压力与流量的波动引起的涡轮流量计的误差

　　1　引　言

　　涡轮流量计虽然自诞生也已20多年了,但对这种流量计的研究始终停留在起始阶段。人们一直认为这种流量计精度高、测量范围广、压力损失少、惰性小。但涡轮流量计的测量信号受到多种参数的影响,在使用中不予足够的重视就会严重影响测量精度[1]。常规考虑了以下几个因素。

　　1.压力变化导致液体发生气蚀而使精度下降,为此规定了每种流量计的防止流量计气蚀的最小压力。

　　2.温度变化导致流量计金属材料热胀冷缩,几何尺寸随之变化而引起转速的变化。

　　3.流体粘度影响到变送器叶轮的阻尼力,即影响到叶轮的转速。

　　4.由特性曲线可知流量测量范围必须在流量计的测量范围之内,才能保证测量精度,否则,因仪表常数不恒定而产生误差。

　　5.因为涡轮流量计为速度式仪表,流体的密度状态不同,必然影响到质量流量的计量。

　　2　ΔP、Q与ΔQ的关系

　　目前,厂商提供的涡轮流量计,均规定了变送器前端的流体压力等于或大于(δP+P1+PV)。其中δP为流体通过涡轮流量计,以驱动变送器涡轮旋转,达到一定转速所需的进口压力;PV为被计量介质在最高温度、最大流量下液体的汽化压力。显然,这个关系式是为了保证介质在通过变送器时,不发生气化,防止气蚀现象。

　　这里P入、P出分别为变送器前后两侧压力,

　　∴ΔP=P_入-P_出≥(1-A)δ_P+P₁+(1-B)P_V

　　A、B为系数,由制造厂家对自己的产品通过实验测定,而对线性度的要求,A、B两值的保守估计应为3.0和1.5[3]。

　　由以上可以看出,对具体制造厂家提供的涡轮流量计,A、B均为常数,当介质一定时,PV也为常数,而δP与流量计的结构特性有关。

　　由于δP=KQ²(K为系数,Q为仪表显示流量),在流量较大时,尤其在接近特性曲线的线性段上端B点附近,这时标定出来的仪表常数已经与实际流量的出入较大。因为Q增大,δP以平方正比关系增加,ΔP也会依附增加。假定叶轮为一与管道同心的圆柱面,则叶轮旋转时,顶端的轴向速度分量对漏流量也有影响。

　　设计栅的流通面积为S0,涡轮转速为n,叶轮的平均半径为r0,叶片对涡轮轴线的倾角为α,则有

　　流量　　Q为显示流量

　　设叶轮外廓直径尺寸为d,管道内径为D,叶轮在轴线方向尺寸为L,单侧间隙为δ=

　　由于同心环状缝隙的非计量流量为

　　式中　d——叶轮外径

　　μ——流体动力粘度