在工业过程控制 .流量计量及检测中,广泛使用流量调节阁来调节管道中流体(一般指水) 的流量。当流体流过不同开度的调节阀时,由于阀体结构的影响,将会产生诸如旋涡 .空化,水锤及死水区等水流现象,这些现象不仅影响管道局部水头的损失 ,而且会严重破坏管道中流体的流速分布,给流量计的计量性能带来较大影响,影响流量计计量性能的准确检测。因此,调节阔流速分布研究对流量计的计量性能及其检测具有重要的意义。通过对调节闪轩有阻力特性分析, 推导得到了调节阀固有阻力关系式,提出了衡量调节阀阻力的特征阻力概念,并对调节阀的安装特性进行了分析;在对调节阀流量特性分析的基础上,讨论了调节效在输油过程中的调节性能及流量特性的畸变,并对因流量特性畸变而影响控制质量的不利方面给出了有具体的解决措施;文献讨论了调节阀流量系数与可调比关系,提出把可调比看作流量特性曲线的特征参数,在此基础上,指出国家标准和TEC标准对流量系数偏差规定的区别，并通过相应计算得出管内现有标准及产品设计中存在的不足之处。从前人的研究成果可以看出，对由于调节阀等流场扰动对涡街流量计计量性能的影响的研究还很少,因此非常有必要对此进行研究。

本文选用易受流速分布影响的涡街流量计,分别安装在调节阀后距离调节阀 1 倍,5 倍及 10 倍管径处,研究了扰动后的涡街流量计流量计量性能，并取得了非常有意义的研究结果。

1. 实验装置及条件

利用调节阀引起的流场扰动来研究对涡街流量计计量性能产生影响的实验装置如图 1 所示,主要由动力设备水源稳压设备 .单座调节阀 ,前直管段 .涡街流量计、后直管段及标准计量系统等 7 部分组成。实验时,启动换向器使水流流入旁通管,关闭工作量器的放水闪 ,操作流量调节赣将试验管路流量调节到所试验的流量,待流量稳定后,启动换向器将水流由旁通管换入工作量器。换向器动作的同时,启动流量标定仪,开始记录涡街流量计的脉冲输出信号和计时时间。当达到设定水量或时间时 ,换向器换向,使水流由工作量器换向旁通管。记录工作量器中水的体积,流量标定仪显示的时间上和累计脉冲数。累计脉冲数除以工作量器中水的体积,即可得到涡街流量计的仪表系数。

2. 流场扰动对涡街流量计计量性能的影响

2.1 涡街流量计的仪表系数

涡街流量计第;个实验点第/次实验得到的仪表系数为:

式中: Kij 为第i个实验点第j次实验得到的系数，

(m3) -1或L-1;

Nij 个实验点第j次实验得到的流量计累积脉冲数;

Vij为第i个实验点第j次实验时由标准装置中

工作量器测得的水的实际体积,m3 或L;

i取 1,2,3，…,m,m 为第m个实验点,m>=3;

j 取1,2,3，…nn,n 为第n实验,n>=3。

第i 个实验点的平均仪表系数为:

涡街流量计的平均仪表系数表示为:

式中:K 为涡街流量计的仪表系数,(m3 )-1或L-1;

(Ki )max 为各实验点得到的天中的ZUI大值(m3)-1或L-1;

(Ki) min为各实验点得到的 乓中的ZUI小值(m3)-1 或L-1。

2. 2 涡街流量计各实验点的仪表系数

图2.3 分别给出了调节闪开度分别为 80% 、

1 0 0% 条件下 , 涡街流量计安装在调节阁后 1 倍,5

倍及 10 倍管径上距离处各实验点的仪表系数分布与涡街流量计在正常安装条件下各实验点的仪表系

数分布比较图。

由图2 ,图3 可以看出;

1) 涡街流量计在正常安装条件下及分别在调节阀后 5 倍及 10 倍管径距离安装条件下(其中,调节阀的开度分别为 80% 、1 0 0% ,以下同) ,各实验点的仪表系数随流量的增加逐渐变小,且各实验点仪表系数的分布趋势是基本相同的。

2) 涡街流量计在调节阀后 5 倍及 10 倍管径距离处安装时,各实验点的仪表系数小于正常条件下安装时的仪表系数,其分布趋势表现为随涡街流量计距离调节阀的距离增加,各实验点的仪表系数逐渐向正常条件下的仪表系数靠近。这是由于水流流过调节效阀腔后,使得管道中的水流流速出现了不规则,不对称的分布;经过一定长度的直管段整流后,这种不规则、不对称的水流分布有了较大好转(其中 10 倍管径距离的水流不规则 不对称性好于5 倍管径距离的的水流不规则、不对称性) ,但仍然具有不规则、不对称性,使得水流流过涡街流量计时,不能很好的形成旋涡,造成在相同流量下,水流经调节阔扰动在经过一定长度的直管段整流后，形成的旋涡减少,并且不规则、不对称性越大,形成的旋涡越少,仪表系数也就越小; 因而出现了仪表系数随涡街流量计距离调节阀的距离增加,各实验点的仪表系数逐渐向正常条件下的仪表系数靠近的分布趋势。

3) 在距离调节阀 10 倍管径处, 涡街流量计各实验点的仪表系数仍然小于正常条件下的涡街流量计各实验点的仪表系数。这一情况说明,10 倍管径距离的直管段还不足以将调节闪扰动后的水流整流至正常条件下的水流。

4) 在距离调节阀 1 倍管径处,涡街流量计各实验点仪表系数的线性变得非常不规则。这种情况是由于在距离调节阀 1 倍管径处,水流流过调节效后基本未经直管段整流,脉动比较大,流速分布极不规则,这种含有较多脉动且分布不规则的水流流过渴街流量计的三角柱形旋涡发生体时,将会严重影响涡街流量计旋涡的脱落,同时还可能伴有小旋涡的产生。由于上述情况的存在,因而在距离调节闪1倍管径处,涡街流量计各实验点仪表系数分布非常不规则。

2.3 涡街流量计平均仪表系数

根据实验得到的数据,由式(1) ~ (3) 可以计算得到调节闪开度分别为 80% 、1 0 0% 条件下 ,涡街流量计安装在调节降后 1 倍,5 倍及 10 倍管径距离处各实验点的平均仪表系数,如表1 所示。

涡街流量计各实验点的仪表系数及其平均仪表系数的分析可以看出,调节阀流场扰动对流场条件要求较高的涡街流量计的仪表系数带来了较大影响,从而影响流量计的计量准确度。结合仿真结果,本文提出如下控制流场分布的均匀性,稳定性及削弱流场扰动对流量计计量性能影响的方法,即在设计水流量标准装置及安装流量计时,可以充分利用调节阀对上游直管段流速分布影响较小的有利条件,将用于流量调节的调节阀等阔门安装在管道下游。即使需要在上游安装阀门,可以考虑安装与管道同径球闪,使用时上游球阀全开，从则将不会对管道中的流体产生影响，实现装置准确检测及流量计的准确计量。