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脉动流对涡轮流量计测量的影响

来宝网 2011/11/13点击1204次

      涡轮流量计在测量过程中,脉动流会对它的测量产生怎样的影响,下面我们就来具体分析一下。
       几乎所有的管道流动都是存在脉动流,不论是层流状况、还是紊流状况下总存在各种干扰。如果流动流体的某个参数如压力、速度或密度等一连串突发变换,就把这种流动叫做脉动流。脉动流可以对流量计的测量精度发生影响,严重时会使得测量值失真,所以工业测量控制上急需要研讨流动进程中的脉动对流量计测量精度的影响。
  脉动无时无处不在,但却难以测量。直接测量脉动流几乎是不行能的,我们只有测量出脉动的首要参数,如幅值,频率及波形等,然后从这些参数中分析出这个脉动流可能给流量计输出带来什么样的影响。
  若脉动频率较低,不领先管道已装配的流量计或压力变送器等能利用的频率上限,则从压力仪表的输出指针的摆动就可检测脉动的存在。但要了解脉动流的各个参数值还需要具体的测量。经研讨发现脉动流与流动速度有关,而与静压无关。因此,可用测量qVrms/qV(qVrms是体积流量的最大脉动值;qV是体积流量的平均值)来了解脉动流的变化。
       当脉动频率超出某个范围时,涡轮流量计的测量值就会发生较大的误差。误差的起源首要有以下几个方面:旋转叶片的共振,齿轮的啮合(死板输出的涡轮流量计),转轴和齿轮的惯性,脉动流的形状,转轴的摩擦阻力等。因为总计的脉动情形都是由正弦波叠加而成,所以可以从正弦脉动对涡轮流量计的测量值的影响入手来分析周期性脉动流对涡轮流量计的影响。
  理论和实验均表明,将正弦量参与时不变的系统,其平乱状况下的响应是相仿频率的正弦输出量,但幅值和相位则取决于具体系统的动态特性。
  涡轮流量计是一种速度式仪表,它是以动量矩守恒原理为测量原理,流体冲击涡轮叶片,使涡轮旋转,涡轮的旋转速度随流量的变化而变化,从涡轮的转数求出流量值,由磁电转换装置将涡轮转速变化成电脉冲,送入显示器进行计算和显示,由单位时刻电脉冲数和累计电脉冲数反映出瞬时流量和累计流量。所以,只要得出涡轮转速与流量的关系曲线就能分析周期性脉动流对涡轮流量计测量精度的影响。由动量矩定理可知,涡轮的运动方程为式中:J为涡轮的转动惯量;ω为涡轮的旋转角速度;ΣM为功效在涡轮上的合力矩。公式再现一个一阶系统,一阶系统在单位正弦的功效下x(t)=sinω0t(t>0),其响应为当t趋向于无尽大。
  当涡轮流量计的型号一定时,其幅值A(ω0)就是一个常数,但相位角<=-arctgω0J不呈线性关系,所以输出可能会引起相位失真。我们需要了解在什么条件下,可以较切确地测出输出量。令ω0=2πfp,fp为脉动频率,由此可知,随着脉动频率和转动惯量的增加,幅值越来越小,而相位角越来越大,即滞后时刻越来越长。可见,涡轮流量计能测量的脉动频率有一定的范围,超出这个范围就会导致出现较大的误差。

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