涡轮流量计对液体流量的计量

　　涡轮流量计是人们常用的一种流量测量仪表,由于它具有重复性好、适应性强、量程比宽等优点,加上智能化显示控制仪表的出现,在准确度要求较高的计量场合得到了广泛的采用。虽然近年来出现的科里奥利质量流量计能直接测量流体的质量,且准确度高,但价格昂贵,安装要求较高,阻碍了它的应用。这样,用涡轮流量计间接测量液体的质量流量就成为人们首选方案之一。这里首先说明一下,储罐液位的高度不同,流过流量计的流量也不同。如果液体有几m的高度差,瞬时流量就有较大的变化,以致使计量大大超差。

　　当选用精度为0.5%的涡轮流量计时,如何保证计量要求的精度(不大于0.3%)呢?从下文可以看出,涡轮流量计的精度是表示流量变化范围内的流量系数的变化大小,那么要准确测量液体流量就有两种方法:第一种方法是固定通过涡轮的液体流量(即恒定流速法),这种方法构成的计量系统安装量大,但检定很容易;第二种方法是根据流量的不同来修正流量系数,种方法虽然安装量小,但检定比较麻烦,因为要根据储罐内液面的不同高度,来确定几个流量系数,以精确计算流量。下面详细介绍第一种方法。

　　1　涡轮流量计的工作特性

　　1.1　工作原理

　　涡轮流量计是利用置于流体中的叶轮感受流体平均速度的流量计,与流量成正比的叶轮转速通常由安装在管道外的检测装置检出,它由涡轮流量传感器和显示仪表组成。

　　流经变送器的流体体积流量qV可用下式表示:

　　qV=f/K (1)

　　式中:f为电信号的频率,它同叶轮转动频率有正比关系;K为常数,亦称仪表系数。

　　式(1)也可改成

　　K=f/qV

　　由上式可看出,仪表系数K是变送器输出电信号的频率f(次/s)同流经仪表的液体体积流量qV(L/s)的比值,K的单位是次/L。输出频率信号的流量计都有仪表系数这一特征常数,它能帮助了解和掌握仪表性能,同时也对流量仪表的检定有重要意义。

　　1.2　工作特性

　　K-qV的关系曲线称为涡轮流量计的特性曲线如图1所示。

　　理论上,K-qV关系应该是确定的,但实际上由于在不同的流动状态下,流体产生阻力机理不同,效果也不同,所以使特性曲线成为曲线形状。

　　①在层流区,当qV>qmin时为层流流动状态,仪表系数K将随流量qV的增加而增大。

　　②在紊流流动状态下,仪表系数K仅与仪表本身结构参数有关,而与流量qV、流体粘度μ等参数无关,可近似为一常数。只有在这种状态下,仪表系数K才真正显示了常数的性质。仪表系数K为常数的这个区间,也就是该流量计的流量测量范围。