渦街流量計變徑整流器的流量測量中的作用
在管道類的流量測量過程中，管路中液體流速分布不均勻和旋混流的存在，是一些流量計(主要是速度式流量計)測量精度、運行穩(wěn)定性差的主要原因，尤其是渦街流量計，孔板流量計，差壓式流量計和旋進旋渦，對此因素對于流量計測量效果的影響為嚴(yán)重，所以現(xiàn)在的旋進旋渦流量計都是自帶的整流器，而引起管道中液體流速不均和旋渦流的原因，是由于流量計上游管路存在諸如管線結(jié)構(gòu)、閥、泵、接頭不同心或焊接毛邊、墊片突出管路內(nèi)等其他障礙因素。為了克服管道中存在的流速分布不均，并消除旋渦流，在上游部分的管道內(nèi)裝入一束導(dǎo)管組成(或其他元件)整流器。這是安裝整流器的原因。整流器也是流量計量系統(tǒng)中一個主要的附屬設(shè)備。

傳統(tǒng)的流體整流器經(jīng)長期的研究與實踐已趨于成熟，它一般采用阻隔體分隔流道來調(diào)整管道內(nèi)的速度分布，以達到整流的目的；這一類整流器主要用于實驗室和流量標(biāo)定系統(tǒng)。但這種方法易引起污物堵塞和增加阻力損失，所以在工業(yè)管道上很少采用。

渦街流量計由于其的性能，一直受到人們重視，并己到了廣泛的應(yīng)用，但仍有兩個方面的問題困擾著人們，一是由于儀表上游管道阻流件的干擾，流場發(fā)生畸變，影響旋渦正常撥離。為了克服流場擾動，儀表前需要配裝較長直管道(一般為15~40倍的工藝管內(nèi)徑的長度)，而在實際現(xiàn)場是很難滿足的。二是，渦街流量計主要特點之一是量程寬，一般在10：1左右，應(yīng)該說這樣寬的測量范圍應(yīng)屬比較優(yōu)良的性能，但在實際工業(yè)應(yīng)用中，大流量遠(yuǎn)低于儀表的上限值，小流量又往往會低于儀表的下限值，一些儀表經(jīng)常工作在下限流量附近，造成儀表的計量準(zhǔn)確度下降，這時信號較弱，儀表的抗力也下降。為了測量小流量，人們往往采用內(nèi)腔形狀為園臺的傳統(tǒng)變徑管，經(jīng)過縮徑提高測量處的流速。使渦街流量計工作在正常流速范圍內(nèi)，但這種變徑方式，結(jié)構(gòu)尺寸大(一般長度為工藝管內(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，增大局部阻力損失，也使流場發(fā)生畸變。所以必須在變徑管與儀表之間加裝大于15倍工藝管內(nèi)徑長度的直管道進行整流，且增加了沿程阻力損失(如圖1所示)，這種方法增加施工成本，也給加工、安裝帶來不便。

渦街流量計

縱端面采用特殊形線的變徑整流器(己申報國家)，具有整流，提高流速及改變流速分布的多重作用，其結(jié)構(gòu)尺寸小，長度僅為工藝管內(nèi)徑的1/3，可以直接卡裝在儀表的兩端，不僅不需要另外附加直管道，而且可以降低儀表對上游直管道的要求。實驗表明：儀表上游阻力件為一個平面內(nèi)的兩個90°彎頭在一般情況下，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要求，其阻力遠(yuǎn)遠(yuǎn)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，量程比提高到15：1以上。’

原理及分析

首先應(yīng)該指出，傳統(tǒng)的變徑管可以經(jīng)過縮徑，并配以較小口徑的流量計來達到測量小流量的目的，但是這種方法不可能擴大儀表的量程比，因為它并末改變管道的流速分布狀態(tài)。我們知道，渦街流量計的理論及推導(dǎo)是基于在無窮大的均勻流場中得到的，而在實際封閉圓管中，卻是非均勻流場，橫斷面的流速分布是一回轉(zhuǎn)拋物面，雖然選擇合理的柱型，使柱體兩側(cè)弓形面的流速分布均勻，但實際上，工藝管道上回轉(zhuǎn)拋物面的流速分布的影響是客觀存在的。實驗表明在比較大的流量時，這個影響較小，或說這個影響在允許的范圍內(nèi)；但隨著流量的下降，這個影響越來越大，從大量標(biāo)定數(shù)據(jù)看，儀表常數(shù)總是隨著流量的減小而增大。這說明取樣點的流速與平均流速差異越來越大。

采用了變徑整流器后（見圖2），由于縮經(jīng)斷面的流速在逐漸增大，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，平均流速為V1，某點上的速度不均勻度為U1，出口處壓力為P2，平均流速為V2，通過進口處某點同線，在出口處的速度不均勻度為U2，沿該流線，由伯努利方程得： 

流量計公式

由式（6）可見，收縮比對出口處流速均勻度的影響，即對于一定的進口速度不均勻度，

出口處的速度不均勻度將縮小n2倍。因此出口處流速趨于均勻，更接近渦街流量計理論的均勻流場的條件，不僅使漩渦趨于穩(wěn)定，且提高了儀表的測量范圍。另外，這種變徑整流器，在流體動能的轉(zhuǎn)換過程中有效的抑制了干擾。

溫壓補償一體化渦街流量計功能特點                     

●    表體中同時集成溫壓補償補償功能，可測量流體的標(biāo)準(zhǔn)體積流量或標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量流量。 

●    全智能化、數(shù)字化電路設(shè)計，可自動補償被測流體密度或標(biāo)況體積計算。 

●    全新的數(shù)字濾波和修正功能使流量測量更加精準(zhǔn)可靠。 

●    電池供電型無需外接電源既可連續(xù)工作兩年以上。 

●    全新點陣漢字液晶顯示，使用操作更方便。 

溫壓補償一體化渦街流量計技術(shù)參數(shù)                      

測量介質(zhì)：　　液體、氣體、蒸汽 

介質(zhì)粘度：　　小于10cp 

介質(zhì)溫度：　　-50℃——+400℃ 

本體材料：　　1Cr18Ni9Ti(其他材料協(xié)議供貨) 

傳感器密封：　石墨墊片（特殊根據(jù)要求） 

環(huán)境溫度：　　-30℃——+80℃（特殊根據(jù)要求） 

公稱直徑： 

管道式：DN15——DN300； 

插入式：DN200-2000mm 

測量精度： 

液體:測量值的±1.0%（特殊） 

氣體：測量值的±1.5% 

量程比：　　　10：1 

壓力等級：　　PN25，PN40（高壓可特殊制造） 

連接方式：            

夾持式 DN15—DN300 

法蘭式 DN15--DN300。 

插入式 DN200-DN2000 

防爆形式：            

隔爆型　　Ex dⅡBT4-T6 

本安型　　Ex iaⅡCT4-T6 

防護等級：　　IP67 

轉(zhuǎn)換器殼體：　壓鑄鋁,上漆 

供電電壓：　　12——36VDC或3.6V電池

輸出信號:　　 兩線制4--20mA電流輸出 

現(xiàn)場顯示：　　可編程設(shè)定顯示瞬時流量、累積流量                 

通訊方式：　　RS485通迅

實驗驗正

例1：一臺口徑為40mm的渦街流量計安裝在φ40的工藝管道上，標(biāo)定滿足精度1%的量程比為8：1，當(dāng)安裝在φ50工藝管道上，并在儀表兩側(cè)安裝變徑整流器，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，分別安裝在口徑為80mm工藝管道上，進行水標(biāo)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) 重復(fù)性 非線性 量程 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

[表1]渦街流量計

再將兩臺口徑為φ50mm和φ40mm渦街流量計配裝整流器后，分別安裝在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°彎頭距離為3倍工藝管內(nèi)徑長段，進行水標(biāo)定，工藝圖如圖3，實驗數(shù)據(jù)見表2

工藝管內(nèi)徑/整流器喉部直徑（mm） 儀表常數(shù) 重復(fù)性 非線性 量程 小流速（米/秒）

80/50 17266 0.02% 0.9% 16:1 0.1

80/40 

10278

0.15% 0.08% 15:1 0.15

[表2]

實驗結(jié)果表明：

1、在管道流速較低時，采用變徑整流器，使儀表特性總體保持良好狀態(tài)；

2、采用變徑整流器，在儀表上游阻流件形式為一個平面內(nèi)2個90°彎頭，直管道很短（3D）的情況下，儀表常數(shù)的偏移在0.7%左右，說明整流器具有良好的流動調(diào)整性能。（與實驗相同的上游阻流件形式在不裝整流器條件下，儀表上游直管道長段為8倍工藝管內(nèi)徑時，儀表常數(shù)偏移為2.0%?。?/div>