被测流体物性对速度流量计特性的影响

被测流体物性对速度流量计特性的影响
  从前面讨论的涡轮流量传感器工作原理可知，传感器输出频率f与流过传感器的体积流量qV成正比，即f =KqV，而仪表系数K值，是被测流体物性参数和传感器结构几何尺寸的函数。对于确定的涡轮传感器，当上述这些参数在使用中发生变化时，将直接影响流量计的特性。也就是说，将会严重影响测量的准确度，必须予以重视。
  (1)流体粘度影响，由于流体具有粘性，使得流体对涡轮产生粘滞阻力矩，被测流体粘度的变化，对流量计特性的影响较大。定性地分析，随着流体粘度的增大，对于任意口径的传感器来说，它的线性范围就减少。对于一定口径的传感器而言，粘度变化对线性曲线的下限流量处影响最大，随着流量的增大而影响减少。对不同口径的传感器来讲，口径越大，粘度变化对线性特性的影响越小，口径越小，影响越大。
  粘度变化对同一口径传感罪的线性特性影响
  用于测量液体的涡轮流量计，生产厂所给的仪表系数K通常是用常温水标定给出的。为了保证测量的准确度，必须注意被测流体粘度对传感器特性的影响。根据试验证明，用水标定给出的仪表系数，用于测量1×10-6m2／s左右的轻质油及其他液体介质时，可获得满意的结果，不必再做单独标定，，对于粘度大于1×10-6m2／s的液体，传感器的性能显然有偏离，但尚能满足工业测量的要求。但是当液体粘度大于15×10-6m2／s时，测量误差明显增大。传感器必须在工作条件下重新标定。
  (2)流体密度变化的影响，涡轮的旋转力矩与被测流体的密度成正比。被测液体密度的变化，将影响到作用在涡轮上的转动力矩成比例的增减，使得同一质量流量下涡轮流量计所显示的体积流量大小不同。因此，在流体状态参数(温度、压力)变化范围较大，引起密度值明显变化时，应在测量回路中加入密度或温度、压力补偿器，以补偿流体参数变化带来的体积测量误差。
  (3)流体压力变化的影响，流经传感器流体压力产生较大变化时，将引起传感器内部几何尺寸和流体体积的变化，从而影响到传感器的特性，需加以修正。
压力变化引起传感器内部尺寸变化的修正系数为
K2=1+Δpa                          
式中：Δp—工作压力和标定叫压力之差；
γ—泊松比；
R—传感器公称半径；
S—叶轮截面积；
h—传感器壳体厚度；
E—传感器壳体材料的拉伸弹性模数。
压力变化引起传感器内液体体积变化的修正系数为
式中：P0—标定时传感器内的压力；
    Pt—工作时传感器内的压力；
    Z0—标定温度下，被测液体的压缩系数；
    Zt—工作温度下，被测液体的压缩系数。
  (4)温度变化的影响，传感器内流体的温度发生较大的变化时，将会引起传感器内部尺寸变化，从而影响到传感特性，需加以修正。
  温度变化引起传感器尺寸变化的修正系数为
式中：α1—传感器壳体材料膨胀系数；
    α2—传感器内叶轮材料膨胀系数；
    Δt—工作温度与标定温度之差。
温度变化引起传感器内流体体积变化的修正系数为
K3=1+Δtα                          
式中：Δ一工作温度与标定温度差；
    α—被测液体的膨胀系数。
  按温度和压力变化的修正系数K1，K2，K3，和K4，可以得到传感器累积总量（体积或质量）的修正公式：
                        
式中：QV—累积体积流量；
    Qm—累积质量流量；
    f—工作时传感器输出的累计脉冲数；
    K0—传感器的仪表系数；
    f—被测流体在标定温度和压力下的密度。
    (5)流态变化的影响，涡轮流量计的仪表特性直接受流体流动状态的影响，对传感器进口的速度分布尤为敏感，进口流态取决于仪上进口处的管道结构。进口流速的突变和流体的旋转可使测量误差达到不能忽略程度。在工程上，涡轮流量传感器前一段有若干倍于管道直径长度的直管段，但往往由于直管段长度不够，进口处流体的旋转未能彻底消除，或由于安装传感器时密封热片突出而改变了流体和涡轮叶片之间的角度。这些影响往往使仪表系数变化2％或更多。
  为了有效地消除旋转流，除了在泵、弯曲管道或阀门等阻力件后安装必要的直管段外，还可在管道中安装整流器，且保证管道和密封垫片良好定位，不使突出，导流器消除旋转流效果明显。
    (6)摩阻的影响，流量测量线性范围的下限值，主要取决于涡轮上的阻尼。阻尼力大，下限流量值就越大，测量线性范围就缩小。作用于涡轮上主要阻尼力是轴承的摩擦阻力。试验证明，轴承负载的变化会造成仪表读数的波动，从而造成干分之一到千分之几的测量误差。在小流量时，其影响更为显著。为了保证轴承负载为常数，以保证测量准确度和复现性，除要求轴承造型合理、结构精良外，在运行中对被测介质要严格过滤，并适时地更换轴承。