流量計中有一款叫做氣體渦輪流量計，對于不常用到的用戶來說肯定很陌生。如果您使用過此款流量計時一定會給它本身的優(yōu)點所吸引。那么針對那些對于氣體渦輪流量計認識不是很深的用戶今天我們就來介紹一下關(guān)于氣體渦輪流量計的組成還有它的工作原理更重要的還有它的儀表系數(shù)的計算方法介紹：
氣體渦輪流量計是一種速度式流量計，是近些年來迅速發(fā)展起來的新型儀表，這種流量計具有精度高、壓力損失小、量程比大等優(yōu)點，可測量多種氣體或液體的瞬時流量和流體總量，并可輸出0-10mA?DC或4-20mA?DC信號，與調(diào)節(jié)儀表配套控制流量。
氣體渦輪流量計的組成
氣體渦輪流量計主要由渦輪流量變送器和指示積算儀組成[1]。渦輪流量變送器把流量信號轉(zhuǎn)換成電信號，由指示積算儀顯示被測介質(zhì)的體積流量和流體總量。
氣體渦輪流量計的工作原理
流體流經(jīng)傳感器殼體，由于葉輪的葉片與流向有一定的角度，流體的沖力使葉片具有轉(zhuǎn)動力矩，克服摩擦力矩和流體阻力矩之后葉片旋轉(zhuǎn)，在力矩平衡后轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，在一定條件下，轉(zhuǎn)速與流速成正比，由于葉片具有導(dǎo)磁性，它處于信號檢測器(由永久磁鋼和線圈組成)的磁場中，旋轉(zhuǎn)的葉片切割磁力線，周期性地改變線圈地磁通量，從而使線圈兩端感應(yīng)出電脈沖信號，此信號經(jīng)過放大器的放大整形，形成有一定幅度的連續(xù)的矩形波，可遠傳至顯示儀表，顯示出流體的體積流量或總量。
氣體渦輪流量計儀表系數(shù)的理論表達式
作用在渦輪上的力矩可分為以下幾個：流體通過渦輪時對葉片產(chǎn)生的切向推動力矩M1;流體沿渦輪表面流動時產(chǎn)生的粘滯摩擦力矩M2;軸承的摩擦力矩M3;磁電轉(zhuǎn)換器對渦輪產(chǎn)生的電磁反作用阻力矩M4。
由此可建立渦輪的運動微分方程：
(1)
式中：J為渦輪的轉(zhuǎn)動慣量;ω為渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度;τ為時間。
當(dāng)流量恒定時，渦輪達到勻速轉(zhuǎn)動，所以M1=M2+M3+M4。推動力矩可表示為：
M1=a1qv2-a2ωqv (2)
式中：a1、a2為與渦輪傳感器結(jié)構(gòu)和流體密度有關(guān)的系數(shù);qv為流量，L/s。
由于氣體渦輪流量計在量程范圍內(nèi)屬于紊流工作區(qū)，固以下計算只考慮紊流時的情況。反作用力矩中的M2，在紊流時可近似表示為：
M2= a3qv2 (3)
通常M3和M4相對于M2比較小，但為了提高計算精度，這里根據(jù)文獻[3]推導(dǎo)出了它們的表達式：
M3=a4ω2/3 (4)
M4=a5ω3 (5)
分別將式(2)、(3)、(4)、(5)帶入式(1)并經(jīng)整理可得：
qv2 - a6ωqv = a7ω2/3 + a8ω3 (6)
式中：a6、a7、a8為經(jīng)整理后的綜合系數(shù)。 |
