流量計(jì)中有一款叫做氣體渦輪流量計(jì)，對(duì)于不常用到的用戶來(lái)說(shuō)肯定很陌生。如果您使用過(guò)此款流量計(jì)時(shí)一定會(huì)給它本身的優(yōu)點(diǎn)所吸引。那么針對(duì)那些對(duì)于氣體渦輪流量計(jì)認(rèn)識(shí)不是很深的用戶今天我們就來(lái)介紹一下關(guān)于氣體渦輪流量計(jì)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(jì)算方法介紹：
氣體渦輪流量計(jì)是一種速度式流量計(jì)，是近些年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的新型儀表，這種流量計(jì)具有精度高、壓力損失小、量程比大等優(yōu)點(diǎn)，可測(cè)量多種氣體或液體的瞬時(shí)流量和流體總量，并可輸出0-10mA?DC或4-20mA?DC信號(hào)，與調(diào)節(jié)儀表配套控制流量。
氣體渦輪流量計(jì)的組成
氣體渦輪流量計(jì)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(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，由指示積算儀顯示被測(cè)介質(zhì)的體積流量和流體總量。
氣體渦輪流量計(jì)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(dòng)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(hào)檢測(cè)器(由磁鋼和線圈組成)的磁場(chǎng)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(hào)，此信號(hào)經(jīng)過(guò)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(yuǎn)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(jì)儀表系數(shù)的理論表達(dá)式
作用在渦輪上的力矩可分為以下幾個(gè)：流體通過(guò)渦輪時(shí)對(duì)葉片產(chǎn)生的切向推動(dòng)力矩M1;流體沿渦輪表面流動(dòng)時(shí)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(duì)渦輪產(chǎn)生的電磁反作用阻力矩M4。
由此可建立渦輪的運(yùn)動(dòng)微分方程：
(1)
式中：J為渦輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;ω為渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度;τ為時(shí)間。
當(dāng)流量恒定時(shí)，渦輪達(dá)到勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，所以M1=M2+M3+M4。推動(dòng)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(jì)在量程范圍內(nèi)屬于紊流工作區(qū)，固以下計(jì)算只考慮紊流時(shí)的情況。反作用力矩中的M2，在紊流時(shí)可近似表示為：
M2= a3qv2 (3)
通常M3和M4相對(duì)于M2比較小，但為了提高計(jì)算精度，這據(jù)文獻(xiàn)[3]推導(dǎo)出了它們的表達(dá)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)。
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