LWCB型插入式渦輪流量計是近兩年我國出現(xiàn)的一種新型流量計,它是根據(jù)流速一面積測量原理,利用傳統(tǒng)的渦輪變送器直接測量大口徑管道水流量。由于它量程比大、壓力損失小、安裝簡單、維修方便,更重要的是可以不停水進行修理和更換渦輪變送器,受到廣大用戶的歡迎。我廠采用這種流量計,安裝在φ600供水總管道上,運行情況良好,對企業(yè)的用水經(jīng)濟核算和節(jié)能工作起到了一定的作用。
 LWCB型流量計用于工業(yè)時間還不長,有不少問題有待探討,本人就這種流量計的一些基本間題提出一點粗淺看法,望大家指正。
一、原理簡介：
 LWCB型插入式渦輪流量計是將一個內(nèi)徑50mm的渦輪變送器(渦輪頭)插入被測管(一般是大直徑的)的中心。當水充滿管道且水的運動狀態(tài)是充分發(fā)展的紊流時,由通過渦輪頭的水流量可“推算”出管道的水流量。所謂“推算”不是理論計算,而是通過液體流量標準裝置將實際測定的水流量和渦輪頭輸出的電頻率數(shù)一一對應(yīng)起來,知道頻率f當然也就知道管道里水的流量了。LWCB型流量計的結(jié)構(gòu)如圖1所示。渦輪頭

圖1LWCB型流量計結(jié)構(gòu)示意圖
是遵循渦輪流量計規(guī)律的,由渦輪流量計的特性可知f=kqf—渦輪頭輸出電壓脈沖的頻率(1s/)k—渦輪頭的儀表常數(shù)q—流過渦輪頭的體積流量(m呂/s)。令K為LWCB型擂入式渦輪流量計的儀表常數(shù),Q為流過管道的體積流量(m。s/)。因為f和Q是線性關(guān)系,所以可用f表示管道的體積流量,即f=KQK和k必然有倍數(shù)關(guān)系,即f=KQ=AkQA二q/Q且A<1。系數(shù)1/A則表示管道的流量(包括渦輪頭的流量)與渦輪頭的流量之比,是個大

于一的數(shù)?？芍?對某一管徑，就有一個1/A數(shù)相對應(yīng)，這就是L:I渦輪頭的f“推算”管道流量的原理。將儀表常數(shù)K設(shè)置在二次儀表中就可實現(xiàn)瞬時流量顯示和以m'為單位的積算mo  例:某大口徑水管，管道內(nèi)徑600mmf安裝LWCB型流量計，k=23296 1/m'(由制造廠提供)求K=7小600的玄·133.21–>A:’K==0.007507×23296=.007507174.9對于非標準圓管，如內(nèi)徑615mm, K值的算法見C1〕。
  二、1/a系數(shù)：
  1/A系數(shù)是LWCB型流量計的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，其與否直接影響到測量的準確程度。能否以渦輪頭的流量“推算”管道的流量呢?由流體力學知:流體在紊流區(qū)經(jīng)充分發(fā)展流動后，其流速v的分布可用1/n冪規(guī)律描寫，見圖2。

圖2管內(nèi)流速分布

R。(曾諾數(shù))和。關(guān)系表1
  n和管道內(nèi)壁的粗糙程度也有關(guān)。管道平均流速越大，管道內(nèi)壁越光滑，則n越大。  渦輪頭插入管道中心它所反映的流量是管道中心處小50面積的流量，其流速接近Vm?？墒怯捎跍u輪頭和小36的導(dǎo)桿的存在，是要破壞流體運動1/n冪規(guī)律的，管道直徑越小則這種破壞作用越明顯。  流體流入渦輪頭推動葉輪旋轉(zhuǎn)，這是由于渦輪的出、入口之間存在壓力差的結(jié)果。葉輪可視為一個阻力件。這樣，穿過小50渦輪頭的實際流速要比理論流速小一些，流量也要小一些?；贚}I上分析，現(xiàn)將系數(shù)1/A的理論值1/A:和測定值1/A:作一比較。  1.1/A:的推導(dǎo)  設(shè)管道半徑為R，任意半徑為r，圓柱體!}_的體積流量為Q，則

  由圖1，以厘米為長度單位，則小50渦輪頭的凈流通面積S=c(2.5>一2×0.12×5=18.43cmE 管道內(nèi)凈流通面積“=7’一5z)一2.5×1.5一2×0.12×5一〔R一(2.5+0.35+1.5)}x3.6二nRz一3.6R+

  2.1、A:值與1/A:值的比較：  廠家用液體流量標準裝置法在中200,小400,小500,小600和小800圓管以平均流速從0.35m/s至3m/s分別實際測定了各管的1/A值，測定結(jié)果(數(shù)據(jù)資料從略)表明。雖然雷諾數(shù)R,。變化較大但任何一次的測定值1/A的分散性卻不大，與其算術(shù)平均值1/AzC”的相對誤差***大者不超出2%,因此廠家將LWCB型插入式渦輪流量計的精度規(guī)定為2.5}Ci〕。  因為小50渦輪頭出、入口之間有差壓，所以通過渦輪頭的流速(或流量)應(yīng)稍小于渦輪頭附近的流速，也稍小于理論流速。若從禍輪頭的f去直接“推算”管道的流量，顯然是偏小了點，為了修正它，應(yīng)將1/A,乘以大于1的系數(shù)。由理論計算值和已知的測定值比較來看，本人認為乘以1.06比較合適。今由式(2)求各管徑1/A:值，列表如下，相對誤差為‘1/八“一1.UG不夕比1/A:的百分數(shù)，即△%=(1一1,06Az/A,)x100%, I/A:值是L}平均流速為lm/s由公式(2)求得的。這樣選擇流速雖然接近常用流量和n的平均值，但考慮到對水力粗糙管，此n可能低至5}-4，管道的流量在上、下極限情況下，n也有較大的差別，參考表1,故列表3，可以看到1/A:值的變動是較大的，對較小直徑尤為突出。  表3的說明:n的高限和低限是根據(jù)表1由流速的高限3m/s和低限0.35m/s–ReD–>n求得的。

3.結(jié)論：
 由表2、3可以看到管徑越大，則1/Ai越接近1/A2s其相對誤差越小，n值越小則相對誤差越大。這說明:  (1)渦輪頭和導(dǎo)桿對流體的充分發(fā)展流動有破壞作用，可以推知:大于小800的管道其1/A:和1/A:是相差不大的。  由圖2可知.n小則曲線趨向尖，n大則趨向鈍。當n在7.2至8.8間，中200管的理論值1/A:的誤差高達14.700，但根據(jù)測定，任一1/A值與16.07的相對誤差小于2%。這是渦輪頭和導(dǎo)桿插入件對流體的擾亂作用，導(dǎo)致管內(nèi)流速分布不按1/n冪規(guī)律，使流速分布曲線趨向變鈍，從而提高了1/A,值的結(jié)果。  (2)由表3知:當n=4或5時.1.06A1值明顯地小于‘/人2值，誤差很大， 原因是圖2的曲線變得更尖的結(jié)果。測定1/A:是在水力光滑管的條件下作出的。廠礦、企業(yè)的供水管使用多年，內(nèi)壁結(jié)垢很多應(yīng)屬水力粗糙管，雖然插入件有提高1.061/A:的趨勢，但n過小(如4或5時)能否較好地接近1/A:還需進一步實驗證明，在這種管道條件下使用LWCB型流量計其精度能否達到2.5，似應(yīng)考究。