通過渦街流量計分別在以水為介質的水流量計量標準裝置、以空氣為介質的音速噴嘴法氣體流量標準裝置和以蒸汽為介質的蒸汽流量標準裝置進行比對實驗，測試了渦街流量計儀表系數和其介質的關系，實驗結果表明3種介質條件下儀表系數存在規律性偏差，利用流體力學及卡門渦街原理，結合蒸汽獨特的熱力學性質，深入分析了蒸汽對渦街流量計計量特性造成計量性能影響的因素，對渦街流量計在3種介質下儀表系數存在規律性偏差實驗結論進行了解釋和分析，獲得了蒸汽和空氣流體條件下的計算擬合公式，并提出了系數修正的計算方法。

關鍵字：蒸汽 渦街流量計 可壓縮流體 旋渦發生體 等熵指數 

儀表系數

 

 

 從20世紀80年代起，渦街流量計在流量計量中應用廣泛，特別是近幾年能源計量不斷獲得強化，大量被應用于蒸汽流量的計量，由于其壓損小、量程比大等特點，部分取代了傳統差壓式蒸汽流量計。由于缺乏蒸汽實流檢測的手段，蒸汽對渦街流量計計量性能的影響，一直缺乏相關的實驗數據和理論分析，人們對其蒸汽測量的研究還比較匱乏。目前，國內外對渦街流量計在蒸汽測量上的溯源，普遍采用空氣或者水為介質的流量計量標準裝置代替蒸汽計量標準裝置進行檢定或校準，隨著人們對渦街流量計的深入研究，不少學者對此種方法提出了質疑，并且在實際蒸汽流量的計量中也碰到過由于檢定使用計量標準裝置的不同，出現的蒸汽計量糾紛。針對這些問題，筆者在所的蒸汽流量計量標準裝置的基礎上，利用水、空氣、蒸汽3種不同介質流量計量標準裝置，開展了渦街流量計的計量特性實驗測試，從渦街流量計漩渦產生機理出發，對不同流體介質影響因素進行研究，定量分析了各種流體介質對渦街流量計的計量特性造成影響的因素。

 1 渦街流量計原理

 渦街流量計是根據“卡門渦街”原理成的流體振蕩式流量測量儀表。在一定雷諾數范圍內旋渦的分離頻率與旋渦發生體的幾何尺寸、管道的幾何尺寸有關，旋渦的頻率正比于流量，其結構原理如圖1所示。

 

圖1 卡門渦街傳感器

 渦街流量計所測量的是旋渦發生體兩側的平均速度u1，而反映被測流量的是管道中的平均流速u，它們之間的關系式為

     （1）

 式中：f為旋渦頻率，Hz；Sr為斯特勞哈爾數；u1為發生體兩側的平均流速，m/s；d為發生體迎流面的寬度，m；u為被測介質來流的平均流速，m/s；m為旋渦發生體兩側弓形面積與管道橫截面面積之比，不可壓縮流體中，由于流體密度ρ不變，由連續性方程可獲得m=u/u1。

 由此可得體積流量為

     （2）

    （3）

 式中K為渦街流量計的儀表系數，1/m3。

 從式（3）可見，渦街流量計的儀表系數僅與其機械結構和斯特勞哈爾數相關，與來流流量無關。而K又表征著渦街流量計的計量特性，在下文中，重點分析在各種不同流體介質條件下K的變化規律。