數(shù)學(xué)模型的扶植和渦輪流量計動態(tài)特性闡發(fā)
當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。因為總計的脈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t趨向于無盡大時,
當渦輪流量計的型號一守時,其幅值A（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,幅值越來越小,而相位角越來越大,即滯后時刻越來越長?？梢?/span>,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。
正弦脈動流對測量精度影響的理論闡發(fā)
以型號為LW240的渦輪流量計為例進行闡發(fā)。
①定常流動時式
（1）變成:ΣM=M-ΣMi=0這里把ΣM分成了兩部分,即驅(qū)動渦輪旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動力矩M,和障礙渦輪旋轉(zhuǎn)的各種阻力矩ΣMi。
任憑闡發(fā)打算,驅(qū)動力矩為式中:θ為葉片與軸線之間的夾角;€r為渦輪平均半徑;A為管道風(fēng)行面積;ρ為流體密度;ω為渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度;q為任憑管道的流量。
假定渦輪流量計管事在無阻力的妄圖狀況下,則渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度為 當流量為正弦脈動,即q=asinωt時,渦輪旋轉(zhuǎn)加速度ω是幅值為A）的同相位正弦脈動,其對渦輪流量計測量精度的影響幾乎為零。
②非定常流動時
由于管內(nèi)的流動頻頻不是一個定常流動,且渦輪在真原形況下還會受到阻力矩的影響,則式（1）為了處理省事,略去方程中的粘性阻力矩C1ηq,上式變?yōu)榱?/span>q=asinωt,經(jīng)過闡發(fā)整理,可以得出渦輪旋轉(zhuǎn)加速度與脈動流各參數(shù)的干系:式中:C為平守時的ω值對于所研討的渦輪流量計,其渦輪葉片的轉(zhuǎn)動慣量J=21889×10-6kg·m2。則上式中的積分項可用以下流程圖（見圖2）加以打算。
成果與闡發(fā)
脈動流頻率對測量精度的影響
經(jīng)過謀區(qū)闡發(fā),發(fā)現(xiàn)脈動流頻率是影響精度的zui關(guān)鍵因素,所加的正弦脈動流頻率與穩(wěn)態(tài)下渦輪旋轉(zhuǎn)加速度的干系為ωn=2πfp（1/…qm）€r2（…qm為平均質(zhì)量流量）時,響應(yīng)曲線與輸入正弦曲線zui為切近,與理論闡發(fā)本原切合。頻繁變換脈動流頻率參數(shù),發(fā)現(xiàn)間或圖形失真出格厲害,經(jīng)過對多幅圖形（如圖3和圖4）的闡發(fā),發(fā)現(xiàn)如下循序:
①當脈動流頻率fp小于角加速度ω,那么流量儀表的響應(yīng)近似于輸入脈沖,測量成果切近于真值;且頻率越小,成果越切近,由此可知當脈沖頻率遠遠小于渦輪旋轉(zhuǎn)的角加速度時,儀表的測得值差池幾乎為零。
②當脈沖頻率fp大于角加速度ω,那么儀表的響應(yīng)曲線起原失真,且頻率fp與角加速度ω相差越大,其失真程度越大。
③脈動流的頻率還影響輸出圖形的幅值大小,經(jīng)闡發(fā)現(xiàn)察,頻率越大,幅值越小;頻率越小,幅值越大。
2.3.2在脈動流存在的情勢下其它參數(shù)對測量精度的影響
對于形狀不失果真響應(yīng)曲線,其輸出圖形幅值還與其它參數(shù)有關(guān),經(jīng)研討,影響較大的參數(shù)有渦輪流量計葉片的轉(zhuǎn)動慣量J。若轉(zhuǎn)動慣量J越小,輸出圖形的幅值越大;反之,J越大,輸出圖形的幅值越小。但J太大未必太小都市影響輸出曲線的幅值失真過大,J取在（2～3）×10-6kg·m2時,其圖形輸出。
渦輪流量計葉片的初始旋轉(zhuǎn)加速度C也將影響輸出曲線。從參數(shù)闡發(fā)可知,其響應(yīng)曲線與輸入脈動曲線有一個位移,這個位移大小主若是與初始值C有關(guān),即穩(wěn)態(tài)流動時,旋轉(zhuǎn)加速度越小,這個位移量越小,但小到一定值時,由于其它因素的影響（如流體粘性及死板摩擦阻力的影響等）又會使圖形失真,對于被研討的渦輪流量計,穩(wěn)態(tài)旋轉(zhuǎn)加速度值以大于2π為好。
結(jié)論
本文研討了周期性脈動流對渦輪流量計的測量精度的影響情勢,結(jié)論如下:
①脈動流的頻率影響zui大,當脈動流頻率fp小于角加速度ω,那么流量儀表的響應(yīng)與輸入脈動流圖形相通,測量成果切近于真值;
②轉(zhuǎn)動慣量J對于輸出圖形幅值有影響;
③穩(wěn)態(tài)流時的旋轉(zhuǎn)加速度值可能會引起輸出圖形發(fā)生一個向上的位移。
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