摘(zhai)要：對(dui)氣體(ti)渦輪(lun)流量(liang)計 的(de)主要(yao)組件(jian)引起(qi)的壓(ya)力損(sun)失進(jin)行了(le)對比(bi)實驗(yan)測♍量(liang)比較(jiao)了葉(ye)輪形(xing)狀和(he)葉片(pian)數.前(qian)導流(liu)器不(bu)同結(jie)構對(dui)壓損(sun)的影(ying)響程(cheng)度。結(jie)果表(biao)明導(dao)流器(qi)和葉(ye)輪改(gai)進後(hou)流量(liang)計的(de)壓力(li)損失(shi)明顯(xian)降低(di)同時(shi)靈敏(min)度也(ye)得以(yi)提高(gao)。
　　我國(guo)西氣(qi)東輸(shu)"以及(ji)南水(shui)北調(diao)"工程(cheng)中各(ge)種各(ge)樣的(de)輸送(song)🔴管道(dao)總🚶管(guan)和支(zhi)管均(jun)需要(yao)數以(yi)萬計(ji)的流(liu)量測(ce)🏃‍♂️量儀(yi)👌表即(ji)流量(liang)🤩計來(lai)及時(shi)提供(gong)流動(dong)參數(shu)實施(shi)動态(tai)監測(ce)。渦輪(lun)流量(liang)計是(shi)其中(zhong)必不(bu)可少(shao)的一(yi)種。它(ta)是葉(ye)輪式(shi)速度(du)流量(liang)計屬(shu)于速(su)度式(shi)測量(liang),即利(li)✌️用測(ce)量管(guan)✌️道内(nei)介質(zhi)流☎️動(dong)速度(du)來得(de)到流(liu)量的(de)測量(liang)方法(fa)。
　　置于(yu)流體(ti)中的(de)葉輪(lun)的旋(xuan)轉角(jiao)速度(du)與流(liu)體流(liu)速成(cheng)正比(bi)通過(guo)測量(liang)葉輪(lun)的旋(xuan)轉角(jiao)速度(du)得到(dao)流體(ti)流速(su)從而(er)🏃得到(dao)管道(dao)内的(de)流量(liang)值。　　在(zai)選擇(ze)渦輪(lun)流量(liang)計 的(de)時候(hou),除了(le)要求(qiu)其具(ju)有精(jing)度高(gao)、量程(cheng)大和(he)起始(shi)流量(liang)小的(de)優❌點(dian)外,壓(ya)損小(xiao)也是(shi)一個(ge)關鍵(jian)指标(biao)。流體(ti)通過(guo)渦輪(lun)流量(liang)計的(de)壓力(li)損失(shi)越小(xiao),則流(liu)體由(you)輸入(ru)至輸(shu)出管(guan)道所(suo)消耗(hao)能量(liang)🛀就越(yue)小🙇🏻,即(ji)所需(xu)🚩總動(dong)力将(jiang)減少(shao),由此(ci)可🐆大(da)大節(jie)約能(neng)源降(jiang)低輸(shu)送成(cheng)本提(ti)高利(li)用率(lü)。将對(dui)流量(liang)計進(jin)行實(shi)驗對(dui)比測(ce)量,得(de)出主(zhu)要組(zu)件🈲對(dui)壓損(sun)的影(ying)響程(cheng)度,爲(wei)針對(dui)性的(de)改進(jin)優化(hua)設計(ji)提🐉供(gong)有力(li)數據(ju)。
1.結構(gou)與壓(ya)力損(sun)失
　　渦(wo)輪流(liu)量計(ji)結構(gou)示意(yi)圖如(ru)圖1所(suo)示,主(zhu)要組(zu)件包(bao)括整(zheng)流栅(shan)、前導(dao)流器(qi)、葉輪(lun)以及(ji)後導(dao)流器(qi)等。當(dang)流體(ti)通過(guo)管☀️道(dao)時沖(chong)擊葉(ye)輪,對(dui)葉輪(lun)産生(sheng)驅動(dong)力矩(ju)使葉(ye)輪💜克(ke)服摩(mo)擦力(li)矩和(he)流體(ti)阻力(li)矩而(er)旋轉(zhuan),在一(yi)定的(de)流量(liang)範圍(wei)内葉(ye)輪的(de)旋轉(zhuan)角速(su)度與(yu)流體(ti)流速(su)成正(zheng)比。　　因(yin)此,葉(ye)輪的(de)轉速(su)通過(guo)裝在(zai)機殼(ke)外的(de)磁電(dian)轉換(huan)裝置(zhi)轉換(huan)爲模(mo)拟電(dian)流量(liang),進而(er)顯示(shi)爲瞬(shun)時流(liu)量值(zhi)和累(lei)積流(liu)量值(zhi)。
 
　　流體(ti)從機(ji)殼進(jin)口流(liu)入,首(shou)先經(jing)過整(zheng)流栅(shan)進行(hang)穩流(liu)❗再進(jin)入前(qian)導流(liu)器前(qian)導流(liu)器對(dui)流體(ti)有收(shou)斂作(zuo)用，防(fang)💔止流(liu)體發(fa)🔞生分(fen)離産(chan)生大(da)的渦(wo)旋運(yun)動,前(qian)導流(liu)葉片(pian)對流(liu)體起(qi)導向(xiang)作用(yong),避免(mian)流體(ti)自旋(xuan)而改(gai)變對(dui)葉輪(lun)葉片(pian)的作(zuo)用角(jiao)度保(bao)證測(ce)量的(de)精度(du)。流體(ti)經葉(ye)輪後(hou)将以(yi)螺線(xian)型方(fang)式向(xiang)前流(liu)動,加(jia)入帶(dai)葉片(pian)的後(hou)導流(liu)器對(dui)其進(jin)行導(dao)流使(shi)流體(ti)沿管(guan)壁直(zhi)線流(liu)動減(jian)少各(ge)種阻(zu)力引(yin)起的(de)能量(liang)損失(shi)。
流體(ti)通過(guo)流量(liang)計的(de)壓力(li)損失(shi)與介(jie)質的(de)密度(du)、流速(su)等有(you)關其(qi)計算(suan)公式(shi)爲:
△P=αxρv2/2
　　其(qi)中,△P,壓(ya)力損(sun)失α,壓(ya)損系(xi)數ρ,介(jie)質密(mi)度v流(liu)速。
　　由(you)于ρ和(he)v爲流(liu)體流(liu)動參(can)數不(bu)能随(sui)意增(zeng)減,因(yin)此隻(zhi)能📐盡(jin)量減(jian)小🌈壓(ya)損系(xi)數α,以(yi)達到(dao)降低(di)壓損(sun)的目(mu)的。壓(ya)損系(xi)數除(chu)了受(shou)流體(ti)粘性(xing)、管徑(jing)及管(guan)長等(deng)因素(su)影響(xiang)外還(hai)與流(liu)量計(ji)内部(bu)各部(bu)件的(de)幾何(he)結構(gou)有關(guan)。
2測量(liang)
　　采用(yong)口徑(jing)D=100mm,量程(cheng)Q=50m³/h~600m³/h的渦(wo)輪流(liu)量計(ji),在吸(xi)氣式(shi)試驗(yan)台，上(shang)分别(bie)對常(chang)壓、介(jie)質爲(wei)空氣(qi)、不同(tong)結構(gou)的前(qian)導流(liu)器、不(bu)同葉(ye)片數(shu)👉及形(xing)狀的(de)葉輪(lun)進行(hang)測量(liang)。
2.1前導(dao)流器(qi)
　　圖2和(he)圖3分(fen)别爲(wei)兩種(zhong)結構(gou)的前(qian)導流(liu)器示(shi)意圖(tu)。圖2爲(wei)渦🤟輪(lun)流量(liang)計常(chang)用結(jie)構,葉(ye)片數(shu)爲6導(dao)流.體(ti)形狀(zhuang)由流(liu)入至(zhi)流出(chu)呈錐(zhui)形,葉(ye)片長(zhang)與錐(zhui)體高(gao)度相(xiang)同.圖(tu)3爲本(ben)文改(gai)進的(de)前導(dao)流器(qi)結構(gou)示意(yi)圖其(qi)主要(yao)特點(dian)是将(jiang)錐體(ti)改爲(wei)半橢(tuo)球體(ti)🚩,葉片(pian)數增(zeng)加到(dao)12并把(ba)㊙️葉片(pian)長度(du)♉縮小(xiao)1/3.
 
　　圖4是(shi)兩種(zhong)結構(gou)下,流(liu)體經(jing)過流(liu)量計(ji)後的(de)壓力(li)損失(shi)曲線(xian)。由圖(tu)4可看(kan)出在(zai)流量(liang)<100m³/h時,壓(ya)力損(sun)失不(bu)受導(dao)流器(qi)✌️結構(gou)的影(ying)響而(er)且壓(ya)損很(hen)小。随(sui)着流(liu)量增(zeng)大,改(gai)進的(de)導流(liu)器的(de)壓損(sun)明顯(xian)低于(yu)錐體(ti)導流(liu)器在(zai)最大(da)流量(liang)600m³/h處錐(zhui)體的(de)📞壓損(sun)約爲(wei)半橢(tuo)球體(ti)的2倍(bei),可見(jian)導流(liu)器的(de)結構(gou)對流(liu)量😍計(ji)壓力(li)損失(shi)有不(bu)容忽(hu)視的(de)影響(xiang)作用(yong)。
 
　　使半(ban)橢球(qiu)體壓(ya)損降(jiang)低的(de)主要(yao)原因(yin)是:半(ban)橢球(qiu)體外(wai)形過(guo)👅渡更(geng)光滑(hua),降低(di)了流(liu)體流(liu)動分(fen)離的(de)發生(sheng)更加(jia)符合(he)對流(liu)💋動條(tiao)件的(de)🚶‍♀️要求(qiu)，從而(er)使壓(ya)損大(da)大降(jiang)低。适(shi)當增(zeng)加葉(ye)片數(shu)而減(jian)少葉(ye)片長(zhang)度不(bu)但可(ke)以起(qi)到較(jiao)🚶‍♀️好的(de)穩流(liu)、整流(liu)作用(yong)減少(shao)因流(liu)動渦(wo)旋産(chan)生的(de)壓力(li)損失(shi)而且(qie)使流(liu)通面(mian)積有(you)🈲一個(ge)逐步(bu)減小(xiao)的過(guo)程避(bi)免了(le)流體(ti)進入(ru)導流(liu)器後(hou)由于(yu)流通(tong)面積(ji)的突(tu)然收(shou)縮引(yin)起的(de)☎️壓力(li)損失(shi)的增(zeng)大。結(jie)果表(biao)明以(yi)上因(yin)素的(de)綜合(he)結果(guo)使流(liu)體流(liu)經導(dao)流器(qi)時的(de)壓🏃損(sun)明顯(xian)降低(di)♍。
2.2葉輪(lun)
　　葉輪(lun)按照(zhao)設計(ji)要求(qiu)爲葉(ye)片數(shu)z=12~20,葉片(pian)傾角(jiao)a=30°~45°,重疊(die)度爲(wei)1~1.2,葉片(pian)✂️與内(nei)✌️機⚽殼(ke)間隙(xi)爲0.5mm~1mm。爲(wei)提高(gao)流量(liang)計的(de)靈敏(min)度可(ke)适當(dang)增加(jia)葉片(pian)✉️數。
　　流(liu)量計(ji)常用(yong)葉輪(lun)葉片(pian)數爲(wei)13,葉片(pian)形狀(zhuang)爲矩(ju)形。爲(wei)提高(gao)流量(liang)⛷️計的(de)靈敏(min)度作(zuo)者對(dui)葉輪(lun)作了(le)改造(zao)，将葉(ye)片數(shu)增爲(wei)20,葉片(pian)形🍉狀(zhuang)設計(ji)成葉(ye)頂寬(kuan)葉根(gen)窄的(de)倒梯(ti)形形(xing)狀梯(ti)形尺(chi)寸以(yi)保證(zheng)相同(tong)重疊(die)度爲(wei)原則(ze)。圖5爲(wei)分别(bie)采用(yong)13和20葉(ye)片數(shu)的葉(ye)輪後(hou)流量(liang)計壓(ya)損曲(qu)線圖(tu)。可看(kan)到兩(liang)條曲(qu)線幾(ji)乎重(zhong)合💛。說(shuo)明在(zai)允許(xu)🈲範圍(wei)内,葉(ye)輪🔆葉(ye)片數(shu)的增(zeng)減以(yi)及葉(ye)片形(xing)狀的(de)改變(bian)對壓(ya)力損(sun)失💘的(de)影響(xiang)可以(yi)忽略(lue)🌂。但通(tong)過對(dui)起始(shi)流量(liang)的測(ce)量發(fa)現，對(dui)13葉片(pian)數葉(ye)輪,測(ce)得流(liu)量計(ji)起始(shi)流量(liang)爲7.5m³/h,而(er)對20葉(ye)片👉數(shu)葉輪(lun)則爲(wei)6.5m³/h,可見(jian)适當(dang)增加(jia)葉片(pian)數和(he)重疊(die)度，可(ke)以在(zai)不增(zeng)加壓(ya)損的(de)前提(ti)下較(jiao)明顯(xian)地提(ti)高流(liu)量計(ji)的✉️靈(ling)敏度(du)。
 
2..3儀表(biao)系數(shu)
　　渦輪(lun)流量(liang)計性(xing)能的(de)另外(wai)一個(ge)重要(yao)指标(biao)是儀(yi)表系(xi)數K。儀(yi)表系(xi)數可(ke)理解(jie)爲流(liu)量計(ji)儀表(biao)的輸(shu)出流(liu)量值(zhi)與通(tong)過流(liu)量計(ji)的實(shi)際流(liu)量值(zhi)之比(bi)。因儀(yi)表的(de)輸出(chu)流量(liang)值與(yu)儀表(biao)内磁(ci)電轉(zhuan)換器(qi)輸出(chu)頻率(lü)成正(zheng)比,故(gu)K也表(biao)示爲(wei)輸出(chu)頻率(lü)與實(shi)際流(liu)量之(zhi)比即(ji)🔴:
 
　　由式(shi)可見(jian)，理想(xiang)的儀(yi)表系(xi)數K與(yu)結構(gou)參數(shu)有關(guan)與流(liu)量變(bian)化無(wu)關。對(dui)某一(yi)流量(liang)計K爲(wei)一常(chang)數在(zai)K-qv圖上(shang)爲-平(ping)㊙️行橫(heng)㊙️軸的(de)♌直線(xian)。但對(dui)☎️實際(ji)的流(liu)體流(liu)動,由(you)于葉(ye)輪要(yao)✉️克服(fu)軸承(cheng)的機(ji)械阻(zu)力矩(ju).流體(ti)産生(sheng)的阻(zu)力矩(ju)并受(shou)流動(dong)狀态(tai)等因(yin)素的(de)影響(xiang)使K不(bu)🔆可能(neng)保持(chi)直線(xian)而在(zai)量程(cheng)範圍(wei)内盡(jin)量保(bao)證K爲(wei)一常(chang)數是(shi)保證(zheng)流量(liang)計精(jing)👨‍❤️‍👨度的(de)前提(ti)條件(jian)。
　　對半(ban)橢球(qiu)體導(dao)流器(qi)和梯(ti)形葉(ye)輪對(dui)流量(liang)計儀(yi)表系(xi)數的(de)影響(xiang)進行(hang)了實(shi)驗測(ce)試,考(kao)察改(gai)變結(jie)構組(zu)件後(hou)對儀(yi)表性(xing)能的(de)影響(xiang)。
　　圖6爲(wei)分别(bie)采用(yong)錐體(ti)和半(ban)橢球(qiu)體導(dao)流器(qi),流量(liang)計儀(yi)表系(xi)數的(de)測試(shi)結果(guo)。由圖(tu)可看(kan)出采(cai)用改(gai)進的(de)導流(liu)🈲器後(hou)流量(liang)計儀(yi)表系(xi)數比(bi)改進(jin)前有(you)較好(hao)地改(gai)善在(zai)🔱量程(cheng)範💛圍(wei)内50m³/h~600m³/h),K很(hen)好地(di)體現(xian)常系(xi)數的(de)特性(xing)甚至(zhi)在超(chao)過最(zui)大量(liang)程後(hou)能繼(ji)續保(bao)持水(shui)平直(zhi)線狀(zhuang)🍓态。改(gai)進前(qian)的流(liu)量計(ji)K值也(ye)較好(hao),但随(sui)着流(liu)量增(zeng)大直(zhi)線略(lue)向下(xia)傾斜(xie)偏離(li)了水(shui)平位(wei)置。
 
3結(jie)論
　　通(tong)過對(dui)氣體(ti)渦輪(lun)流量(liang)計主(zhu)要組(zu)件性(xing)能的(de)實驗(yan)測🌂量(liang)得出(chu):1）前導(dao)流器(qi)是引(yin)起流(liu)量計(ji)壓力(li)損失(shi)的主(zhu)要因(yin)素之(zhi)一。當(dang)采🌈用(yong)改♋進(jin)的半(ban)橢球(qiu)體導(dao)流結(jie)構後(hou)流量(liang)計的(de)壓損(sun)被大(da)幅度(du)♻️降低(di)。2）對葉(ye)輪葉(ye)片進(jin)行适(shi)當改(gai)造後(hou),可明(ming)顯降(jiang)低起(qi)始流(liu)量值(zhi)提高(gao)流量(liang)計靈(ling)敏👈度(du)。3）采用(yong)改進(jin)的組(zu)件後(hou)流量(liang)計具(ju)有更(geng)加穩(wen)定的(de)儀表(biao)系數(shu)值流(liu)㊙️量計(ji)的精(jing)度得(de)到提(ti)高。

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