數(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。

9.1.4 管道內(nèi)徑引入的誤差

  與渦街流量計(jì)連接的管道，其內(nèi)徑與渦街流量計(jì)測量管內(nèi)徑*一致的情況并不很多，尤其是大家喜歡使用的進(jìn)口渦街流量計(jì)和引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的渦街流量計(jì)。因?yàn)橥鈬臒o縫鋼管管徑標(biāo)準(zhǔn)與中國標(biāo)準(zhǔn)不一致，例如名義管徑6 的無縫鋼管，國外標(biāo)準(zhǔn)為外徑176mm，而中國為159mm，相差較多。另一個(gè)原因是名義管徑標(biāo)準(zhǔn)相同的無縫鋼管，由于壁厚規(guī)格差別大，內(nèi)徑也產(chǎn)生較大差異。

在實(shí)流標(biāo)定中發(fā)現(xiàn)，管道內(nèi)徑等于或略大于渦街流量計(jì)測量管內(nèi)徑時(shí)，流量示值穩(wěn)定，流量系數(shù)正常。但若管道內(nèi)徑小于測量管內(nèi)徑時(shí)，流量示值出現(xiàn)強(qiáng)烈的噪聲，這是因?yàn)榱黧w流過截面積突變的管段時(shí)產(chǎn)生二次流所致，如圖9.3（a）所示。在管徑大于測量管內(nèi)徑時(shí)，也有二次流產(chǎn)生，但因二次流存在的部位在測量管之外，對儀表示值影響不明顯，如圖9.3（b）所示。

        (a)                                        (b)

                 圖9.3  流通截面積突變引發(fā)二次流

當(dāng)管道內(nèi)徑小于測量管內(nèi)徑（3％以內(nèi)）時(shí)，雖然不會(huì)對儀表本身所固有的流量系數(shù)產(chǎn)生影響，但因流通截面積突變引起表現(xiàn)流速變化而可能產(chǎn)生附加測量誤差。這時(shí)可通過修正流量系數(shù)Km來補(bǔ)償，其修正系數(shù)F_D的表達(dá)式為^[1]

             F_D ²

式中    ——測量管實(shí)際內(nèi)徑；

        ——管道實(shí)際內(nèi)徑。

經(jīng)過修正的流量系數(shù) 為

   ²                                 (9.2)