渦輪流量計作為速度式儀表,以動量矩守恒為基礎,渦輪流量計基本力矩平衡方程為[1]:
式中
Tb一軸與軸承的粘性摩擦阻力矩(流動產生的力矩);
Td一渦輪流量計轉動的驅動力矩;
Th一輪轂表麵的粘性阻力矩;
Tm一磁電阻力矩和軸與軸承的機械摩擦阻力矩之和;
T1一葉片頂端與傳感器外殼的粘性摩擦阻力矩;
Tw一輪轂端麵粘性摩擦阻力矩;
J一渦輪的轉動慣量;
ɷ-渦輪轉動的角速度。
當流速較低時,渦輪流量計處於靜止狀態,此時角速度ɷ非常低,接近於0,Tb和Tw也可以忽略不計。在這種情況下，式(1)可以簡化為:
由式(2)可以看出提高驅動力矩是降低渦輪流量計啟動排量的一-條捷徑。如圖1所示，傳統渦輪流量計入口端是直管段和軸向導流片,流體流經渦輪葉片之前隻有軸向速度,對渦輪的驅動力矩隻是對渦輪葉片作用力的徑向分力產生的力矩。因為渦輪葉片螺旋角為45°,如果將導流片改為螺旋角為-45°的螺旋導流片(圖2),當流體進入導流片時會產生旋轉,方向與渦輪葉片正交,使得流體在軸向流動速度不變的基礎上增加了徑向的旋轉運動,流體的旋轉方向與渦輪葉片的轉動方向一致,在相同流量條件下,增加了流體對渦輪葉片的驅動力,實現降低啟動排量和提高分辨率的目的,整體結構如圖3所示。
 |
