浅谈涡轮流量计的流量计算方法

　　当被测流体流过传感器时，在流体作用下，叶轮受力旋转，其转速与管道平均流速成正比，叶轮的转动周期地改变磁电转换器的磁阻值。检测线圈中的磁通随之发生周期性变化，产生周期性的感应电势，即电脉冲信号，经放大器放大后，送至显示仪表显示。

　　涡轮流量计 的流量方程可分为两种：实用流量方程和理论流量方程。

　　(1) 实用流量方程

　　qv=f/K 公式1

　　qm=qvρ 公式2

　　式中 qv, qm ……分别为体积流量，m3/s，质量流量，kg/s;

　　f ……流量计输出信号的频率，Hz;

　　K ……流量计的仪表系数，P/m3。

　　涡轮流量计 的系数与流量(或管道雷诺数)的关系曲线如图2所示。由图可见，仪表系数可分为二段，即线性段和非线性段。线性段约为其工作段的三分之二，其特性与传感器结构尺寸及流体粘性有关。在非线性段，特性受轴承摩擦力，流体粘性阻力影响较大。当流量低于传感器流量下限时，仪表系数随着流量迅速变化。压力损失与流量近似为平方关系。当流量超过流量上限时要注意防止空穴现象。结构相似的TUF特性曲线的形状是相似的，它仅在系统误差水平方面有所不同。湿度传感器探头, ,不锈钢电热管 PT100传感器, ,铸铝加热器,加热圈流体电磁阀

　　传感器的仪表系数由流量校验装置校验得出，它完全不问传感器内部流体机理，把传感器作为一个黑匣子，根据输入(流量)和输出(频率脉冲信号)确定其转换系数，它便于实际应用。但要注意，此转换系数(仪表系数)是有条件的，其校验条件是参考条件，如果使用时偏离此条件系数将发生变化，变化的情况视传感器类型，管道安装条件和流体物性参数的情况而定。

　　(2) 理论流量方程

　　根据动量矩定理可以列出叶轮的运动方程

　　公式3

　　式中 J： 叶轮的惯性矩;

　　dw/dt： 叶轮的旋转加速度;

　　M1： 流体的驱动力拒;

　　M2： 粘性阻力矩;

　　M3： 轴承摩擦阻力矩;

　　M4： 磁阻力矩。

　　当叶轮以恒速旋转时， 0，则M1=M2 M3 M4。经理论分析与实验验证可得

　　公式4

　　式中 n： 叶轮转速;

　　qv： 体积流量;

　　A： 与流体物性(密度、粘度等)，叶轮结构参数(叶片倾角、叶轮直径、

　　流道截面积等)有关的系数;

　　B： 与叶片顶隙，流体流速分布有关的系数;

　　C： 与摩擦力矩有关的系数。