涡轮流量计的改进-戴俏波颜俏

涡轮流量计的简介及改进摘要：涡轮流量计是一种精密的流量测量仪表，但在其工作的过程中，后导流器引起较大的压力损失。本文提出了一种后导流器的改进方案，加强对经过叶轮后旋转流体的整直作用，可以明显的降低压力损失。关键词：涡轮流量计；压力损失；后导流器；改进方案一．涡轮流量计的简介1.原理利用安装在管道中可以自由转动的涡轮感受流体的速度变化，从而测定管道内的流体流量。2.结构如图1所示，主要组件包括整流栅、前导流器、叶轮以及后导流器等。当流体通过管道时，冲击叶轮，对叶轮产生驱动力矩，使叶轮克服摩擦力矩和流体阻力矩而旋转，在一定的流量范围内，叶轮的旋转角速度与流体流速成正比。因此，叶轮的转速通过装在机壳外的磁电转换装置转换为模拟电流量，进而显示为瞬时流量值和累积流量值。图1涡轮流量计结构示意图3.适用范围低粘度的介质，如水、柴油、汽油等。4.特点精度高、量程比宽、线性好、动态特性好、抗干扰能力强。二．涡轮流量计的改进1.压力损失流体从机壳进口流入，首先经过整流栅进行稳流，再进入前导流器，前导流器对流体有收敛作用，防止流体发生分离产生大的涡旋运动，前导流叶片对流体起导向作用，避免流体自旋而改变对叶轮叶片的作用角度，保证测量的准确度。流体经叶轮后将以螺线型方式向前流动，加入带叶片的后导流器对其进行导流，使流体沿管壁直线流动，减少各种阻力引起的能量损失。流体通过流量计的压力损失与介质的密度、流速等有关，其计算公式为：/2式中——压力损失，——压损系数,——介质密度，v——流速，由于和v为流体流动参数，不能随意增减，因此只能尽量减小压损系数，以达到降低压损的目的。压损系数除了受流体粘性、管径及管长等因素影响外，还与流量计内部各部件的几何结构有关。2.改进方案查阅资料得常用的后导流器为如图2（a）、（b）分别所示的全封闭和半开式两种结构的后导流器示意图。导流叶片数均为8，内导流体几何形状为椭球形。两者不同之处在于全封闭式导流叶片由导流器进口延伸至出口，而半开式导流叶片则由导流器中间起到出口处。经过查阅资料及讨论思考，我们在半开式基础上设计加工了另一种改进的后导流器：把半开式叶片部分缩短一半，同时将叶片数减少为4，在原无叶段增加与有叶段数目相同位置均匀相错的叶片，但不加外筒。目的是尽量在不增加摩擦和阻塞损失情况下，加强对经过叶轮后旋转流体的整直作用。如图3所示。图3改进后的后导流器示意图3.创新性说明通过大量阅读文献发现后导流器相对整流栅和叶轮是压力损失的主要因素，当改进后导流结构时，能使压力损失大大降低，同时仪表系数值更加稳定，两者均使流量计的准确度得到提高。