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智能纯水流量计广州
对非稳定流,由于转子叶片和相关传动装置的共振、转子的转动惯量、脉动流的形状、转子和齿轮的摩擦阻力及转子瞬时转矩等诸多因素的影响,会使涡轮流量计产生很大的误差。应用机翼理论来分析作用在转子上的驱动力矩和阻力矩,可得到其运动方程:jdωd t=tgθarρq2 - r2ωρq (1)式中: j 为叶片转动惯量;θ为叶片与轴线之间的夹角; r 为涡轮叶片的平均半径; a 为管道流道面积;ρ为流体密度;ω为涡轮的旋转角速度; q 为通过管道的流量。若把脉动流表示为q = asin2πf pt ,经分析整理,可得出涡轮旋转加速度与脉动流各参数的关系:ω( t) = ce( r2ρ/ 2πf pj) (cos2πf pt - 1) e( ar2ρ/ 2πf pj) (cos2πf pt - 1) ×∫t0tgθrρaja2sin22πf pte( ar2ρ/ 2πf pj) (1- cos2πf pt) d t (2)式中: c 为稳态时的ω值。此时其测量误差可用下式表示:e = ω/ c - 1 (3)对特定的涡轮流量计和不同的脉动流,可编程计算出式(2) 在脉动周期内各离散点所对应的ω( t) , 据此可计算出涡轮流量计测量误差e。其流程图如图1 所示。图1 　测量误差计算流程图
2. 2结果与分析
经过计算分析,发现导致涡轮流量计产生误差的主要因素是脉动流的振幅和频率,通过对多幅图形的比较,发现有如下规律:① 从曲线分布的象限来看,脉动流导致涡轮流量计出现一个正误差。当流体出现脉动时,在加速流体中,叶片的转动惯量能引起转子速度变慢,落后于定常流时的转速;在减速流体中,叶片的转动惯量能导致转子速度加快,超过定常流时的转速。由于加速时的影响比减速时的影响小得多,因此,脉动流出现时流量计显示的平均流速远大于平均流量,出现正误差,此误差有时*大可达50 %。② 当脉动频率f p 小于涡轮转子的角频率ω时,测量结果接近真值, 脉动流所引起的误差很小。当脉动频率f p 大于涡轮转子的角频率ω时, 响应失真, 会引起较大误差,且随着频率的增大, 误差随着增大, *终趋于稳定(见图2 和图3) 。③ 当脉动频率大于涡轮转子的角加速度时,脉动振幅的变化能引起涡轮流量计的测量误差产生大的改变,此误差随着脉动振幅的增大而升高, *大可达50 % ,但*终趋于稳定。(见图4 和图5 ,α为脉动振幅与稳态振幅之比) 。图2 　脉动频率f p 小于角加速度时图3 　脉动频率f p 大于角加速度时图4 　脉动振幅为a = 012 时图5 　脉动振幅为a = 1 时
3结论
从以上分析计算可知,脉动流使涡轮流量计产生一个正的系统误差,该误差受脉动频率和振幅的影响。当脉动频率小于角加速度时,其误差可以认为为零;当脉动振幅小于某一振幅值时,其误差亦可认为不影响涡轮流量计的精度。脉动流对涡轮流量计测量精度的影响存在极限值。纯水流量，广州纯水流量计   广州地产仪器仪表有限公司  总机：