周期性脈動流對渦輪流量計測量精度影響的闡發(fā)

　　1 脈動流測量的空乏辦法

　　幾乎總計的管道流動都是抵制穩(wěn)的,不論是層流狀況、照舊湍流狀況下總存在各種干擾。如果流動流體的某個參數(shù)如壓力、速度或密度等一連爆發(fā)變換,就把這種流動叫做脈動流。脈動流可以對儀表的測量精度發(fā)生影響,嚴(yán)正時會使得測量值失真,所以工業(yè)上弁急需要研討流動進(jìn)程中的脈動對流量計測量精度的影響。

　　脈動無時無處不在,但卻出格難測量。直接測量脈動流幾乎是不行能的,我們只有測量出脈動的首要參數(shù),如幅值,頻率及波形等,然后從這些參數(shù)中闡發(fā)出這個脈動可能給儀表輸出帶來什么樣的影響。即使是測出脈動的參數(shù)也不是一件撙節(jié)的職責(zé),妄圖的辦法是利用一些尤其儀表對管道內(nèi)流動流體進(jìn)行聲學(xué)闡發(fā)來測出脈動參數(shù)。

　　若脈動頻率較低,不領(lǐng)先管道已裝配的流量儀表或壓力變送器等能利用的頻率上限,則從壓力儀表的輸出指針的擺動就可講授脈動的存在。但要領(lǐng)悟脈動的各個參數(shù)值還需要具體的測量。經(jīng)研討發(fā)現(xiàn)脈動與流動速度有關(guān)而與靜壓無關(guān)。因此,可用測量qVrms/qV(qVrms是體積流量的最大脈動值;qV是體積流量的平均值)來領(lǐng)悟脈動情勢。

　　以下是測量qVrms/qV的辦法:

　?、贉y量脈動幅值,可以假定vrms/v≈qVrms/qV,v指管內(nèi)的平均流速,vrms是管內(nèi)流速的最大脈動量?？梢栽诠艿乐须x流量儀表很近的上游插入一個熱式風(fēng)速儀探針(熱導(dǎo)線或熱敏電阻),再用一個在線打算機(jī)展現(xiàn)流速最大脈動量的平方。

　?、诋?dāng)流量儀表離脈動源很近(如在小于脈動四分之一波長的地方)脈動的幅值和脈動源一樣?？梢詮拿}動源的體積、旋轉(zhuǎn)速度等的變化估算出可能的幅值。這個辦法雖然不是很合理,但卻無須利用別的儀表。

　?、廴袅髁績x表是一個差壓式儀表,要導(dǎo)出脈動的幅值,就要測出任憑撙節(jié)器件的差壓脈動的幅值Δprms/Δpps其成果將用來粗略預(yù)計脈動的幅值。這個值是隨脈動頻率的變化而變化的,從以下方程可以推出qVrms/qV的最大可能值:qVrms/qV≤Δprms/Δpps式中:Δprms為差壓的最大脈動量,Δpps為在穩(wěn)態(tài)流下測出的差壓。

　　對流量變送器輸出的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行波譜闡發(fā),從而求出脈動情勢。假定脈動頻率并沒有十全超出流量變送器的相應(yīng)范圍,那么在輸出信號的波譜中,利用傅立葉波譜闡發(fā)儀即可測出脈動頻率。

　　2 周期性脈動流對渦輪流量計測量精度影響的理論闡發(fā)

　　2.1數(shù)學(xué)模型的扶植和渦輪流量計動態(tài)特性闡發(fā)

　　當(dāng)脈動頻率超出某個范圍時,渦輪流量計的測量值就會發(fā)生較大的差池。差池的起源首要有以下幾個方面:旋轉(zhuǎn)葉片的共振,齒輪的嚙合(死板輸出的渦輪流量計),轉(zhuǎn)軸和齒輪的慣性,脈動流的形狀,轉(zhuǎn)軸的摩擦阻力等。因?yàn)榭傆嫷拿}動情形都是由正弦波疊加而成,所以可以從闡發(fā)正弦脈動對渦輪流量計的測量值的影響下手來闡發(fā)周期性脈動的影響情勢。

　　理論和實(shí)干均表明,將正弦量參與時不變妄圖系統(tǒng),其平亂狀況下的響應(yīng)是相仿頻率的正弦輸出量,但幅值和相位則決意于具體系統(tǒng)的動態(tài)特性。

　　渦輪流量計是一種速度式儀表,它是以動量矩守恒原理為本原的,流體伏擊渦輪葉片,使渦輪旋轉(zhuǎn),渦輪的旋轉(zhuǎn)速度隨流量的變化而變化,終末從渦輪的轉(zhuǎn)數(shù)求出流量值,任憑磁電更換裝置(或死板輸出裝置)將渦輪轉(zhuǎn)速變化成電脈沖,送入二次儀表進(jìn)行打算和展現(xiàn),由單位時刻電脈沖數(shù)和累計電脈沖數(shù)反映出瞬時流量和累計流量(見圖1)。所以,只要得出渦輪轉(zhuǎn)圖　1速與流量的干系曲線就能闡發(fā)周期性脈動流對渦輪流量計測量精度的影響。由動量矩定理可知,渦輪的運(yùn)動方程為式中:J為渦輪的轉(zhuǎn)動慣量;ω為渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度;ΣM為功效在渦輪上的合力矩。式(1)再現(xiàn)一個一階系統(tǒng),一階系統(tǒng)在單位正弦的功效下x(t)=sinω0t(t>0),其響應(yīng)為當(dāng)t趨向于無盡大時,

　　當(dāng)渦輪流量計的型號一守時,其幅值A(chǔ)(ω0)就是一個常數(shù),但相位角=-arctgω0J不呈線性干系,所以輸出可能會引起相位失真。我們需要領(lǐng)悟在什么條件下,可以較切確地測出輸出量。令ω0=2πfp,fp為脈動頻率,由此可知,隨著脈動頻率和轉(zhuǎn)動慣量的添補(bǔ),幅值越來越小,而相位角越來越大,即滯后時刻越來越長。可見,渦輪流量計所能測量的脈動頻率有一定的范圍,否則,就會導(dǎo)致展現(xiàn)較大的差池。