渦(wo)輪流量(liang)計 是 速(su)度式流(liu)量計 中(zhong)的主要(yao)種類，當(dang)被測流(liu)體流過(guo)渦輪流(liu)量計傳(chuan)感器㊙️時(shi)，在流體(ti)的作用(yong)下，葉輪(lun)受力旋(xuan)轉，其轉(zhuan)速與管(guan)道平均(jun)流速成(cheng)☎️正比🚶，同(tong)時，葉片(pian)周期性(xing)地切割(ge)電磁🏃‍♀️鐵(tie)産生的(de)磁力㊙️線(xian)，改變線(xian)圈的👣磁(ci)通量，根(gen)據電磁(ci)感應原(yuan)理，在線(xian)圈内将(jiang)感應出(chu)脈動的(de)電勢信(xin)号，即電(dian)🌍脈沖信(xin)号，此✏️電(dian)脈動信(xin)号的頻(pin)率與被(bei)測流體(ti)的流🤞量(liang)成正比(bi)。影響渦(wo)輪流量(liang)計精度(du)的主要(yao)外部因(yin)素是流(liu)體的流(liu)動狀态(tai)，渦輪流(liu)量計特(te)性曲線(xian)要保持(chi)良好的(de)線性關(guan)系，流過(guo)流量計(ji)的流體(ti)應爲充(chong)分發展(zhan)的流型(xing)。
1.旋轉系(xi)數與下(xia)遊直管(guan)段長度(du)之間的(de)關系
旋(xuan)轉流的(de)旋轉強(qiang)度用旋(xuan)轉系數(shu)來表示(shi)，旋轉系(xi)數定義(yi)爲角動(dong)❄️量通量(liang)與軸向(xiang)動量通(tong)量的比(bi)值：

式中(zhong)：ω -- 周向速(su)度；
u -- 軸向(xiang)速度；
R -- 管(guan)道半徑(jing)；
A -- 流體流(liu)過的橫(heng)截面積(ji)；
ρ -- 密度。
對(dui)于圓管(guan)内的旋(xuan)轉流，在(zai)r=0.95R處的旋(xuan)轉角度(du)最大，即(ji)：

采用多(duo)項叠代(dai)的方法(fa)，可編程(cheng)計算出(chu)在某個(ge)值時（X 爲(wei)圓管🏃‍♂️直(zhi)徑D的倍(bei)數）滿足(zu)一定精(jing)度的Sw值(zhi)：

    常數b和(he)c與流體(ti)性質、雷(lei)諾數和(he)流量有(you)關，需要(yao)通過實(shi)驗确🌈定(ding)。對于不(bu)可壓縮(suo)流體，b=0.030~0.085，c=0.10~0.50。一(yi)般來說(shuo)，流量越(yue)大，旋轉(zhuan)流的衰(shuai)減⚽越大(da)，由式（3）可(ke)以看出(chu)，旋轉流(liu)發生後(hou)的直管(guan)段越長(zhang)，旋轉流(liu)的強度(du)越弱，對(dui)渦輪流(liu)量計精(jing)度的影(ying)響越小(xiao)。
2.實驗設(she)計與結(jie)果分析(xi)
    爲了在(zai)實驗過(guo)程中能(neng)得到理(li)想的旋(xuan)轉流體(ti)，實驗中(zhong)采用了(le)⛱️模拟多(duo)種強度(du)旋轉流(liu)的發生(sheng)器，旋轉(zhuan)流☔發生(sheng)器安裝(zhuang)在流量(liang)計上遊(you)來流的(de)起始點(dian)處。
    實驗(yan)采用稱(cheng)量法，記(ji)錄電子(zi)稱上的(de)質量脈(mo)沖數N，N乘(cheng)以質量(liang)脈沖💛常(chang)數（0.08333），即得(de)到質量(liang)值（kg），同時(shi)記錄時(shi)間和渦(wo)輪變送(song)☔器的脈(mo)沖🐇數，在(zai)每個流(liu)量點重(zhong)複做三(san)次，記錄(lu)三組數(shu)據，共選(xuan)擇5個流(liu)量點來(lai)覆蓋渦(wo)輪流量(liang)計的測(ce)量🙇🏻量程(cheng)。流量Q=0.08333N/t，儀(yi)表系數(shu)📐爲：

儀表(biao)系數K與(yu)旋轉數(shu)Sw成線性(xing)關系，儀(yi)表精度(du)爲：

其中(zhong)α、d均爲待(dai)定系數(shu)。
    根據實(shi)驗所得(de)多組脈(mo)沖數和(he)流量數(shu)據，可計(ji)算出儀(yi)表精度(du)δ值。按δ-X方(fang)程及δ和(he)X數據進(jin)行最小(xiao)二乘法(fa)回歸，可(ke)确定α和(he)d的數值(zhi)🤩。一般來(lai)說，對不(bu)可壓縮(suo)流體，α=1.15~2.20，d=0.016~0.11。
3.直(zhi)管段長(zhang)度和流(liu)量計精(jing)度的初(chu)步預測(ce)
    在工程(cheng)設計中(zhong)，根據流(liu)體性質(zhi)、流量和(he)雷諾數(shu)确定α和(he)d值💋。這樣(yang)，按照式(shi)（5）就可以(yi)依不同(tong)的流量(liang)計精度(du)要求，對(dui)♻️直管段(duan)長😍度進(jin)行初步(bu)預測，或(huo)确定直(zhi)管段長(zhang)度後，對(dui)流量計(ji)的精度(du)做初步(bu)預測。
當(dang)δ=0.2%時，不同(tong)流量下(xia)所需直(zhi)管段長(zhang)度見表(biao)1。
表1 不同(tong)流量下(xia)所需直(zhi)管段長(zhang)度

d	0.0165	0.0385	0.0578	0.0755	0.0801	0.0910	0.106
X	145.05	62.16	41.41	31.70	29.88	26.30	22.58

當X=30時(shi)，不同流(liu)量下儀(yi)表精度(du)見表2。
表(biao)2 不同流(liu)量下預(yu)測的儀(yi)表精度(du)

d	0.0165	0.0385	0.0578	0.0755	0.0801	0.0910	0.106
δ	1.33	0.69	0.39	0.23	0.20	0.14	0.10

對流量(liang)計的精(jing)度和直(zhi)管段的(de)預測，爲(wei)不同精(jing)度要♍求(qiu)的渦輪(lun)流♉量計(ji)選擇适(shi)當長度(du)的直管(guan)段提供(gong)了理論(lun)參考。
4.結(jie)語
（1）旋轉(zhuan)數Sw與X成(cheng)指數關(guan)系，即随(sui)着下遊(you)距離X的(de)增加，旋(xuan)轉流強(qiang)度以指(zhi)數方式(shi)衰減。指(zhi)數系數(shu)c和α值與(yu)介質的(de)性質，雷(lei)諾數等(deng)參數有(you)關。
（2）對于(yu)任一旋(xuan)轉流源(yuan)，随着下(xia)遊距離(li)的增加(jia)，在大流(liu)量區旋(xuan)轉流強(qiang)度衰減(jian)速度快(kuai)，而在小(xiao)流量區(qu)，旋轉☀️流(liu)強度衰(shuai)減速度(du)要慢一(yi)些，因此(ci)，對小流(liu)量的流(liu)量計管(guan)道設計(ji)中需要(yao)加長直(zhi)管㊙️段，以(yi)減少旋(xuan)轉流對(dui)流量計(ji)精度的(de)影響。
（3）不(bu)論旋轉(zhuan)流的方(fang)向如何(he)， 流量計(ji) 越靠近(jin)旋轉流(liu)源，流量(liang)計的精(jing)度δ越差(cha)，流量計(ji)精度可(ke)以按式(shi)（5）進行初(chu)步預測(ce)。

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