气体涡轮流量计的基本结构和工作原理

　　涡轮流量计由涡轮流量传感器和流量显示仪表组成。将涡轮流量计感知流体流速的涡轮组件(包括前后导流体、叶轮、轴承、壳体、信号检测组件)统称为涡轮流量传感器。图1为涡轮流量计的基本结构图。

根据动量守恒定律通过涡轮受理过程进行分析，可以比较直观地描述基本工作过程，流体通过时推动叶轮，产生主动力矩。气体涡轮流量计属于速度式流量计，涡轮流量传感器输出与流量成正比关系的脉冲频率，输入到流量显示仪表或计算机。在某一流量范围和一定粘度范围内，涡轮流量计输出的信号脉冲频率f与通过涡轮流量计的体积流量qV成正比［4］，即:

f=KqV　　　　　　　　　(1)

　　式中，K为涡轮流量计的仪表系数，1/L或1/m3，仪表系数K应为一常数，其数值由实验标准标定得到。每台涡轮流量传感器的校准(或合格)证上都标明经过实流检定测得分段不同流量范围的仪表系数K值。

仪表系数K的意义是单位体积流量通过涡轮流量传感器输出的信号脉冲频率f(或信号脉冲总数N)。所以，当测得传感器输出的信号脉冲频率或某一时间内的脉冲总数N后，分别除以仪表系数K，就可得到体积流量qV或流量总量Q，即:

要使涡轮流量计能够较准确的工作，其仪表系数K必须为常数。但实际上涡轮流量计的工作特性并非如此，即:

式中，r为叶轮的平均半径;ρ为流体的密度;A为流通截面积;θ为涡轮叶片与轴线的夹角;Trm为机械摩擦阻力矩;Trf为流体阻力矩。

以DN50为例，其流量特性曲线如图2所示。

在理想状态下，也就是假定涡轮处于匀速运动的平衡状态，机械摩擦阻力矩Trm和流体阻力矩Trf都足够小至可以忽略不计的状态，仪表系数与流量的关系为

可见，理想特性仅仅与涡轮流量计的结构参数有关，仪表系数为一个常数，与流体变化无关。