速（sù）度式流量計的分類及結構原理

速度式流量計的原理（lǐ）和水輪機相似（sì），用流（liú）體衝激（jī）葉輪或（huò）渦輪旋轉，轉速與瞬時流*成正比，一段時（shí）間內的轉數與（yǔ）該時（shí）間段的（de）累積總流（liú）量成正比.由於靠流體的流速工作，故有“速度式”之稱。

1.葉輪式

家用自來水表就是典型的葉輪式流量計，其用途隻在於提供總用水量，以（yǐ）便按量收費.自來水表的結構如圖4.3.1.自（zì）進水口1流入的（de）水經簡（jiǎn）狀部件2周圍的斜孔（kǒng），沿切線方向衝激葉輪3。葉輪軸經過齒輪逐級減速，帶動各個十進位指針以指示（shì）累積總流量，齒輪裝在圖中4處.此後，水流（liú）再經（jīng）筒狀部（bù）件上排（pái）各孔5,匯總至出水（shuǐ）口6。

為了減少（shǎo）磨（mó）損，葉輪及各（gè）個齒輪都采用較輕而耐（nài）磨的塑料製造.這樣也避免了（le）鏽蝕。

葉輪式自來水表比較簡（jiǎn）單價廉（lián），但精確度不高一般隻有2級左右。

同樣（yàng）的（de）原理也可以用在氣體流量測量上（shàng），國產QBJ-A型高壓力（lì）然氣表就是葉輪式，用在4kgf/cm2管（guǎn）路上，由降壓至700mmH2O的燃氣經五（wǔ）個噴嘴吹動葉輪。

2.渦輪式

如果說葉輪式流量計類（lèi）似（sì）輻流式水輪機.渦輪流量計就類似軸流式水輪機，甚至可以看成是個微型水（shuǐ）輪發電機組。在圖4.3.2中畫出了它的縱剖視圖。

在管形殼體1的內壁有（yǒu）導流架（jià）2,一方麵促使流體沿軸線（xiàn）方向平行流動，另一方麵支承了渦輪的前後軸承（chéng）3和6。渦輪4上裝有螺旋槳形的（de）葉（yè）片，在流（liú）體衝激下旋轉。為了測（cè）出渦輪的轉速，管壁外裝有（yǒu）帶線圈的永久磁鐵5.並將線圈兩端引出。由（yóu）於渦輪材質具有一定的鐵磁（cí）性，當葉片在永久磁鐵前掃過時，會引起磁通的變化（huà），因而在線圈兩端產生感應電勢。此短暫（zàn）的電勢（shì）起伏經過放大和整（zhěng）形，便可得到足以測出額率的方波（bō）脈衝，或將脈衝送入計數器以求累（lèi）積總流量。可見，渦輪流量（liàng）計實際上是個能發出電脈衝的（de）流量傳感器.配以頻率轉換器就成為流量變送器。

渦輪流量計有較高的精確度.基本誤差可（kě）小於±(0.25%"～1.5%),而且量程（chéng）寬，*大流量與*小流量之比達到（dào）l0～30,動態特性好（hǎo），時間常數（shù）隻有1～50ms,能耐高（gāo）達5X1O7Pa的壓力.而其使用溫度（dù）範圍寬.從一240℃到540℃都有產品。輸出脈衝信號又便於和計算機相連.是很受歡迎的一種儀表。

渦輪軸承是影響推廣使（shǐ）用的薄（báo）弱環節，有（yǒu）各種減小磨損的設計和工藝.但仍必須嚴格要（yào）求流體純淨。此外，應裝在水平管（guǎn）道中。

在渦輪（lún）葉片的平均半（bàn）徑r。處取斷麵.並將圓周展開成直線，便可畫出圖4.3-3。

設流體速度。完全平行於（yú）軸（zhóu）向，葉片的切線速度（dù）u垂直於v若葉片的傾斜角為a,則可寫出

式（shì）中:n為渦輪的轉速（sù）(單位是r/min):

w為渦輪的角速度(單位是rad/min )。

葉片縫隙間的有效流通麵積為A.則瞬時容積流量為

如渦輪上葉片總數為Z.則線圈（quān）輸（shū）出（chū）脈衝（chōng）頻率f就是60nZHz，代入式(4.3.1)可得

式（shì）中:ε為儀（yí）表常數，它完全取決於結（jié）構參數;製造完成（chéng）後就恒定（dìng）不變。

根據以上分析可知.理想情（qíng）況下qv與f為正（zhèng）比關係。但實際儀表裏有軸承摩擦力矩、電（diàn）磁阻力矩、流（liú）體對渦（wō）輪的粘性摩擦阻力等因素，所以f並不嚴格地保持（chí）常數。特別是在流量很小的情況下，阻（zǔ）力（lì）矩的影響（xiǎng）相（xiàng）對較大，在流體從層流（liú）到（dào）紊（wěn）流變化時（shí）.ε也不穩定。所（suǒ）以*好（hǎo）應用在量程上限的（de）50%以（yǐ）上，有比較滿意的線性關係。

除工業自動化儀表之外（wài），氣象儀器和水文儀器中也常用葉輪或渦輪測風速和流速。