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渦輪流量計的特性分析
通過上述渦輪流量計的數(shù)學(xué)模型，可以對其工作特性進(jìn)行較詳細(xì)的分析。
1.理想特性曲線
所謂渦輪流量計的理想特性，就是假定渦輪處于勻速運(yùn)動的平衡狀態(tài)，并且機(jī)械摩擦阻力矩Trm、流體對渦輪的阻力矩Trf均可忽略的條件下，儀表系數(shù)K與流量qv之間的關(guān)系，也是假定：
Tm-0; Trf=0
K=f/qv=(Z/2π)(tanθ/rA)
由該式科健，理想特性僅與儀表參數(shù)有關(guān)，與流量變化無關(guān)，儀表系數(shù)K為一常數(shù)，在K-qv圖上為一平行于橫軸的直線。
2.始動流量值qvmin
對于實(shí)際的渦輪流量計，渦輪首先必須克服軸承的靜摩擦力矩后才能轉(zhuǎn)動。我們將渦輪克服靜摩擦力的最小流量力矩為qvmin.當(dāng)通過流量計的流量小于始動流動值qvmin時，渦輪不轉(zhuǎn)，無信號輸出。
下面將通過流量計數(shù)學(xué)模型來計算始動流量值qvmin
在流量相當(dāng)于始動流量值時，渦輪氣動。此時它的角速度很小，所以可忽略流體阻力矩Trf的影響，即可認(rèn)為此時Trf=0.其數(shù)學(xué)模型式變?yōu)?br>
所謂始動流量，即渦輪剛被推動時的流量，此時可認(rèn)為其輸出脈沖頻率為零，由式3-18可計算得始動流量值，即：

分析上式可知：
a.機(jī)械摩擦阻力Trm越小，流量計的始動流量值也越小，即在小流量區(qū)段量限越寬。所以，要做得好的小流量特性，首先應(yīng)減少流量計的渦輪與軸承之間的摩擦力。
b.流體介質(zhì)ρ越大，始動流量值qvmin也就越小。對此，在測量氣體流量時必須注意溫度對氣體密度的影響。隨著介質(zhì)溫度的變化，可能引起流量計特性曲線的平移。
3.實(shí)際特性曲線與流量變化的關(guān)系
當(dāng)流量大于始動流量值以后，隨著流量的增加，渦輪選擇角速度也將增大。以后再測量范圍內(nèi)，流體產(chǎn)生的阻力矩Trf將成為影響流量計特性的主要因素。相對來說，由軸承間摩擦產(chǎn)生的機(jī)械阻力矩就比較小了。因此，在以下的討論中，我們假定機(jī)械摩擦阻力矩Trm=0
由于在不同的流體狀態(tài)下，流體產(chǎn)生阻力的機(jī)理不同，效果也不同，所以對層流流動狀態(tài)和紊流流動狀態(tài)將分別進(jìn)行討論。
①層流流動時的流量計特性
在層流流動狀態(tài)時，流體流動阻力與流體粘度μ、渦輪旋轉(zhuǎn)角速度ω成正比。而渦輪角速度又與流體流量成正比，所以，流體阻力矩Trf可以寫成
Trf=C1ηqv
式中：
C1--常數(shù)
將上式代入流量計書序模型匯總可得：

分析上式可知：
a.在層流流動狀態(tài)時，儀表常數(shù)K將隨著流量qv的變化而變化，若粘度不變，則隨著流量qv的增加而增大。
b.在層流流動狀態(tài)時，儀表系數(shù)K與流體粘度η變化有關(guān)。
②紊流流動時的流量計特性
在紊流流動狀態(tài)下，流體流動阻力與流體密度ρ和流量qv的平方成正比，此時可不計流體粘度的影響，所以流動阻力矩Trf可以寫成
Trf=C2ρqv²
式中：
C2--常數(shù)
將上式代入數(shù)學(xué)模型可得

分析上式
a.在紊流流動狀態(tài)下，儀表系數(shù)K僅與儀表本身結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，而與流量qv、流體粘度μ等參數(shù)無關(guān)。可近似為一常數(shù)。只有在這種狀態(tài)下，儀表系數(shù)K才真正顯示了常數(shù)的性質(zhì)。儀表系數(shù)K為常數(shù)的這個區(qū)間，也就是該流量計的流量測量范圍。
b.由于測量時流體阻力矩較紊流時要小一點(diǎn)，所以在層流與紊流的交界點(diǎn)上，特性曲線K有一個峰值。該峰值的位置受流體粘度影響較大。流體粘度越大，該峰值的位置越向大流量方向移動。
通過上述分析，可作出渦輪流量計的K-qv特性曲線，見圖3-4所示。圖中虛線為渦輪流量計的理想特性，若流量具有這種特性，不論流量如何變化，總可以使其累積流量‘瞬時流量的誤差為零。圖中實(shí)現(xiàn)為一般渦輪流量計特性曲線的大致趨勢。在進(jìn)入流量計測量范圍（即進(jìn)入紊流流動狀態(tài)）以后，隨流量的變化其儀表系數(shù)K也會有一點(diǎn)變化，其變化幅度越小，渦輪流量計的測量準(zhǔn)確度就越高。

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