淺談流量計的開展和現(xiàn)狀（1）

一、概述

　　傳統(tǒng)的流體整流器經(jīng)長期的研討與理論已趨于成熟，它普通采用阻隔體分隔流道來調(diào)整管道內(nèi)的速度散布，以到達整流的目的；這一類整流器主要用于實驗室和流量標定系統(tǒng)。但這種辦法易惹起污物梗塞和增加阻力損失，所以在工業(yè)管道上很少采用。渦街流量計由于其共同的性能，不斷遭到人們注重，并己到了普遍的應(yīng)用，但仍有兩個方面的問題攪擾著人們，一是由于儀表上游管道阻流件的干擾，流場發(fā)作畸變，影響旋渦正常撥離。為了克制流場擾動，儀表前需求配裝較長直管道（普通為15~40倍的工藝管內(nèi)徑的長度），而在實踐現(xiàn)場是很難滿足的。二是，渦街流量計主要特性之一是量程寬，普通在10：1左右，應(yīng)該說這樣寬的丈量范圍應(yīng)屬比擬的性能，但在實踐工業(yè)應(yīng)用中，zui大流量遠低于儀表的上限值，zui小流量又常常會低于儀表的下限值，一些儀表經(jīng)常工作在下限流量左近，形成儀表的計量度降落，這時信號較弱，儀表的抗干擾才能也降落。為了丈量小流量，人們常常采用內(nèi)腔外形為園臺的傳統(tǒng)變徑管，經(jīng)過縮徑進步丈量處的流速。使渦街流量計工作在正常流速范圍內(nèi)，但這種變徑方式，構(gòu)造尺寸大（普通長度為工藝管內(nèi)徑的3~5倍），同時，由于流體流經(jīng)變徑管，在變徑處產(chǎn)生大量旋轉(zhuǎn)流團，增大部分阻力損失，也使流場發(fā)作畸變。所以必需在變徑管與儀表之間加裝大于15倍工藝管內(nèi)徑長度的直管道停止整流，且增加了沿程阻力損失（如圖1所示），這種辦法增加施工本錢，也給加工、裝置帶來不便。

　　縱端面采用特殊形線的變徑整流器（己申報國度），具有整流，進步流速及改動流速散布的多重作用，其構(gòu)造尺寸小，長度僅為工藝管內(nèi)徑的1/3，能夠直接卡裝在儀表的兩端，不只不需求另外附加直管道，而且能夠降低儀表對上游直管道的請求。實驗標明：儀表上游阻力件為一個平面內(nèi)的兩個90°彎頭在普通狀況下，渦街流量計上游側(cè)應(yīng)加裝大于20倍管道內(nèi)徑長度的直管道，而渦街流量計加裝了變徑整流器大大降低了對上游測直管道長度的請求，其阻力遠遠小于傳統(tǒng)的變徑管。更主要的是，可使下限流速降為原來的1/3，量程比進步到15：1以上。’

　　二、原理及剖析

　　首先應(yīng)該指出，傳統(tǒng)的變徑管能夠經(jīng)過縮徑，并配以較小口徑的流量計來到達丈量小流量的目的，但是這種辦法不可能擴展儀表的量程比，由于它并末改動管道的流速散布狀態(tài)。我們曉得，渦街流量計的理論及推導(dǎo)是基于在無量大的平均流場中得到的，而在實踐封鎖圓管中，卻是非平均流場，橫斷面的流速散布是一回轉(zhuǎn)拋物面，固然選擇合理的柱型，使柱體兩側(cè)弓形面的流速散布平均，但實踐上，工藝管道上回轉(zhuǎn)拋物面的流速散布的影響是客觀存在的。實驗標明在比擬大的流量時，這個影響較小，或說這個影響在允許的范圍內(nèi)；但隨著流量的降落，這個影響越來越大，從大量標定數(shù)據(jù)看，儀表常數(shù)總是隨著流量的減小而增大。這闡明取樣點的流速與均勻流速差別越來越大。

　　采用了變徑整流器后（見圖2），由于縮經(jīng)斷面的流速在逐步增大，在斷面上各點流速的增加是不一樣的，靠近中心流速增加小，而靠近喉徑邊沿處流速增加大。設(shè)整流器進口處壓力為P1，均勻流速為V1，某點上的速度不平均度為U1，出口處壓力為P2，均勻流速為V2，經(jīng)過進口處某點同*線，在出口處的速度不平均度為U2，沿該流線，由伯努利方程得：

　　由式（6）可見，收縮比對出口處流速平均度的影響，即關(guān)于一定的進口速度不平均度，

　　出口處的速度不平均度將減少n2倍。因而出口處流速趨于平均，更接近渦街流量計理論的平均流場的條件，不只使漩渦趨于穩(wěn)定，且進步了儀表的丈量范圍。另外，這種變徑整流器，在流體動能的轉(zhuǎn)換過程中有效的抑止了干擾。三、實驗驗正例1：一臺口徑為40mm的渦街流量計裝置在φ40的工藝管道上，標定滿足精度1%的量程比為8：1，當(dāng)裝置在φ50工藝管道上，并在儀表兩側(cè)裝置變徑整流器，在15：1的范圍內(nèi)精度為1.0%。例2：二臺口徑為50mm和40mm渦街流量計配裝整流器后，分別裝置在口徑為80mm工藝管道上，停止水標定。實驗數(shù)據(jù)見表1。工藝管內(nèi)徑/整流器喉部直徑（mm）儀表常數(shù)反復(fù)性 非線性 量程 zui小流速（米/秒）80/50 17452 0.05% 0.95% 15:1 0.1 80/40 10197 0.04% 0.78% 15:1 0.16

　　再將兩臺口徑為φ50mm和φ40mm渦街流量計配裝整流器后，分別裝置在φ80mm工以管道上，且儀表上游尉為一個平面內(nèi)兩個90°彎頭，變徑整流器前端與第二個90°彎頭間隔為3倍工藝管內(nèi)徑長段，停止水標定