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液體渦輪流量計傳感器(以下簡稱TUF)是葉輪式流量(流速)計的主要品種,葉輪式流量計還有風(fēng)速計、水表等。TUF由傳感器和轉(zhuǎn)換顯示儀組成,傳感器采用多葉片的轉(zhuǎn)子感受流體的平均流速,從而推導(dǎo)出流量或總量。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速(或轉(zhuǎn)數(shù))可用機械、磁感應(yīng)、光電方式檢出并由讀出裝置進(jìn)行顯示和傳送記錄。據(jù)稱美國早在1886年即發(fā)布過*一個TUF專利,1914年的專利認(rèn)為TUF的流量與頻率有關(guān)。美國的*一臺TUF是在1938年開發(fā)的,它用于飛機上燃油的流量測量,只是直至二戰(zhàn)后因噴氣發(fā)動機和液體噴氣燃料急需一種高精度、快速響應(yīng)的流量計才使它獲得真正的工業(yè)應(yīng)用。如今,它已在石油、化工、科研、國防、計量各部門中獲得廣泛應(yīng)用。
二、液體渦輪流量計傳感器工作原理
(2) 理論流量方程
根據(jù)動量矩定理可以列出葉輪的運動方程
公式3
式中 J: 葉輪的慣性矩;
dw/dt: 葉輪的旋轉(zhuǎn)加速度;
M1: 流體的驅(qū)動力拒;
M2: 粘性阻力矩;
M3: 軸承摩擦阻力矩;
M4: 磁阻力矩。
當(dāng)葉輪以恒速旋轉(zhuǎn)時, 0,則M1=M2+M3+M4。經(jīng)理論分析與實驗驗證可得
公式4
式中 n: 葉輪轉(zhuǎn)速;
qv: 體積流量;
A: 與流體物性(密度、粘度等),葉輪結(jié)構(gòu)參數(shù)(葉片傾角、葉輪直徑、
流道截面積等)有關(guān)的系數(shù);
B: 與葉片頂隙,流體流速分布有關(guān)的系數(shù);
C: 與摩擦力矩有關(guān)的系數(shù)。
國內(nèi)外學(xué)者提出許多理論流量方程,它們適用于各種傳感器結(jié)構(gòu)及流體工作條件。至今渦輪儀表特性的水動力學(xué)特性仍舊不很清楚,它與流體物性及流動特性有復(fù)雜的關(guān)系。比如當(dāng)流場有旋渦和非對稱速度分布時水動力學(xué)特性就非常復(fù)雜。不能用理論式推導(dǎo)儀表系數(shù),儀表系數(shù)仍需由實流校驗確定。但是理論流量方程有巨大的實用意義,它可用于指導(dǎo)傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計及現(xiàn)場使用條件變化時儀表系數(shù)變化規(guī)律的預(yù)測和估算。
四、基本參數(shù)與技術(shù)性能
1.技術(shù)性能表1
儀表口徑及連接方式 4、6、10、15、20、25、32、40采用螺紋連接
(15、20、25、32、40)50、65、80、100、125、150、200采用法蘭連接
精度等級 ±1%R、±0.5%R、±0.2%R(需特制)
量程比 1:10;1:15;1:20
儀表材質(zhì) 304不銹鋼、316(L)不銹鋼等
被測介質(zhì)溫度(℃) -20~+120℃
環(huán)境條件 溫度-10~+55℃,相對濕度5%~90%,大氣壓力86~106Kpa
輸出信號 傳感器:脈沖頻率信號,低電平≤0.8V 高電平≥8V
變送器:兩線制4 ~ 20mADC電流信號
供電 |
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