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渦輪流量計流量工作原理與計算方式——中能儀表科技有限公司

　　渦輪流量計工作原理：當(dāng)被測流體流過傳感器時，在流體作用下，葉輪受力旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速與管道平均流速成正比，葉輪的轉(zhuǎn)動周期地改變磁電轉(zhuǎn)換器的磁阻值。檢測線圈中的磁通隨之發(fā)生周期性變化，產(chǎn)生周期性的感應(yīng)電勢，即電脈沖信號，經(jīng)放大器放大后，送至顯示儀表顯示。

渦輪流量計的流量方程可分為兩種：理論流量方程和實(shí)用流量方程。

(1) 理論流量方程

　　根據(jù)動量矩定理可以列出葉輪的運(yùn)動方程

　　公式3

　　式中 J： 葉輪的慣性矩;

　　dw/dt： 葉輪的旋轉(zhuǎn)加速度;

　　M1： 流體的驅(qū)動力拒;

　　M2： 粘性阻力矩;

　　M3： 軸承摩擦阻力矩;

　　M4： 磁阻力矩。

　　當(dāng)葉輪以恒速旋轉(zhuǎn)時， 0，則M1=M2 M3 M4。經(jīng)理論分析與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證可得

　　公式4

　　式中 n： 葉輪轉(zhuǎn)速;

　　qv： 體積流量;

　　A： 與流體物性(密度、粘度等)，葉輪結(jié)構(gòu)參數(shù)(葉片傾角、葉輪直徑、

　　流道截面積等)有關(guān)的系數(shù);

　　B： 與葉片頂隙，流體流速分布有關(guān)的系數(shù);

　　C： 與摩擦力矩有關(guān)的系數(shù)。

(2) 實(shí)用流量方程

　　qv=f/K 公式1

　　qm=qvρ 公式2

　　式中 qv, qm ……分別為體積流量，m3/s，質(zhì)量流量，kg/s;

　　f ……流量計輸出信號的頻率，Hz;

　　K ……流量計的儀表系數(shù)，P/m3。

渦輪流量計的系數(shù)與流量(或管道雷諾數(shù))的關(guān)系曲線如圖2所示。由圖可見，儀表系數(shù)可分為二段，即線性段和非線性段。線性段約為其工作段的三分之二，其特性與傳感器結(jié)構(gòu)尺寸及流體粘性有關(guān)。在非線性段，特性受軸承摩擦力，流體粘性阻力影響較大。當(dāng)流量低于傳感器流量下，儀表系數(shù)隨著流量迅速變化。壓力損失與流量近似為平方關(guān)系。當(dāng)流量超過流量上要注意防止空穴現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)相似的TUF特性曲線的形狀是相似的，它僅在系統(tǒng)誤差水平方面有所不同。

傳感器的儀表系數(shù)由流量校驗(yàn)裝置校驗(yàn)得出，它不問傳感器內(nèi)部流體機(jī)理，把傳感器作為一個黑匣子，根據(jù)輸入(流量)和輸出(頻率脈沖信號)確定其轉(zhuǎn)換系數(shù)，它便于實(shí)際應(yīng)用。但要注意，此轉(zhuǎn)換系數(shù)(儀表系數(shù))是有條件的，其校驗(yàn)條件是參考條件，如果使用時偏離此條件系數(shù)將發(fā)生變化，變化的情況視傳感器類型，管道安裝條件和流體物性參數(shù)的情況而定。

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