1 理論分析

1.1 旋進(jìn)漩渦流量計(jì)結(jié)構(gòu)組成和工作原理旋進(jìn)漩渦流量計(jì)由漩渦發(fā)生器、殼體、流量積算儀、檢驗(yàn)元件、消旋器組成，其工作原理如圖 1所示。在流體經(jīng)過漩渦發(fā)生器后，發(fā)生器的螺旋葉片會(huì)迫使流體圍繞發(fā)生器產(chǎn)生劇烈旋轉(zhuǎn)，從而使流體產(chǎn)生一個(gè)切向速度，形成漩渦。當(dāng)流體進(jìn)入擴(kuò)散段時(shí)，漩渦流受到回流的作用，開始作二次旋轉(zhuǎn)，形成陀螺式的渦流進(jìn)動(dòng)現(xiàn)象。該進(jìn)動(dòng)頻率與流量大小成正比，不受流體物理性質(zhì)和密度的影響，檢測(cè)元件測(cè)得流體二次旋轉(zhuǎn)進(jìn)動(dòng)頻率，就可得出流量，而且能在較寬的流量范圍內(nèi)獲得良好的線性度。

1.2 模型分析

本文采用負(fù)壓音速噴嘴氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，根據(jù)質(zhì)量守恒，通過負(fù)壓音速噴嘴氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的流量為

（1）

式中：A * ——標(biāo)準(zhǔn)裝置的噴嘴喉部面積；C * ——標(biāo)準(zhǔn)裝置的噴嘴臨界流函數(shù)；C d ——標(biāo)準(zhǔn)裝置的噴嘴流出系數(shù)；p 0 ——標(biāo)準(zhǔn)裝置噴嘴前滯止壓力；p ——被檢流量計(jì)處壓力；T——被檢流量計(jì)溫度；R u —— 通 用 氣 體 常 數(shù)；Z—— 氣 體 壓 縮 系數(shù)；M——氣體摩爾質(zhì)量；T 0 ——標(biāo)準(zhǔn)裝置處溫度。儀表系數(shù) K 的計(jì)算公式為

（2）

式中：N——檢定時(shí)脈沖數(shù)；t ——檢定時(shí)間；p a ——檢定時(shí)大氣壓力。相對(duì)誤差為

式中：E——相對(duì)誤差；K——檢定過程中計(jì)算的儀表系數(shù)；K 0 ——流量計(jì)原始儀表系數(shù)。

由式（1）、式（2）、式（3）可知，旋進(jìn)漩渦流量計(jì)儀表系數(shù) K 與被檢流量計(jì)處壓力 p 成正比，被檢流量計(jì)處壓力越大，該流量計(jì)的儀表系數(shù)K 就越大，而流量計(jì)的相對(duì)誤差 E 由儀表系數(shù) K 計(jì)算所得，因此取壓位置對(duì)旋進(jìn)漩渦流量計(jì)相對(duì)誤差有較大影響。

 

2 試驗(yàn)分析

分別在旋進(jìn)漩渦流量計(jì)不同位置取壓，對(duì)其進(jìn)行檢定試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果做進(jìn)一步詳細(xì)分析。JJG1121—2015《旋進(jìn)漩渦流量計(jì)檢定規(guī)程》對(duì)旋進(jìn)漩渦流量計(jì)的取壓位置沒有明確要求，為此筆者梳理了不同檢定規(guī)程對(duì)取壓位置的要求作為本次試驗(yàn)取壓位置的參考（見表 1）。

由表 1 可知，不同類型流量計(jì)的取壓位置基本集中在表體、表前 10D 或表后 10D 以內(nèi)，因此本次試驗(yàn)選取表體處、表后 5D 處、表后 10D 處、表前5D 處、表前 10D 處 5 個(gè)取壓位置進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)流量計(jì)選用某品牌的旋進(jìn)漩渦流量計(jì)，其流量范圍為（2.5~30） m 3 /h、準(zhǔn)確度等級(jí)為 1.5 級(jí)，標(biāo)準(zhǔn)器采用準(zhǔn)確度等級(jí)為 0.3 級(jí)的音速噴嘴式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，檢定依據(jù)為 JJG 1121—2015。分別在 2.5 m 3 /h、6 m 3 /h、15 m 3 /h、30 m 3 /h 4種流量工況下對(duì)上述 5 個(gè)取壓位置進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間為 60 s，大氣壓力為 97.1 kPa，環(huán)境溫度為 21.9 ℃，相對(duì)濕度為 54%，每種工況下各操作 3 次后取平均值，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表 2 所示。

 

對(duì)表 2 數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，獲得旋進(jìn)漩渦流量計(jì)在不同取壓方式下的相對(duì)誤差曲線，如圖2 所示。

由圖 2 可知：

（1）下游表后取壓時(shí)，流量計(jì)相對(duì)誤差為負(fù)值；上游表前取壓時(shí)，流量計(jì)相對(duì)誤差為正值；表體取壓時(shí)，流量計(jì)小流量時(shí)相對(duì)誤差為正值，大流量時(shí)相對(duì)誤差為負(fù)值。

（2）表體取壓時(shí)流量計(jì)相對(duì)誤差#小，下游表后取壓次之，上游表前取壓流量計(jì)相對(duì)誤差#大，且隨著流量的增大，其差異也變得越大。流量為

30 m 3 /h 時(shí)，在表前 10 D 處取壓的相對(duì)誤差比表體取壓的相對(duì)誤差高 5.23%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出檢定規(guī)程要求。

（3）越靠近表體位置取壓，其相對(duì)誤差與表體取壓時(shí)的檢測(cè)結(jié)果越接近。

3、結(jié)束語

在旋進(jìn)漩渦流量計(jì)日常檢定過程中，盡量采取表體取壓孔取壓，若無表體取壓孔或因外界因素?zé)o法在表體取壓孔取壓時(shí)，則應(yīng)選取靠近表體的下游位置取壓，這樣測(cè)得的結(jié)果更接近真實(shí)數(shù)據(jù)。