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狀態(tài)，渦輪流量計特性曲線要保持良好的線性關(guān)系，流過流量計的流體應(yīng)為充分發(fā)展的流型。對流量計的精度和直管段的預(yù)測，為不同精度要求的渦輪流量計選擇適當(dāng)長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儀表，由于具有結(jié)構(gòu)緊湊、測量精度高、反應(yīng)速度快、測量范圍廣、價格低廉和安裝方便等優(yōu)點，而得到廣泛應(yīng)用。對于貿(mào)易結(jié)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狀態(tài)，渦輪流量計特性曲線要保持良好的線性關(guān)系，流過流量計的流體應(yīng)為充分發(fā)展的流型。

1、旋轉(zhuǎn)系數(shù)與下游直管段長度之間的關(guān)系

旋轉(zhuǎn)流的旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度用旋轉(zhuǎn)系數(shù)來表示，旋轉(zhuǎn)系數(shù)定義為角動量通量與軸向動量通量的比值：

式中：

w——周向速度；

u——軸向速度；

R——管道半徑；

A——流體流過的橫截面積；

ρ——密度。

對于圓管內(nèi)的旋轉(zhuǎn)流，在r=0.95R處的旋轉(zhuǎn)角度*大，即：

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

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

2、實驗設(shè)計與結(jié)果分析

為了在實驗過程中能得到理想的旋轉(zhuǎn)流體，實驗中采用了模擬多種強(qiáng)度旋轉(zhuǎn)流的發(fā)生器，旋轉(zhuǎn)流發(fā)生器安裝在流量計上游來流的起始點處。

實驗采用稱量法，記錄電子稱上的質(zhì)量脈沖數(shù)N，N乘以質(zhì)量脈沖常數(shù)(0.08333)，即得到質(zhì)量值(kg)，同時記錄時間和渦輪變送器的脈沖數(shù)，在每個流量點重復(fù)做三次，記錄三組數(shù)據(jù)，共選擇5個流量點來覆蓋渦輪流量計的測量量程。流量Q=0.08333N/t，儀表系數(shù)為：

儀表系數(shù)K與旋轉(zhuǎn)數(shù)Sw成線性關(guān)系，儀表精度為：

其中α、d均為待定系數(shù)。

根據(jù)實驗所得多組脈沖數(shù)和流量數(shù)據(jù)，可計算出儀表精度δ值。按δ-X方程及δ和X數(shù)據(jù)進(jìn)行*小二乘法回歸，可確定α和d的數(shù)值。一般來說，對不可壓縮流體，α=1.15～2.20，d=0.016～0.11。

3、直管段長度和流量計精度的初步預(yù)測

在工程設(shè)計中，根據(jù)流體性質(zhì)、流量和雷諾數(shù)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，對直管段長度進(jìn)行初步預(yù)測，或確定直管段長度后，對流量計的精度做初步預(yù)測。

當(dāng)δ=0.2%時，不同流量下所需直管段長度見表1。

當(dāng)X=30時，不同流量下儀表精度見表2。

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

4、結(jié)語

(1)旋轉(zhuǎn)數(shù)Sw與X成指數(shù)關(guān)系，即隨著下游距離X的增加，旋轉(zhuǎn)流強(qiáng)度以指數(shù)方式衰減。指數(shù)系數(shù)c和α值與介質(zhì)的性質(zhì)，雷諾數(shù)等參數(shù)有關(guān)。

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

(3)不論旋轉(zhuǎn)流的方向如何，流量計越靠近旋轉(zhuǎn)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(yù)測。