ps-LWG节能型涡轮流量传感器

一、工作原理

图1所示为涡轮流量传感器结构简图，由图可见，当被测流体流过传感器时，在流体作用下，叶轮受力旋转，其转速与管道平均流速成正比，叶轮的转动周期地改变磁电转换器的磁阻值。检测线圈中的磁通随之发生周期性变化，产生周期性的感应电势，即电脉冲信号，经放大器放大后，送至显示仪表显示。

涡轮流量计的流量方程可分为两种：实用流量方程和理论流量方程。

（1） 实用流量方程

qv=f/K 公式1

qm=qvρ 公式2

式中 qv, qm ……分别为体积流量，m3/s，质量流量，kg/s;

f ……流量计输出信号的频率，Hz;

K ……流量计的仪表系数，P/m3。

流量计的系数与流量（或管道雷诺数）的关系曲线如图2所示。由图可见，仪表系数可分为二段，即线性段和非线性段。线性段约为其工作段的三分之二，其特性与传感器结构尺寸及流体粘性有关。在非线性段，特性受轴承摩擦力，流体粘性阻力影响较大。当流量低于传感器流量下限时，仪表系数随着流量迅速变化。压力损失与流量近似为平方关系。当流量超过流量上限时要注意防止空穴现象。结构相似的TUF特性曲线的形状是相似的，它仅在系统误差水平方面有所不同。

图2 涡轮流量计特性曲线

传感器的仪表系数由流量校验装置校验得出，它完全不问传感器内部流体机理，把传感器作为一个黑匣子，根据输入（流量）和输出（频率脉冲信号）确定其转换系数，它便于实际应用。但要注意，此转换系数（仪表系数）是有条件的，其校验条件是参考条件，如果使用时偏离此条件系数将发生变化，变化的情况视传感器类型，管道安装条件和流体物性参数的情况而定。

（2） 理论流量方程

根据动量矩定理可以列出叶轮的运动方程

公式3

式中 J： 叶轮的惯性矩；

dw/dt： 叶轮的旋转加速度；

M1： 流体的驱动力拒；

M2： 粘性阻力矩；

M3： 轴承摩擦阻力矩；

M4： 磁阻力矩。

当叶轮以恒速旋转时， 0，则M1=M2+M3+M4。经理论分析与实验验证可得

公式4

式中 n： 叶轮转速；

qv： 体积流量；

A： 与流体物性（密度、粘度等），叶轮结构参数（叶片倾角、叶轮直径、

流道截面积等）有关的系数；

B： 与叶片顶隙，流体流速分布有关的系数；

C： 与摩擦力矩有关的系数。

国内外学者提出许多理论流量方程，它们适用于各种传感器结构及流体工作条件。至今涡轮仪表特性的水动力学特性仍旧不很清楚，它与流体物性及流动特性有复杂的关系。比如当流场有旋涡和非对称速度分布时水动力学特性就非常复杂。不能用理论式推导仪表系数，仪表系数仍需由实流校验确定。但是理论流量方程

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