絮凝剂流量计

      絮凝剂流量计是速度式流量计中的主要种类，当被测流体流过涡轮流量计传感器时，在流体的作用下，叶轮受力旋转，其转速与管道平均流速成正比，同时，叶片周期性地切割电磁铁产生的磁力线，改变线圈的磁通量，根据电磁感应原理，在线圈内将感应出脉动的电势信号，即电脉冲信号，此电脉动信号的频率与被测流体的流量成正比。影响流量计精度的主要外部因素是流体的流动状态，涡轮流量计特性曲线要保持良好的线性关系，流过流量计的流体应为充分发展的流型。
1.旋转系数与下游直管段长度之间的关系
旋转流的旋转强度用旋转系数来表示，旋转系数定义为角动量通量与轴向动量通量的比值：

式中：ω -- 周向速度；
u -- 轴向速度；
R -- 管道半径；
A -- 流体流过的横截面积；
ρ -- 密度。
对于圆管内的旋转流，在r=0.95R处的旋转角度最大，即：

采用多项迭代的方法，可编程计算出在某个值时（X 为圆管直径D的倍数）满足一定精度的Sw值：

    常数b和c与流体性质、雷诺数和流量有关，需要通过实验确定。对于不可压缩流体，b=0.030~0.085，c=0.10~0.50。一般来说，流量越大，旋转流的衰减越大，由式（3）可以看出，旋转流发生后的直管段越长，旋转流的强度越弱，对涡轮流量计精度的影响越小。
2.玻璃水流量计实验设计与结果分析
    为了在实验过程中能得到理想的旋转流体，实验中采用了模拟多种强度旋转流的发生器，旋转流发生器安装在流量计上游来流的起始点处。
    实验采用称量法，记录电子称上的质量脉冲数N，N乘以质量脉冲常数（0.08333），即得到质量值（kg），同时记录时间和涡轮变送器的脉冲数，在每个流量点重复做三次，记录三组数据，共选择5个流量点来覆盖涡轮流量计的测量量程。流量Q=0.08333N/t，仪表系数为：

仪表系数K与旋转数Sw成线性关系，仪表精度为：

其中α、d均为待定系数。
    根据实验所得多组脉冲数和流量数据，可计算出仪表精度δ值。按δ-X方程及δ和X数据进行最小二乘法回归，可确定α和d的数值。一般来说，对不可压缩流体，α=1.15~2.20，d=0.016~0.11。
3.直管段长度和流量计精度的初步预测
    在工程设计中，根据流体性质、流量和雷诺数确定α和d值。这样，按照式（5）就可以依不同的流量计精度要求，对直管段长度进行初步预测，或确定直管段长度后，对流量计的精度做初步预测。
当δ=0.2%时，不同流量下所需直管段长度见表1。
表1 不同流量下所需直管段长度

当X=30时，不同流量下仪表精度见表2。
表2 不同流量下预测的仪表精度

对流量计的精度和直管段的预测，为不同精度要求的涡轮流量计选择适当长度的直管段提供了理论参考。
4.结语
（1）旋转数Sw与X成指数关系，即随着下游距离X的增加，旋转流强度以指数方式衰减。指数系数c和α值与介质的性质，雷诺数等参数有关。
（2）对于任一旋转流源，随着下游距离的增加，在大流量区旋转流强度衰减速度快，而在小流量区，旋转流强度衰减速度要慢一些，因此，对小流量的流量计管道设计中需要加长直管段，以减少旋转流对流量计精度的影响。
（3）不论旋转流的方向如何，流量计越靠近旋转流源，流量计的精度δ越差，流量计精度可以按式（5）进行初步预测。
    流量计中液体涡轮流量计、容积式流量计和科氏质量流量计是三类重复性、精确度最佳的产品，而液体涡轮流量计又具有自己的特点。如结构简单、加工零部件少、重量轻、维修方便、流通能力大和可适应高参数等。是其他两类流量计是难以达到的。
絮凝剂流量计优点 
1.测量精度高，复现性好，稳定可靠 
2.范围度宽，一般6：1，可达40:1
3.线性度好 
4.压损小(0.01~0.1MPa)，气体更低，外形无需开孔，可耐高压 
5.系统响应快 
6.抗扰性强，可远传 
7.安装维护方便，结构简单 
8.耐腐蚀性好，传感器可用耐腐材料 
缺点 
1.制造困难 
2.因轴承磨损，需定时校准特性 
3.对高黏度流体，其线性变差 
4.受流体特性(密度、黏度)影响大 
5.上、下游直管段长度要求高 
6.对流体清洁度要求高 
7.成本高 
8.小口径仪表的精度下降
注：液体涡轮流量计产品本身不具备现场显示功能，仅将流量信号远传输出。流量信号可分为脉冲信号或电流信号（4-20mA）；
1引言 
       所谓脉动流是指流体在测量区域的流速是时间的函数(但在一个足够长的时间段内有一个恒定的平均值，脉动流的存在会导致流量计出现计量误差(甚至不能正常工作，如何校正或减少脉动对流量测量特性的影响(是流量测量中比较重要的课题。 |
2、脉动对涡轮流量计流量测量的影响 
2.1误差方程及其计算 
   应用机翼理论来分析作用在涡轮转子上的驱动力矩和阻力矩(可得到其运动方程： 

   式中 ，J为叶片转动惯量θ为叶片与轴线之间的夹角r为涡轮叶片的平均半径，A为管道流道面积，ρ为流体密度，ω为涡轮的旋转，角速度Q为通过管道的流量。
若把脉动流表示为，经分析整理，可得出涡轮旋转加速度与脉动流各参数的关系：

其中，c为稳态时的ω值。此时其显示误差可用下式表示：E=ω/C--1 
对特定的涡轮流量计和不同的脉动流,可编程计算出(2)式在脉动周期内各离散点所对应的ω(t)，据此可计算出涡轮流量计显示误差E，并画出相应曲线。 
2.2结果与分析 
   经过计算分析，发现导致涡轮流量计产生误差的主要因素是脉动流的振幅和频率，通过对多幅图形的比较，发现有如下规律：

1. 从曲线分布的象限来看，脉动流导致涡轮流量计出现一个正误差。当流体存在脉动时，在加速流体中，叶片的转动惯量能引起转子速度变慢，落后于定常流时的转速；在减速流体中，叶片的转动惯量能导致转子速度加快，超过定常流时的转速。由于加速时的影响比减速时的影响小得多，因此：脉动流存在时流量计显示的平均流速远大于平均流量，出现正误差(此误差有时最大可达50%。

2. 当脉动频率fpx小于涡轮转子的角频率ω时，流量计类似输入脉冲，测量结果接近真值，脉动流所引起的误差很小。当脉动频率fp大于涡轮转子的角频率ω时，响应失真，会引起较大误差，且随着频率的增大，误差随着增大，最终趋于稳定（如图1，图2）
   
   
   
    

3. 当脉动频率大于涡轮转子的角加速度时,频率脉动振幅的变化能引起涡轮流量计的测量误差产生大的改变,此误差随着脉动振幅的增大而升高,最大可达
   
   
   50%,但最终趋于稳定（如图3,图4，a为脉动振幅与稳态振幅之比）。

结论
    从以上分析计算可知，脉动流使涡轮流量计产生一个正的系统误差，该误差受脉动频率和振幅的影响。当脉动频率小于角加速度时，其误差可认为为零；当脉动振幅小于某一振幅值时，其误差亦可认为不影响涡轮流量计的精度。脉动流对涡轮流量计测量精确度的影响存在极限值。 
基本参数与技术性能
技术性能：表1

测量范围及工作压力：表2

      可水平或垂直安装，垂直安装时流体流动方向应从下向上，液体必须充满管道，不得有气泡；液体流动方向要与传感器外壳上指示流向的箭头方向一致；传感器前后直管段要求，上游端至少应有 10 倍公称通径长度的直管段，下游端应不少于 5 倍公称通径的直管段，其内壁应光滑清洁，无凹痕、积垢和起皮等缺陷。传感器的管道轴心应与相邻管道轴心对准，
    连接密封用的垫圈不得深入管道内腔；传感器应远离外界电场、磁场，必要时应采取有效的屏蔽措施，以避免外来干扰。为了检修时不致影响液体的正常输送，建议在传感器的安装处，安装旁通管道。见示意图

    液体涡轮流量计传感器露天安装时，请做好放大器及表头的防水处理。当流体中含有杂质时，应加装过滤器，过滤器网目根据流量杂质情况而定，一般为 20～60目。当流体中混有游离气体时，应加装消气器。整个管道系统都应良好密封。用户应充分了解被测介质的腐蚀情况，严防传感器受腐蚀。