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气体涡轮流量计仪表系数的计算方法

时间:2021-09-25 15:10:04 来源:本站 点击:247次

流量计中有一款叫做气体涡轮流量计,对于不常用到的用户来说肯定很陌生。如果您使用过此款流量计时一定会给它本身的优点所吸引。那么针对那些对于气体涡轮流量计认识不是很深的用户今天我们就来介绍一下关于气体涡轮流量计的组成还有它的工作原理更重要的还有它的仪表系数的计算方法介绍:

  气体涡轮流量计是一种速度式流量计,是近些年来迅速发展起来的新型仪表,这种流量计具有精度高、压力损失小、量程比大等优点,可测量多种气体或液体的瞬时流量和流体总量,并可输出0-10mA?DC或4-20mA?DC信号,与调节仪表配套控制流量。

气体涡轮流量计的组成

  气体涡轮流量计主要由涡轮流量变送器和指示积算仪组成[1]。涡轮流量变送器把流量信号转换成电信号,由指示积算仪显示被测介质的体积流量和流体总量。

气体涡轮流量计的工作原理

  流体流经传感器壳体,由于叶轮的叶片与流向有一定的角度,流体的冲力使叶片具有转动力矩,克服摩擦力矩和流体阻力矩之后叶片旋转,在力矩平衡后转速稳定,在一定条件下,转速与流速成正比,由于叶片具有导磁性,它处于信号检测器(由永久磁钢和线圈组成)的磁场中,旋转的叶片切割磁力线,周期性地改变线圈地磁通量,从而使线圈两端感应出电脉冲信号,此信号经过放大器的放大整形,形成有一定幅度的连续的矩形波,可远传至显示仪表,显示出流体的体积流量或总量。

气体涡轮流量计仪表系数的理论表达式

  作用在涡轮上的力矩可分为以下几个:流体通过涡轮时对叶片产生的切向推动力矩M1;流体沿涡轮表面流动时产生的粘滞摩擦力矩M2;轴承的摩擦力矩M3;磁电转换器对涡轮产生的电磁反作用阻力矩M4。

  由此可建立涡轮的运动微分方程:

(1)

式中:J为涡轮的转动惯量;ω为涡轮的旋转角速度;τ为时间。

当流量恒定时,涡轮达到匀速转动,所以M1=M2+M3+M4。推动力矩可表示为:

M1=a1qv2-a2ωqv (2)

式中:a1、a2为与涡轮传感器结构和流体密度有关的系数;qv为流量,L/s。

由于气体涡轮流量计在量程范围内属于紊流工作区,固以下计算只考虑紊流时的情况。反作用力矩中的M2,在紊流时可近似表示为:

M2= a3qv2 (3)

通常M3和M4相对于M2比较小,但为了提高计算精度,这里根据文献[3]推导出了它们的表达式:

M3=a4ω2/3 (4)

M4=a5ω3 (5)

分别将式(2)、(3)、(4)、(5)带入式(1)并经整理可得:

qv2 - a6ωqv = a7ω2/3 + a8ω3 (6)

式中:a6、a7、a8为经整理后的综合系数。

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