摘要：本文針對(duì)新研制的低能耗高精度渦輪流量計(jì)，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(jì)精度的途徑。

l、引言

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

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

2．溫度變化導(dǎo)致流量計(jì)金屬材料熱脹冷縮，幾何尺寸隨之變化而引起轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速。

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

5．因?yàn)闇u輪流量計(jì)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(jì)量。

2、△P、Q與△Q的關(guān)系

目前，廠商提供的渦輪流量計(jì)，均規(guī)定了變送器前端的流體壓力等于或大于（δr+P1+Pr）。其中δr為流體通過渦輪流量計(jì)，以驅(qū)動(dòng)變送器渦輪旋轉(zhuǎn)，達(dá)到一定轉(zhuǎn)速所需的進(jìn)口壓力；Pr為被計(jì)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)在通過變送器時(shí)，不發(fā)生氣化，防止氣蝕現(xiàn)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(cè)壓力，

△P=P入-P出≥（1-A）δp+P1+（1-B）P1

A、B為系數(shù)，由制造廠家對(duì)自己的產(chǎn)品通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定，而對(duì)線性度的要求。A、B兩值的保守估計(jì)應(yīng)為3.0和1.5。

由以上可以看出，對(duì)具體制造廠家提供的渦輪流量計(jì)，A、B均為常數(shù)，當(dāng)介質(zhì)一定時(shí)，Pv也為常數(shù)，而δp與流量計(jì)的結(jié)構(gòu)特性有關(guān)。

由于δp=KQ²(K為系數(shù)，Q為儀表顯示流量)，在流量較大時(shí)，尤其在接近特性曲線的線性段上端B點(diǎn)附近，這時(shí)標(biāo)定出來的儀表常數(shù)已經(jīng)與實(shí)際流量的出入較大。因?yàn)镼增大，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(zhuǎn)時(shí)，頂端的軸向速度分量對(duì)漏流量也有影響。

設(shè)計(jì)柵的流通面積為Sc，渦輪轉(zhuǎn)速為n，葉輪的平均半徑為ro，葉片對(duì)渦輪軸線的傾角為a，則有

流量Q為顯示流量

設(shè)葉輪外廓直徑尺寸為d，管道內(nèi)徑為D，葉輪在軸線方向尺寸為L(zhǎng)，單 側(cè)問隙為δ=由于同心環(huán)狀縫隙的非計(jì)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(nèi)徑的單側(cè)間隙

由于葉片的旋轉(zhuǎn)位移方向在軸線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(yīng)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(nèi)徑

μ——液體的運(yùn)動(dòng)粘度

L——葉輪的軸向尺寸

N——葉輪上葉片的個(gè)數(shù)

ε——儀表常數(shù)

對(duì)于給定的儀表，上式即為：△Q=K1△P+K2Q

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

即有：Q真=Q示+△Q

3、結(jié)論

1．渦輪流量計(jì)的測(cè)量精度受其葉輪幾何參數(shù)精確度的影響；

2．當(dāng)流量Q較大并接近特性曲線線性段上端點(diǎn)時(shí)，變送器兩側(cè)的壓差會(huì)增大，導(dǎo)致顯示值較實(shí)際流量偏小。

3．所造成的誤差為

當(dāng)已知△P及儀表所顯示流量時(shí)，便可通過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(yīng)提高變送器的設(shè)計(jì)精度及制造精度，另一方面應(yīng)當(dāng)穩(wěn)定變送器兩側(cè)的壓力差及限制流量在特性曲線線性段部分的中點(diǎn)附近。