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2流量計結(jié)構(gòu)和工作原理

    氣體渦輪流量計(結(jié)構(gòu)示意如圖l所示)是將渦輪置于被測流體中，當氣體流經(jīng)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(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩．使渦輪克服機械摩擦阻力矩和流動阻力矩而旋轉(zhuǎn)。試驗證明，在一定流量范圍內(nèi)，渦輪的角速度和通過渦輪的流量成正比。渦輪的旋轉(zhuǎn)帶動脈沖發(fā)生器旋轉(zhuǎn)，脈沖接收裝置接收脈沖發(fā)生器傳遞的脈沖，

3儀表系數(shù)的影響因素及改進

    儀表系數(shù)是衡量渦輪流量計準確度和量程比的一個關(guān)鍵系數(shù)，系數(shù)取值的正確與否決定了信號接受、轉(zhuǎn)換結(jié)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(shù)K必須為一穩(wěn)定的常數(shù)值．即K應(yīng)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(shù)計算公式：

    f-一渦輪流量計所發(fā)出的脈沖總數(shù)

    q一通過流量計的氣體總量

    z-一渦輪的葉片個數(shù)

    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(chǎn)生的機械摩擦

阻力矩．．

   T一氣體通過渦輪時對渦輪產(chǎn)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(shù)與渦輪的葉片數(shù)、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(chǎn)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(guān)系。其中氣體對葉輪產(chǎn)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(chǎn)品，其幾何結(jié)構(gòu)如：葉片數(shù)、葉片與軸線的夾角、葉片平均半徑、葉輪流通面積理論上應(yīng)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(chǎn)品幾何參數(shù)不同。目前常用的流量計葉片材質(zhì)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(shù)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(chǎn)生變化，導致流量計儀表系數(shù)不穩(wěn)定。

    （2）渦輪軸與軸承之間摩擦產(chǎn)生的機械摩擦阻力矩對儀表系數(shù)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(jié)構(gòu)則會增大軸承本身的摩擦阻力系數(shù)．雖然在大流量工作狀態(tài)下該阻力幾乎沒有任何影響，但在小流量工作狀態(tài)下對流量計儀表系數(shù)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(yīng)力必須非常小，若裝配時軸承內(nèi)圈和軸配合過緊，很容易使軸承受力過大．結(jié)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(shù)值。

    針對上述存在問題，本文從葉輪材質(zhì)和軸承兩方面對儀表系數(shù)的影響做了大量試驗，通過綜合比較確定將葉輪材質(zhì)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(wěn)定性好等優(yōu)點。同時考慮到軸承的靜摩擦阻力系數(shù)、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(shù)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(shù)誤差曲線。

改進后流量計的儀表系數(shù)均為3275，而改進前的儀表系數(shù)的不確定性給渦輪流量計的批量生產(chǎn)帶來很大的麻煩，而改進后系數(shù)的唯一性則大大節(jié)了產(chǎn)品的檢測工作量，提高了生產(chǎn)效率。

4結(jié)論

通過對影響渦輪流量計儀表系數(shù)的因素進行分析，得出如下結(jié)論：要求渦輪流量計獲得穩(wěn)定的儀表系數(shù)，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(shù)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(guān)系。