速度式流量計

速度式流量計
  速度式流量計，是從直接測量管道內流體流速v作為流量測量依據的。若測得的是管道截面上的平均流速v則流體的體積流量qV=Av(A為測量管道橫截面積)，苦測得的是管道橫截面上某一點流速v，則流體的體積流量qV=KAv (K為截面上的平均流速與被測點流速的比值，它與臂道內流速分布有關)。
  在典型的層流或紊流分布的情況下，圓管橫截面上流速的分布是有規(guī)律的，K為確定值。但在閥門、彎頭等局部阻力件后，流速分布變得非常不規(guī)律，K值很難確定，而且通常是不穩(wěn)定的。因此，速度式流量計的一個共同特點是，測量結果的準確度不但取決于儀表本身的準確度，而且與管道橫截而上的流速分布有關。為了使測量時流速分布與流量計檢定時的流速分布相一致，流量計要求在其前后有足夠長的直管段或加裝整流器，以使流體進入流量計前速度分布就達到典刑的層流分布或典型的紊流分布。
  工業(yè)生產中使用的速度式流量計種類很多，本節(jié)僅介紹使用較普遍的渦輪流量計和水表二種速度式流量計以及超產波流量計。
  一、渦輪流量計
渦輪流量計是一種典型的速度式流量計。它是利用懸置于流體中葉片的轉子或葉輪感受流體的平均流速而推導出被測流體的瞬時流量和累積流量，從而實現流量測量目的。渦輪流量計通常由渦輪流量傳感器和顯示儀表組成。
渦輪流量計是20世紀50年代研制發(fā)展起來的一種新型速度式流量測量儀表，它具有以下特點：
（1）測量準確座高：其基本誤差為±0.5％～0.2％，有時可達±0.1％；
（2）量程寬：量程比為10：1，適用于流量變化幅度較大的現場測量；
（3）壓力損失小：工作流量下的壓力損失僅為0.005～0.075 MPa；
（4）耐高壓，適用溫度范圍寬；
（5）流量計元件可用各種抗腐蝕材料制成，可用于酸、堿、油和水等各種介質的流量測量；
(6)輸出脈沖信號，易于實現信號遠傳、自動控制和調節(jié)；
(7)流量計重復性好，動態(tài)響應好；
(8)流量計結構緊湊、體積小、重量輕、安裝維修方便。
渦輪流量計雖有以上諸多優(yōu)點，但也有不足之處，主要是使用要求高，且其特性和測量準確度受被測流體粘度變化的影響較大。
  由于渦輪流量計具有上述特點，它被廣泛應用于工業(yè)生產的各個部門，測量介質包括價格昂貴的油品，燃氣和食品液，也可用于清潔的氣體及酸、堿等各種腐性流體瞬時流量和累積流量的測量，還可在量值傳遞中作為標準流量計使用。
  (一)渦輪流量計的顯示儀表
  渦輪流量計的顯示儀表，是用來將渦輪傳感器輸出的脈沖數轉換成瞬時流量和累積流量，并顯示出來。由于渦輪傳感輸出的是脈沖電勢信號，渦輪流量計的顯示儀表實際上是一種測量電頻信號的儀表。
  顯示儀表的種類很多，具體線路和功能都有許多不同之處，但其測量原理大同小異。從線路的構成及其功能考慮，顯示儀表通常有放大整形、單位換算、頻率一電流轉換和瞬時流量指示、積算電路和累積流圾顯示、自檢裝置和電源部分構成，加上接口與微機相連，劉流量信號進行采集、進一步處理或控制。
(二)渦輪流量計的特性
渦輪流量計的特性可從多個角度來敘述，這里僅就線性特性、頻率－流量特性和壓力特性三個主要方面分析討淪。
  (1)曲線特性，線性特性是表示儀表系數K和體積流量qV之間的關系。K—q特性曲線如圖11-3-1所示。   
  理想的線性特性曲線是平行于qV軸的直線。但由于流體水力特性的影響和葉輪上所受阻力矩作用的結果，實際的特性曲線具有高峰特征，高峰出現在傳感器上限流量的20％～30％處。產生高峰特征的原因是，當流量減少到某一數值(通常為上限流量的20％—30％)時，作用于渦輪上的旋轉力矩和粘滯阻力矩都相應地減少。但因粘滯阻力矩減少更顯著，所以渦輪的轉速反而提高，特性曲線出現高峰。隨著流量的進一步減少，這樣使作用在渦輪上的所有阻力矩的影響相對突出，渦輪轉速降得快，特性曲線明顯下降。相反，當流量增大到超過某一值時，作用在渦輪上的旋轉力矩增大；當與阻力矩達到平衡時，特性曲線就顯得較平直。
  為了獲得高的測量準確度，流量計的使用的范圍應選在特性曲線的線性段。
(2)頻率—流量特性，頻率—流量特性是表示輸出信號頻率(f)與體積流量(qV)之間的關系。
  理想的f-qV曲線應是通過坐標原點的一條直線。但從線性特性分析可知，在實際的流量測量中，儀表系數是隨流量大小的變化而有所變化，故其輸出脈沖數f與流量大小的變化偏離理想的f-qV曲線。
  (3)壓力損失特性，渦輪流量計的壓力損失產’L原因有二。一是渦輪本體對流體動能產生的機械阻力所引起的一部分壓力損失。流量越大，渦輪的轉速就越高，產生的機械阻力也就越大，引起的壓力損失就越大。這是渦輪流量計產生壓力損失的主要因素。二是流體的粘滯阻力引起的壓力損失。流體的粘度越大，產生的粘滯阻力越大。另外壓力損失還與儀表的公稱口徑等有關。
壓力損失δp與體積流量qV之間的實驗曲線。
儀表生產廠所給出的壓力損失，是在正常流量范圍內的最大的壓力損失。

最常見的就是水表了！