【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性好的渦輪流量計構成較高準確度的計量系統(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.由于它具有重復性好、適應性強、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，且準確度高.但價格昂貴，安裝要求較高，阻礙了它的應用。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，關系應該是確定的.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僅與儀表本身結構參數(shù)有關，而與流顯Qv,流體粘度u等參數(shù)無關、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，在進人側(cè)量范圍(即進人紊流流動狀態(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.構成一個恒流速計量系統(tǒng)。

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