氣體渦輪流量計是一種速度式流量計，在國際上已有半個世紀的工業應用歷史，我國從60年代中期開始生產，已形成全系列化儀表。由于其較高的精確度、良好的重復性和較寬的范圍度以及維護方便等原因．是目前流量儀表中比較成熟的高精度儀表。我們在對氣體渦輪流量計進行研制和開發過程中發現．各型號氣體渦輪流量計儀表系數普遍存在不穩定的問題。作為計量儀表，儀表系數穩定是保證不同條件下計量精度的必要保證，為此，本文分析了氣體渦輪流量計儀表系數不穩定的原因并進行了有效改進。
2流量計結構和工作原理
氣體渦輪流量計(結構示意如圖l所示)是將渦輪置于被測流體中，當氣體流經流量計時，在整流器的作用下被整流和加速，由于渦輪的葉片與流過氣體之間存在一定夾角，氣體流動對渦輪產生轉動力矩．使渦輪克服機械摩擦阻力矩和流動阻力矩而旋轉。試驗證明，在一定流量范圍內，渦輪的角速度和通過渦輪的流量成正比。渦輪的旋轉帶動脈沖發生器旋轉，脈沖接收裝置接收脈沖發生器傳遞的脈沖，
3儀表系數的影響因素及改進
儀表系數是衡量渦輪流量計準確度和量程比的一個關鍵系數，系數取值的正確與否決定了信號接受、轉換結果與實際流量的誤差大小。要使渦輪流量計正常工作，其儀表系數K必須為一穩定的常數值．即K應不隨流量的變化而變化。但實際上渦輪流量計的工作特性并非如此，引入儀表系數計算公式：
f-一渦輪流量計所發出的脈沖總數
q一通過流量計的氣體總量
z-一渦輪的葉片個數
o一葉輪葉片與軸線的夾角
r--g十輪葉片的平均半徑
A一葉輪的流通面積
t渦輪軸與軸承之間摩擦產生的機械摩擦
阻力矩．．
T一氣體通過渦輪時對渦輪產生的流動阻力
P--通過渦輪流量計流體的密度
可以看出．渦輪流量計的儀表系數與渦輪的葉片數、葉片與軸線的夾角、葉片平均半徑、葉輪流通面積、渦輪軸的機械摩擦阻力矩、氣體對渦輪產生的流動阻力矩以及被測氣體密度等眾多因素有直接的關系。其中氣體對葉輪產生的流動阻力矩很小可以忽略。其余因素的影響我們分別從以下兩方面進行分析：
（1）對某一渦輪流量計產品，其幾何結構如：葉片數、葉片與軸線的夾角、葉片平均半徑、葉輪流通面積理論上應該是固定不變的，但是由于客觀原因，如葉片加工精度影響或外界溫度變化等或多或少會使同一批次產品幾何參數不同。目前常用的流量計葉片材質多為聚甲醛塑料，加工方式為注塑成型。聚甲醛的線膨脹系數為1lxl0-S／％，尺寸受外界溫度影響較大．葉片角度、葉輪流通面積很容易產生變化，導致流量計儀表系數不穩定。
（2）渦輪軸與軸承之間摩擦產生的機械摩擦阻力矩對儀表系數的影響，包括兩方面：首先，軸承本身的因素。為了使渦輪獲得更好的靈敏性，通常選用微型軸承．同時考慮到儀表的維護，又大多使用雙密封自潤滑軸承，這種結構則會增大軸承本身的摩擦阻力系數．雖然在大流量工作狀態下該阻力幾乎沒有任何影響，但在小流量工作狀態下對流量計儀表系數的影響卻非常顯著。其次，裝配對軸承的影響。微型軸承本身運行受到的外界應力必須非常小，若裝配時軸承內圈和軸配合過緊，很容易使軸承受力過大．結果不僅影響軸承的靈敏性，還會顯著增大機械摩擦阻力矩，改變流量計原有儀表系數值。
針對上述存在問題，本文從葉輪材質和軸承兩方面對儀表系數的影響做了大量試驗，通過綜合比較確定將葉輪材質由聚甲醛塑料改為鋁合金，比起聚甲醛塑料，鋁合金具有尺寸穩定性好等優點。同時考慮到軸承的靜摩擦阻力系數、運行壽命等要求，軸承在安裝時避免受力過大，采用滑動配合的方式進行裝配。
對改進前、后的流量計進行了測試：任選3臺改進前的DNl00渦輪流量計，測量得儀表系數分別為5 285、5 270、5 200，誤差曲線如圖2所示。
再住選3臺改進后流量計，測得其儀表系數誤差曲線。
改進后流量計的儀表系數均為3275，而改進前的儀表系數的不確定性給渦輪流量計的批量生產帶來很大的麻煩，而改進后系數的唯一性則大大節了產品的檢測工作量，提高了生產效率。
4結論
通過對影響渦輪流量計儀表系數的因素進行分析，得出如下結論：要求渦輪流量計獲得穩定的儀表系數，從兩個方面入手可取得好的效果，消除葉輪本身的影響，即葉輪本身隨外界變化而改變量盡可能地小，同時盡量降低加工精度的影響，如本文選用鋁合金葉輪，采用數控加工成型；盡可能減少渦輪軸與軸承之間的摩擦阻力影響，與軸承選用和裝配有直接關系。
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