您好, 歡迎來到化工儀器網(wǎng)
什么是渦輪流量測量？
渦輪式流量測量是利用置于流體中的渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度與流體速度成比例的關(guān)系，通過測量渦輪的轉(zhuǎn)速來反映通過管道的體積流量，是目前流量測量中技術(shù)比較成熟的高精度測量技術(shù)。
如圖所示，被測流體流入傳感器，經(jīng)過導(dǎo)流體沖擊葉輪。由于渦輪的葉片與流體流向之間有一傾角，流體的沖擊力對渦輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，使渦輪克服機(jī)械摩擦阻力矩和流動(dòng)阻力矩開始旋轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩與機(jī)械摩擦阻力矩、流動(dòng)阻力矩相平衡時(shí)渦輪便恒速旋轉(zhuǎn)。實(shí)踐證明，在一定的流量范圍內(nèi)，一定的流體介質(zhì)黏度下，渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度與通過渦輪的流量成正比，因此可以通過測量渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度來測量體積流量。
渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度一般都是通過安裝在傳感器殼體外部的信號測量放大器用磁電感應(yīng)的原理來測量轉(zhuǎn)換的。當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，渦輪上由磁性制成的螺旋形葉片輪流接近和離開固定在殼體上的永磁鋼外部的磁電感應(yīng)線圈，周期性地改變感應(yīng)線圈磁電回路的磁阻，使通過線圈的磁通量發(fā)生周期性的的變化，從而產(chǎn)生與流量成正比的交流電脈沖信號。此脈沖信號經(jīng)信號測量放大器放大整形后送至顯示儀表或計(jì)算機(jī)顯示流體瞬時(shí)體積流量或總量。
當(dāng)渦輪處于均速轉(zhuǎn)動(dòng)的平衡狀態(tài)時(shí)，忽略機(jī)械摩擦阻力矩，可寫出渦輪的角速度公式：
（4-33）
其中，ω——渦輪的角速度；υ——作用于渦輪上的流體軸向速度；τ——渦輪葉片的平均半徑；β——葉片對渦輪軸線的傾角。
此時(shí)磁電感應(yīng)線圈輸出的交流電脈沖信號的頻率為：
（4-34）
其中，Z——渦輪上的葉片數(shù)。
管道內(nèi)流體的體積流量為：
（4-35）
其中，A——傳感器的有效流通面積。
將公式（4-33）、（4-35）代入公式（4-34），可得：
（4-36）
其中，κ——儀表系數(shù)，傳感器的結(jié)構(gòu)有關(guān)。其意義是單位體積流量通過渦輪流量傳感器時(shí)傳感器輸出的信號脈沖頻率（或信號脈沖總數(shù)）。
在渦輪流量傳感器的使用范圍內(nèi)，儀表系數(shù)κ應(yīng)為一常數(shù)，其數(shù)值由實(shí)驗(yàn)標(biāo)定得到。每一臺渦輪流量傳感器的校驗(yàn)合格證上都標(biāo)明經(jīng)過實(shí)流校驗(yàn)測得的儀表系數(shù)κ值。
所以，當(dāng)測得傳感器輸出的信號頻率f，除以儀表系數(shù)κ（1/L或1/m³）就可得到體積流量qv（L/s或m³/s），即：
（4-37）
如果得到的是傳感器在某一時(shí)間內(nèi)的脈沖總數(shù)N后，同樣除以儀表系數(shù)κ（1/L或1/m³）就可得到流體總量V（L或m³），即：
（4-38）