摘要：影響液體智能渦輪流量計精度的主要外部因素是流體的流動(dòng)狀態(tài)，渦輪流量計特性曲線(xiàn)要保持良好的線(xiàn)性關(guān)系，流過(guò)流量計的流體應為充分發(fā)展的流型。對流量計的精度和直管段的預測，為不同精度要求的渦輪流量計選擇適當長(cháng)度的直管段提供了理論參考。

渦輪流量計是一種速度式流量?jì)x表，由于具有結構緊湊、測量精度高、反應速度快、測量范圍廣、價(jià)格低廉和安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，而得到廣泛應用。對于貿易結算計量，流量計的精確度是至關(guān)重要的。影響渦輪流量計精度的主要外部因素是流體的流動(dòng)狀態(tài)，渦輪流量計特性曲線(xiàn)要保持良好的線(xiàn)性關(guān)系，流過(guò)流量計的流體應為充分發(fā)展的流型。

1、旋轉系數與下游直管段長(cháng)度之間的關(guān)系

旋轉流的旋轉強度用旋轉系數來(lái)表示，旋轉系數定義為角動(dòng)量通量與軸向動(dòng)量通量的比值：

式中：

w——周向速度；

u——軸向速度；

R——管道半徑；

A——流體流過(guò)的橫截面積；

ρ——密度。

對于圓管內的旋轉流，在r=0.95R處的旋轉角度*大，即：

采用多項迭代的方法，可編程計算出在某個(gè)X值時(shí)(X為圓管直徑D的倍數)滿(mǎn)足一定精度的Sw值：

常數b和c與流體性質(zhì)、雷諾數和流量有關(guān)，需要通過(guò)實(shí)驗確定。對于不可壓縮流體，b=0.030～0.085，c=0.10～0.50。一般來(lái)說(shuō)，流量越大，旋轉流的衰減越大，由式(3)可以看出，旋轉流發(fā)生后的直管段越長(cháng)，旋轉流的強度越弱，對渦輪流量計精度的影響越小。

2、實(shí)驗設計與結果分析

為了在實(shí)驗過(guò)程中能得到理想的旋轉流體，實(shí)驗中采用了模擬多種強度旋轉流的發(fā)生器，旋轉流發(fā)生器安裝在流量計上游來(lái)流的起始點(diǎn)處。

實(shí)驗采用稱(chēng)量法，記錄電子稱(chēng)上的質(zhì)量脈沖數N，N乘以質(zhì)量脈沖常數(0.08333)，即得到質(zhì)量值(kg)，同時(shí)記錄時(shí)間和渦輪變送器的脈沖數，在每個(gè)流量點(diǎn)重復做三次，記錄三組數據，共選擇5個(gè)流量點(diǎn)來(lái)覆蓋渦輪流量計的測量量程。流量Q=0.08333N/t，儀表系數為：

儀表系數K與旋轉數Sw成線(xiàn)性關(guān)系，儀表精度為：

其中α、d均為待定系數。

根據實(shí)驗所得多組脈沖數和流量數據，可計算出儀表精度δ值。按δ-X方程及δ和X數據進(jìn)行*小二乘法回歸，可確定α和d的數值。一般來(lái)說(shuō)，對不可壓縮流體，α=1.15～2.20，d=0.016～0.11。

3、直管段長(cháng)度和流量計精度的初步預測

在工程設計中，根據流體性質(zhì)、流量和雷諾數確定α和d值。這樣，按照式(5)就可以依不同的流量計精度要求，對直管段長(cháng)度進(jìn)行初步預測，或確定直管段長(cháng)度后，對流量計的精度做初步預測。

當δ=0.2%時(shí)，不同流量下所需直管段長(cháng)度見(jiàn)表1。

當X=30時(shí)，不同流量下儀表精度見(jiàn)表2。

對流量計的精度和直管段的預測，為不同精度要求的渦輪流量計選擇適當長(cháng)度的直管段提供了理論參考。

4、結語(yǔ)

(1)旋轉數Sw與X成指數關(guān)系，即隨著(zhù)下游距離X的增加，旋轉流強度以指數方式衰減。指數系數c和α值與介質(zhì)的性質(zhì)，雷諾數等參數有關(guān)。

(2)對于任一旋轉流源，隨著(zhù)下游距離X的增加，在大流量區旋轉流強度衰減速度快，而在小流量區，旋轉流強度衰減速度要慢一些，因此，對小流量的流量計管道設計中需要加長(cháng)直管段，以減少旋轉流對流量計精度的影響。

(3)不論旋轉流的方向如何，流量計越靠近旋轉流源，流量計的精度δ越差，流量計精度可以按式(5)進(jìn)行初步預測。