渦(wo)輪流(liu)量計(ji) 是 速(su)度式(shi)流量(liang)計 中(zhong)的主(zhu)要種(zhong)類，當(dang)被測(ce)流體(ti)流過(guo)渦輪(lun)流量(liang)計傳(chuan)感器(qi)時，在(zai)流體(ti)的作(zuo)用下(xia)，葉輪(lun)受力(li)旋轉(zhuan)，其轉(zhuan)速與(yu)管道(dao)平均(jun)流速(su)成正(zheng)比，同(tong)時，葉(ye)片周(zhou)期性(xing)地切(qie)割電(dian)磁鐵(tie)産生(sheng)的磁(ci)力線(xian)，改變(bian)線圈(quan)的磁(ci)通量(liang)，根據(ju)電磁(ci)感應(ying)原理(li)，在線(xian)圈内(nei)将感(gan)應出(chu)脈動(dong)的電(dian)勢信(xin)号，即(ji)電脈(mo)沖信(xin)号，此(ci)電脈(mo)動信(xin)号🐇的(de)頻率(lü)與被(bei)測流(liu)體的(de)流量(liang)成正(zheng)比。影(ying)響💋渦(wo)輪流(liu)量計(ji)精🎯度(du)的主(zhu)要外(wai)部因(yin)素是(shi)流體(ti)的👄流(liu)動狀(zhuang)态，渦(wo)輪流(liu)量計(ji)特性(xing)曲線(xian)要保(bao)持良(liang)好的(de)線性(xing)關系(xi)，流過(guo)流量(liang)計的(de)流體(ti)應爲(wei)充分(fen)發展(zhan)的流(liu)型💯。
1.旋(xuan)轉系(xi)數與(yu)下遊(you)直管(guan)段長(zhang)度之(zhi)間的(de)關系(xi)
旋轉(zhuan)流的(de)旋轉(zhuan)強度(du)用旋(xuan)轉系(xi)數來(lai)表示(shi)，旋轉(zhuan)系數(shu)定義(yi)爲角(jiao)🐕動⭐量(liang)通量(liang)與軸(zhou)向動(dong)量通(tong)量的(de)比值(zhi)：

式中(zhong)：ω -- 周向(xiang)速度(du)；
u -- 軸向(xiang)速度(du)；
R -- 管道(dao)半徑(jing)；
A -- 流體(ti)流過(guo)的橫(heng)截面(mian)積；
ρ -- 密(mi)度。
對(dui)于圓(yuan)管内(nei)的旋(xuan)轉流(liu)，在r=0.95R處(chu)的旋(xuan)轉角(jiao)度最(zui)大，即(ji)：

采用(yong)多項(xiang)叠代(dai)的方(fang)法，可(ke)編程(cheng)計算(suan)出在(zai)某個(ge)值時(shi)（X 爲圓(yuan)管直(zhi)徑D的(de)倍數(shu)）滿足(zu)一定(ding)精度(du)的Sw值(zhi)：

    常數(shu)b和c與(yu)流體(ti)性質(zhi)、雷諾(nuo)數和(he)流量(liang)有關(guan)，需要(yao)通過(guo)實驗(yan)确定(ding)。對于(yu)不可(ke)壓縮(suo)流體(ti)，b=0.030~0.085，c=0.10~0.50。一般(ban)來說(shuo)，流量(liang)越大(da)，旋轉(zhuan)✉️流的(de)衰減(jian)越大(da)，由式(shi)（3）可以(yi)看出(chu)，旋轉(zhuan)流發(fa)生後(hou)的直(zhi)管段(duan)越長(zhang)😘，旋轉(zhuan)流📧的(de)強度(du)越弱(ruo)，對渦(wo)輪流(liu)量計(ji)精度(du)的影(ying)響越(yue)小。
2.實(shi)驗設(she)計與(yu)結果(guo)分析(xi)
    爲了(le)在實(shi)驗過(guo)程中(zhong)能得(de)到理(li)想的(de)旋轉(zhuan)流體(ti)，實驗(yan)中采(cai)用了(le)🛀模拟(ni)多種(zhong)強度(du)旋轉(zhuan)流的(de)發生(sheng)器，旋(xuan)轉流(liu)💚發生(sheng)器安(an)裝在(zai)流量(liang)計上(shang)遊來(lai)流的(de)起始(shi)點處(chu)。
    實驗(yan)采用(yong)稱量(liang)法，記(ji)錄電(dian)子稱(cheng)上的(de)質量(liang)脈沖(chong)數N，N乘(cheng)以質(zhi)量脈(mo)沖常(chang)數（0.08333），即(ji)得到(dao)質量(liang)值（kg），同(tong)時記(ji)錄時(shi)間和(he)渦輪(lun)變送(song)器的(de)脈沖(chong)📞數，在(zai)每個(ge)流量(liang)點重(zhong)複做(zuo)三次(ci)，記錄(lu)三組(zu)數據(ju)💰，共選(xuan)擇5個(ge)流量(liang)點來(lai)覆蓋(gai)渦輪(lun)流量(liang)☎️計的(de)測量(liang)量程(cheng)。流量(liang)Q=0.08333N/t，儀表(biao)系數(shu)爲：

儀(yi)表系(xi)數K與(yu)旋轉(zhuan)數Sw成(cheng)線性(xing)關系(xi)，儀表(biao)精度(du)爲：

其(qi)中α、d均(jun)爲待(dai)定系(xi)數。
    根(gen)據實(shi)驗所(suo)得多(duo)組脈(mo)沖數(shu)和流(liu)量數(shu)據，可(ke)計算(suan)出儀(yi)表💛精(jing)度δ值(zhi)。按δ-X方(fang)程及(ji)δ和X數(shu)據進(jin)行最(zui)小二(er)乘法(fa)回歸(gui)，可确(que)定α和(he)d的數(shu)值。一(yi)般來(lai)說，對(dui)不可(ke)壓縮(suo)流體(ti)，α=1.15~2.20，d=0.016~0.11。
3.直管(guan)段長(zhang)度和(he)流量(liang)計精(jing)度的(de)初步(bu)預測(ce)
    在工(gong)程設(she)計中(zhong)，根據(ju)流體(ti)性質(zhi)、流量(liang)和雷(lei)諾數(shu)确定(ding)🔞α和d值(zhi)。這樣(yang)，按⛷️照(zhao)式（5）就(jiu)可以(yi)依不(bu)同的(de)流量(liang)計精(jing)度要(yao)求，對(dui)❓直管(guan)段長(zhang)度進(jin)🌐行初(chu)步預(yu)測，或(huo)确定(ding)直管(guan)段長(zhang)度後(hou)，對流(liu)量計(ji)的精(jing)度做(zuo)初步(bu)👅預測(ce)。
當δ=0.2%時(shi)，不同(tong)流量(liang)下所(suo)需直(zhi)管段(duan)長度(du)見表(biao)1。
表1 不(bu)同流(liu)量下(xia)所需(xu)直管(guan)段長(zhang)度

d	0.0165	0.0385	0.0578	0.0755	0.0801	0.0910	0.106
X	145.05	62.16	41.41	31.70	29.88	26.30	22.58

當(dang)X=30時，不(bu)同流(liu)量下(xia)儀表(biao)精度(du)見表(biao)2。
表2 不(bu)同流(liu)量下(xia)預測(ce)的儀(yi)表精(jing)度

d	0.0165	0.0385	0.0578	0.0755	0.0801	0.0910	0.106
δ	1.33	0.69	0.39	0.23	0.20	0.14	0.10

對(dui)流量(liang)計的(de)精度(du)和直(zhi)管段(duan)的預(yu)測，爲(wei)不同(tong)精度(du)要求(qiu)的渦(wo)輪流(liu)❗量計(ji)選擇(ze)适當(dang)長度(du)的直(zhi)管段(duan)提供(gong)了理(li)論參(can)考。
4.結(jie)語
（1）旋(xuan)轉數(shu)Sw與X成(cheng)指數(shu)關系(xi)，即随(sui)着下(xia)遊距(ju)離X的(de)增加(jia)，旋🛀🏻轉(zhuan)流強(qiang)度以(yi)指數(shu)方式(shi)衰減(jian)。指數(shu)系數(shu)c和α值(zhi)與介(jie)質🌂的(de)性質(zhi)，雷諾(nuo)數等(deng)參數(shu)有關(guan)。
（2）對于(yu)任一(yi)旋轉(zhuan)流源(yuan)，随着(zhe)下遊(you)距離(li)的增(zeng)加，在(zai)大流(liu)量區(qu)旋轉(zhuan)流強(qiang)度衰(shuai)減速(su)度快(kuai)，而在(zai)小流(liu)量區(qu)，旋轉(zhuan)流強(qiang)🛀🏻度衰(shuai)減速(su)🌈度要(yao)慢一(yi)些，因(yin)此，對(dui)小流(liu)量的(de)流量(liang)計管(guan)道📐設(she)計中(zhong)需要(yao)加長(zhang)直管(guan)段，以(yi)減少(shao)旋轉(zhuan)流對(dui)流量(liang)計精(jing)度的(de)影響(xiang)。
（3）不論(lun)旋轉(zhuan)流的(de)方向(xiang)如何(he)， 流量(liang)計 越(yue)靠近(jin)旋轉(zhuan)流源(yuan)，流量(liang)計的(de)精度(du)δ越差(cha)，流量(liang)計精(jing)度可(ke)以按(an)式（5）進(jin)行初(chu)步預(yu)測。

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