涡轮流量计修正技术研究及应用

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1、MEASUREMENTEQUIPMENTANDAPPLICATION量萋旦涡轮流量计修正技术研究及应用王维(中航工业燃气涡轮研究院，四川江油621703)[摘要]文章主要是针对涡轮流量计如何提高在使用中的精度，并对该方法进行了原理分析和验证。[关键词]涡轮流量计；频率一流量特性；仪表系数；相对误差[中图分类号]TH814[文献标识码]B[文章编号]1002—1183(2010)05-0029-03涡轮流量计(即涡轮传感器)是一种速度式流量叶片的转动带动信号检测器(同永久磁铁和线圈组计，是近些年来迅速发展的新型仪表，这种流量计具成)的磁场中，旋转的叶片带动永久磁铁使线圈切割有精度高、

2、压力损失小、量程比大等优点，可测量多磁力线，周期性地改变线圈磁通量，从而使线圈输出种气体和液体的瞬时流量和流体总量，并可输出0—电脉冲信号，此信号经过放大器的放大整形，形成有10mA、4～20mADC、实时频率信号，与调节仪表配一定幅度的连续的矩形波，可远传至显示仪表，显示套可形成流量控制系统，缺点是受被测流体粘度影出流体的实时流量、体积流量和累积流量。响大。作用在涡轮上的力矩可分为以下几个：流体通1涡轮流量计的组成过涡轮时对叶片产生的切向推动力矩M；液体沿涡涡轮流量计通过数显仪表(流量积算仪)，将涡轮表面流动时产生的粘滞摩擦力矩；轴承的摩擦轮流量计输出的脉冲数转换成瞬时流量和累积

3、流量，力矩M；磁电转换器对涡轮产生的电磁反作用阻力并显示出来。根据数显仪表(数采系统)接收的输入矩。由此建立涡轮的运动微分方程：信号种类和功能不同，可以完成放大整形、单位换，、l，=M】一(M2+慨+眠)r上r算、频率与电流／电压转换、积算、累积、自检等功式中：．，为涡轮的转动惯量；∞为涡轮的旋转角速度；能，如图1所示。』，．f为时间；为角加速度。Ⅱ』，当流量恒定时，涡轮达到匀速转动，=0，所“T以M1=(M2+M3+)。通过特定的推导公式，可以得到涡轮流量与涡轮流量计的转速并不是简单的线性关系。为了简化应用，通常省略比较小的高次分量，得出一个线性表达式，即9=f／K，现有的检定规

4、程也采用平均K系数图1涡轮流量计框图来作为涡轮流量计品质判定。3涡轮流量计K—g特性2涡轮流量计的工作原理理想的线性特性曲线是平行于q，轴的直线。但由流体流经传感器壳体，由于叶轮的叶片与流向有一定的角度，流体的冲力使用叶片具有转动力矩，克于液体水力特性的影响和叶轮上所受的阻力矩作用的服摩擦力矩和流体阻力矩之后叶片旋转在力矩平衡后结果，实际的特性曲线具有高峰特性，高峰出现在传转速稳定，在一定条件下，转速和流速成正比，由于感器上限量程的(20—3O)％FS。产生高峰特性的原[收稿日期]2010—04—18[作者简介]王维(1975一)，男，重庆人，工程师，毕业于西南科技大学，从事发动机

5、动态测试及力学专业计量校准工作。工业计量2010年第20卷第5期·29·重重旦呈璺至呈=!=呈!曼!!因是，当流量减少到某一数值时，作用于涡轮上的旋转力矩和粘滞力矩都相应减少，但因粘滞力矩减少显著，所以涡轮的转速反而会提高，特性曲线出现高峰。随着流量的进一步减少，作用在涡轮上的所有阻褂力矩的影响相对突出，涡轮转速降得快，特性曲线明n显下降。只有流量增大到超过某一值时，作用在涡轮地上的旋转力矩增大，在与阻力矩达到平衡时，特性曲线才趋于平直，如图2所示。图3涡轮流量计f-q特性曲线图多项式，将频率作为可以精确测量的已知参数，反算体积流詹／％出流量，验证如下。图2涡轮流量计，(一q特性曲

6、线图(1)以上海仪表九厂的LWGY一4A型流量计为例，该传感器通过四川泛华航空仪表电器厂流量计量流量计检定规程运用的主要计算公式：站检定，本次检定了5个采样点，数据如表l。检定(1)仪表K系数的计算公式：Ko=N／结论：流量计线性度为0．707％，定级为1．0级，平式中：为脉冲数；为流量的体积。均仪表系数为31915．2095／L。(2)每个检定点的仪表平均系数：K!=n表1检定数据表(3)仪表系数：K=(4)流量计的线性度：E，．：I了K~+Kol×100％l／~o5(应取上次检定证书中的系数)。(5)如为新制造的流量计线性度：一()+(K)。％⋯拟合方程如下：4涡轮流量计．厂一

7、口特性一次多项式：Y=0．00192x一0．02653频率一流量特性是表示输出信号频率(．厂)与体二次多项式：Y=0．000000031x+0．001836009x积流量(g)之间的关系。其f—q特性曲线如图3。+0．023410340理想的f—q曲线应是通过坐标原点的一条直线。但验证数据如表2。从线性特性分析可知，在实际的流量测量过程中，仪(2)以上海仪表九厂的LWGY—lOB1型流量计表系数K随流量大小的变化而有所变化，故其输出脉为例，该传感器通过四川泛华航空仪表