【分析】渦輪流量計對液體流量的計量

【摘要】重點介紹了用較低精度和重復(fù)性好的渦輪流量計構(gòu)成較高準(zhǔn)確度的計量系統(tǒng)，以及計量系統(tǒng)不確定度的合成方法，并列出了確定流量的計算公式 

渦輪流量計是人們常用的一種流量測量儀表.由于它具有重復(fù)性好、適應(yīng)性強、量程比寬等優(yōu)點、加上智能化顯示控制儀表的出現(xiàn).在準(zhǔn)確度要求較高的計量場合得到了廣泛的采用。雖然近年來出現(xiàn)的科里奧利質(zhì)量流量能直接測量流體的質(zhì)量，且準(zhǔn)確度高.但價格昂貴，安裝要求較高，阻礙了它的應(yīng)用。這樣.用渦輪流量計間接測量液體的質(zhì)量流量就成為人們首選
    方案之一，這里首先說明一下.儲罐液位的高度不同.流過流量計的流量也不同。如果液體有幾米的高度差.瞬時流量就有較大的變化.以致使計兩大大超差。當(dāng)選用梢度為0.5%的渦輪流量計時。

如何保證計量要求的梢度(不大于0.3%)呢?從下文可以看出。渦輪流量計的精度是表示流量變化范圍內(nèi)的流量系統(tǒng)的變化大小，那么要準(zhǔn)確測量液體流量就有兩種方法：第一種方法是固定通過渦輪的液體流量（即恒定流速法).這種方法構(gòu)成的計量系統(tǒng)安裝量大。但檢定很容易;第二種方法是根據(jù)流量的不同來修正流量系數(shù).這種方法雖然安裝量小，但檢定比較麻煩，因為要根據(jù)儲罐內(nèi)液面的不同高度。來確定幾個流量系數(shù)，以精確計算流量。下面詳細(xì)介紹第一種方法。

【1、渦輪流量計的工作特性】
【1、1工作原理】
   渦輪流量計是利用置于流體中的葉輪感受流體平均速度的流量計，與流量正比的葉輪轉(zhuǎn)速通常由安裝在管道外的檢測裝置檢出，它由渦輪流量傳感器和顯示儀表組成。
   流經(jīng)變送器的流體體積流量Qv可用下式表示：
                        Qv=f/k    （1）
式中：f為電信號頻率，它同葉輪轉(zhuǎn)動頻率有正比關(guān)系；K為常數(shù)，也稱之為儀表系統(tǒng)。
式（1）也可以改成K=f/Qv
由上式可以看出，儀表系統(tǒng)K是變送器輸出電喜好的頻率f(次/s）同流經(jīng)儀表的液體體積流量Qv（L/s）的比值，K的單位是次/L。輸出頻率信號的流量計都有儀表系統(tǒng)這一特征常數(shù)，它能幫助了解和掌握儀表性能，同時也對流量儀表的檢定有重要意義。

【1、2工作特性】
K—Qv的關(guān)系曲線成為渦輪流量計的特征曲線如圖1所示。

    理論上，K-Qv，關(guān)系應(yīng)該是確定的.但實際上由于在不同的流動狀態(tài)下、流體產(chǎn)生阻力機理不同，效果也不同，所以使特性曲線成為曲線形狀。
    1、在層流區(qū)，當(dāng)Qv> Qmun時為層流流動狀態(tài)，儀表系數(shù)K將隨流量Qv的增加而增大。
    ②在紊流流動狀態(tài)下、儀表系數(shù)K僅與儀表本身結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，而與流顯Qv,流體粘度u等參數(shù)無關(guān)、可近似為一常數(shù):只有在這種狀態(tài)下、儀表系數(shù)K才真正顯示了常數(shù)的性質(zhì)_儀表系數(shù)K為常數(shù)的這個區(qū)間，也就是該流量計的流量測量范圍。
    ③圖I中虛線為渦輪流盆計的理想特性，若只有這種特性，不論流量如何變化.總可以使累積流量、瞬時流量的誤差為零。圖1中實線為一般渦輪流量計特性曲線的大致趨勢，在進(jìn)人側(cè)量范圍(即進(jìn)人紊流流動狀態(tài))以內(nèi).隨流量的變化其儀表系數(shù)K也會有變化.通常其變化幅度左右流量計的側(cè)量精度。
    ④在層流與紊流叫交界點(Re = 2300)上.特性曲線上K有一個峰值，其位置受流體枯度的影響較大。
    由圖1可以看出，如果流速恒定，那么系數(shù)K也就有唯一確定的值。下面提出通過恒定液位吸即系統(tǒng)壓頭)的方法來恒定流速.構(gòu)成一個恒流速計量系統(tǒng)。

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