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,m/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/m。
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。
3
3
图2 涡轮流量计特性曲线
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
J
dw
M1 M2 M3 M4 公式3 dt
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,J
dw
0,则M1=M2+M3+M4。经理论分析与实验验证可得 dt
3

