上游单弯头和闸阀对涡街流量计测量性能影响

涡街流量计是一种基于流体振荡原理的新型速度式流量仪表，以其对流体物性变化的不敏感性、高可靠性和高精度等特点而被广泛应用于工业现场．自20 世纪 60 年代末诞生以来，涡街流量计发展迅速，国内外学者分别对旋涡发生体形状[1-4]、信号检测方式[5-7]以及数字信号处理方法[8-10]等方面展开了大量研究工作，并取得了显著成果．随着涡街流量计的推广和使用，其安装影响越来越受到人们的重视，安装环境、使用条件对其测量精度的影响成为需要关注的问题．

英国 Surrey 大学和英国国家工程实验室对上游安装单 90°弯头、半开闸阀、不同平面的 2 个 90°弯头 3 种阻流件情况分别进行了实验研究[11]，讨论涡街流量计安装在其下游的测量精度．日本国家计量科学研究院的 Takamto 等[12]通过实流实验方法，对 4种不同形状的旋涡发生体在 6 种阻流件安装条件下的测量性能进行研究，通过分析每种阻流件情况下仪表系数的相对误差，最终给出了安装每种阻流件时保证涡街流量计测量精度所需的最短上游直管段长度，但对后直管段长度并未提及．此外，我国机械行业标准(JB/T 9249—1999)中对涡街流量计在不同阻流件情况下的前后直管段长度也作了相应规定，但是规定中所推荐的直管段均较长，一般涡街流量计现场安装条件根本无法满足．而国外文章中给出的实验结果是否具有普适性，能否直接拿来使用值得推敲．目前国内针对涡街流量计安装使用条件的实验研究鲜见报道．本文针对 100,mm 口径的涡街流量计开展了基准实验、上游单 90°弯头和全开闸阀影响的实验研究，通过实验数据对平均仪表系数的相对误差、线性度和重复性进行分析与评价，最终给出了上游单弯头、全开闸阀条件下涡街流量计安装的前后直管段长度建议．

1 实验装置

实验是在天津大学天津市过程参数检测与控制重点实验室的水流量标准装置上完成的，实验管径100,mm，图 1 为实验装置示意．水泵连续将水池里的水送入高位水塔，水塔通过溢流来保持水压的恒定．实验时，水从水塔的下水管引入到实验管道，依次流过标准表电磁流量计、实验样机涡街流量计，最后回到水池，通过调节阀门开度进行流量调节．实验采用计算机控制，实现对电磁流量计、涡街流量计输出信号的实时采集与处理．水流量标准装置精度可达 0.1%．

实验样机为横河 DY100-EBLBA1-2D 一体型涡街流量计，口径 100,mm．该样机最大特点是采用了基于频谱分析的数字信号处理方法，保证了在较宽的测量范围内具有较高精度．可测流量范围 7.5～248,m³/h，精度可达 1%．但是，受实验装置所能提供的流量范围限制，最小流量只能做到 10 m³/h，最大流量可以达到 200,m³/h．由于管道改造后压损增大，最终流量上限只能达到 150,m³/h 左右，所以进行实流实验测试的流量范围为 10～150,m³/h．