液體渦輪流量計測量有機溶劑行業中的優勢

  渦輪流量計（以下簡稱流量計）是以流體動量矩原理為基礎的流量計量儀表。有些科技文獻又將其劃分為速度式儀表，因為在一定的流量范圍內，流量計的轉動速度與流體的流速成比例關系。

  流量計使用中的主要特點：體積小；重量輕；準確度高（有的流量計可以當作計量標準儀表）；反應時間快（有些可達到毫秒級）；量程比寬（一般為10∶1）；壓力損失小；適用工作流體溫度高；輸出為脈沖信號，故不易受到干擾；可以長距離傳輸，便于各種參數處理。當它與多功能、多參數的顯示儀表（以下簡稱儀表）組合使用時，可以同時對累積流量、瞬時流量或流體溫度、內部壓力等參數進行測量及分析、調節。

1 流量計的工作過程

流量計通常由渦輪（機械部分）、磁電轉換器、放大機構（電子部分）等組成。

1——渦輪（機械部分）；2——磁電轉換器；

3——放大機構（電子部分）

  當流體流經安裝在管道里的渦輪，即流經渦輪葉片與管道之間的間隙時，由于流體的沖擊作用，使得渦輪圍繞軸心發生旋轉。同時實驗表明，渦輪旋轉的轉數與介質流體的體積流量呈現近似的線性關系。再將渦輪的旋轉通過磁電轉換器變換成相對應的電脈沖信號，以此脈沖信號經電子放大機構放大后，即可輸送顯示儀表進行多參數物理量的指示。

  由前可知，在測量范圍內，渦輪的轉速與流量成正比，而信號的脈沖數則與渦輪的轉速成正比。所以，當我們檢測出信號脈沖總數以后，除以儀表常數ξ（次/升），便可計算得到該段時間內的介質流體總量V（升），即：

    V＝N/ξ（L）    （1）

    舉一例：流量計ξ為180次/L，用儀器測出在10min內儀表計算得的脈沖數為7200次，則10min內管道中流過流體的總量為：

    V＝N/ξ＝7200次/180次/L＝40L

    2 渦輪旋轉的基本原理

  流量計主要組件包括：導流體組件、渦輪組件、殼體、磁電轉換器和放大機構等。通過對流體流過管道及渦輪結構的分析，我們可以得出，當流體沿管道的軸線方向流動而沖擊渦輪葉片時，便有與流量Q、密度φ和流速V的乘積成比例的力作用于葉片上，推動渦輪旋轉。

  所示，由于渦輪對·流體是作相對運動，如果渦輪旋轉的圓周速度V＝w•r與軸線平行的流速與葉片的夾角為θ，流通面積為A，則介質流速V=Q/A，則推動渦輪旋轉的力矩M可用下式表示：

  式中：K1——與流量計結構尺寸、流體質量、狀態有關的參數；r——平均半徑，常取葉片寬度1/2到中心的距離。

由（2）式可知，力矩M除與流量Q有關外，與流體介質密度ρ、流動狀態與流向等多個因素有關。

  在渦輪旋轉時，除推動渦輪旋轉的轉動力矩M外，還同時存在阻礙渦輪旋轉的阻力矩，其中包括：介質粘度對渦輪流量計摩擦引起的阻力矩M1，軸承摩擦引起的阻力矩M2，磁電轉換器引起的磁電反應阻力矩M3。根據動量矩守恒原理，渦輪的運動方程式可以用以下函數關系式表示：

Jdω/dt＝M－M1-M2-M3    （3）

式中：J——渦輪的轉動慣量；dω/dt——渦輪的角加速度。

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