摘要：本文針對新研制的低能耗高精度渦輪流量計，就其變速器前后壓力變化與流量變化研究了其與儀表精度之間的關(guān)系．并量化了這一因果關(guān)系，提出了改善該型流量計精度的途徑。

l、引言

渦輪流量計雖然自誕生也已20多年了，但對這種流量計的研究始終停留在起始階段。人們一直認為這種流量計精度高、測量范圍廣、壓力損失少、惰性小。但渦輪流量計的測量信號受到多種參數的影響，在使用中不予足夠的重視就會(huì )嚴重影響測量精度。常規考慮了以下幾個(gè)因素。

1．壓力變化導致液體發(fā)生氣蝕而使精度下降，為此規定了每種流量計的防止流量計氣蝕的*小壓力。

2．溫度變化導致流量計金屬材料熱脹冷縮，幾何尺寸隨之變化而引起轉速的變化。

3．流體粘度影響到變送器葉輪的阻尼力，即影響到葉輪的轉速。

4．由特性曲線(xiàn)可知流量測量范圍必須在流量計的測量范圍之內，才能保證測量精度，否則，因儀表常數不恒定而產(chǎn)生誤差。

5．因為渦輪流量計為速度式儀表，流體的密度狀態(tài)不同，必然影響到質(zhì)量流量的計量。

2、△P、Q與△Q的關(guān)系

目前，廠(chǎng)商提供的渦輪流量計，均規定了變送器前端的流體壓力等于或大于（δr+P1+Pr）。其中δr為流體通過(guò)渦輪流量計，以驅動(dòng)變送器渦輪旋轉，達到一定轉速所需的進(jìn)口壓力；Pr為被計量介質(zhì)在*高溫度、*大流量下液體的汽化壓力。顯然，這個(gè)關(guān)系式是為了保證介質(zhì)在通過(guò)變送器時(shí)，不發(fā)生氣化，防止氣蝕現象。

P入≥δp+P1+Pv  （2-1）

P出=Aδp+BPv  （2-1）

這里P入、P出分別為變送器前后兩側壓力，

△P=P入-P出≥（1-A）δp+P1+（1-B）P1

A、B為系數，由制造廠(chǎng)家對自己的產(chǎn)品通過(guò)實(shí)驗測定，而對線(xiàn)性度的要求。A、B兩值的保守估計應為3.0和1.5。

由以上可以看出，對具體制造廠(chǎng)家提供的渦輪流量計，A、B均為常數，當介質(zhì)一定時(shí)，Pv也為常數，而δp與流量計的結構特性有關(guān)。

由于δp=KQ²(K為系數，Q為儀表顯示流量)，在流量較大時(shí)，尤其在接近特性曲線(xiàn)的線(xiàn)性段上端B點(diǎn)附近，這時(shí)標定出來(lái)的儀表常數已經(jīng)與實(shí)際流量的出入較大。因為Q增大，δp以平方正比關(guān)系增加，△P也會(huì )依附增加。

假定葉輪為—與管道同心圓柱面，則葉輪旋轉時(shí)，頂端的軸向速度分量對漏流量也有影響。

設計柵的流通面積為Sc，渦輪轉速為n，葉輪的平均半徑為ro，葉片對渦輪軸線(xiàn)的傾角為a，則有

流量Q為顯示流量

設葉輪外廓直徑尺寸為d，管道內徑為D，葉輪在軸線(xiàn)方向尺寸為L(cháng)，單 側問(wèn)隙為δ=由于同心環(huán)狀縫隙的非計量流量為

式中d——葉輪外徑

μ——流體動(dòng)力粘度

△P——變送器前后的壓力差

L——變送器葉輪軸向尺寸

δ——葉輪頂端到管內徑的單側間隙

由于葉片的旋轉位移方向在軸線(xiàn)方向上的分量將影響到縫隙中液流的速度，因此影響了縫隙的流量。故在上式中應考慮這一影響。

按圖2-1，葉片上任意點(diǎn)(半徑為r)處其切向速度和法向速度分別為

上式中△Q——誤差流量

Q——顯示流量

d——葉輪*大直徑

D——管道口內徑

μ——液體的運動(dòng)粘度

L——葉輪的軸向尺寸

N——葉輪上葉片的個(gè)數

ε——儀表常數

對于給定的儀表，上式即為：△Q=K1△P+K2Q

綜上所述，流量計所計量的液體的流量難以反映液體的真實(shí)流量．為此，應將漏液流量加在上式中。

即有：Q真=Q示+△Q

3、結論

1．渦輪流量計的測量精度受其葉輪幾何參數精確度的影響；

2．當流量Q較大并接近特性曲線(xiàn)線(xiàn)性段上端點(diǎn)時(shí)，變送器兩側的壓差會(huì )增大，導致顯示值較實(shí)際流量偏小。

3．所造成的誤差為

當已知△P及儀表所顯示流量時(shí)，便可通過(guò)上式求出漏顯的流量。

4．如果壓力變化△P²，則：△P←△P十△P²
故△P=Kl△P+K1△P²+K2Q=K+K1△P²+K2Q

上式即為本文所反映的壓力變化K1△P²與流量Q與誤差△Q之間的關(guān)系式，如圖2-2所示。

5．為提高精度，一方面應提高變送器的設計精度及制造精度，另一方面應當穩定變送器兩側的壓力差及限制流量在特性曲線(xiàn)線(xiàn)性段部分的中點(diǎn)附近。