涡街流量计在蒸汽、水和空气介质下的计量特性分析

涡街流量计由于其耐高温、压损小的特点，被广泛应用于蒸汽流量计量领域中。对用于蒸汽计量的涡街流量计进行量值溯源时，通常使用三种标定介质：蒸汽、水和空气。以蒸汽作为检定介质进行实流标定，其优点是装置检测条件与被检流量计的实际使用工况接近，但由于蒸汽实流检测装置设计难度大、运行成本高、安全性差等的限制，实际应用很少。通常认为在一定雷诺数范围内，涡街流量计旋涡分离频率对被测流体压力、温度、粘度和组分变化不敏感，在几何相似和动力相似条件下，可用一种典型介质（水或空气）进行标定。

因此实际检定工作中基本使用基于水介质或者空气介质的检测装置进行标定。以上关于涡街流量计不受流体介质种类影响的假设是基于涡街流量计原理公式的理论分析，目前并无实验数据支撑。

针对涡街流量计在不同流体介质下的计量特性，研究人员进行了大量研究。如许文达等通过对涡街流量计在空气、水和蒸汽介质下的比对实验，分析了涡街流量计仪表系数和测试介质的关系，得到了三种介质下仪表系数的规律性偏差，提出了针对温度和介质可压缩性的系数修正计算方法。许文达等从流体力学理论研究出发，分析了介质可压缩性对涡街流量计计量特性的影响，并通过实流测试和CFD仿真分析研究了空气和水介质下的仪表系数偏差，结果表明空气介质下的涡街流量计仪表系数大于水介质中的仪表系数，与理论分析一致。

苏庆文等利用Fluent软件对涡街流量计在蒸汽、空气和水三种介质下进行仿真研究，仿真结果表明三种介质下仪表系数从大到小依次为：空气、蒸汽、水，说明空气受介质的可压缩性影响最大。许文达等对6台不同口径的涡街流量计分别在音速喷嘴法气体流量标准装置和冷凝称重法蒸汽流量标准装置上进行蒸汽和空气介质下的实验研究，实验设置了6个流量点，得到仪表系数和重复性等数据，结果显示空气介质下涡街流量计仪表系数在最大流量点均有明显的下降，不同口径涡街流量计在蒸汽介质下的仪表系数随流量点的变化曲线基本一致，且空气介质下的仪表系数整体上大于蒸汽介质下的值。

邢娟等利用正压法音速喷嘴气体流量标准装置研究了不同空气密度下的涡街流量计的流量特性，结果表明随着介质密度的增大，涡街流量计仪表系数相对误差最大为0.405%，且流量下限降低，量程扩大。

审核编辑 黄宇