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渦輪流量計(jì)的工作原理和分類

時(shí)間:2012/3/15閱讀:4102
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渦輪流量計(jì)工作原理

渦輪流量計(jì)的原理:在管道中心安放一個(gè)渦輪、兩端由軸承支撐。當(dāng)流體通過(guò)管道時(shí),沖擊渦輪葉片,對(duì)渦輪產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力矩,使渦輪克服磨擦力矩和流體阻力矩而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。在一定的流量范圍內(nèi),對(duì)一定的流體介質(zhì)黏度,渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度與流體流速成正比。渦輪的轉(zhuǎn)速通過(guò)裝在機(jī)殼外的傳感線圈來(lái)檢測(cè)。當(dāng)渦輪葉片切割由殼體內(nèi)*磁鐵產(chǎn)生的磁力線時(shí),就會(huì)引起傳感線圈中的磁通變化。傳感線圈將檢測(cè)到的磁通周期變化信號(hào)送入前置放大器,對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、整形,產(chǎn)生與流速成正比的脈沖信號(hào),送入單位換算與流量積算電路得到并顯示累積流量值;同時(shí)亦將脈沖信號(hào)送入頻率電流轉(zhuǎn)換電路,將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電流量,進(jìn)而指示瞬時(shí)流量值。

渦輪流量計(jì)分類
按傳感器結(jié)構(gòu)分類
(1)軸向型(普通型),葉輪軸中心與管道軸線重合,是渦輪流量計(jì)的主導(dǎo)產(chǎn)品,有全系列產(chǎn)品(DN10~DN600)。
2)切向型。葉輪軸與管道軸線垂直,流體流向葉片平面的沖角為90°,適用于小口徑,微流量測(cè)量。
3)機(jī)械型。葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)直接或經(jīng)磁耦合帶動(dòng)機(jī)械計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu),指示積算總量,測(cè)量度比電信號(hào)檢測(cè)的傳感器稍低,但其傳感器與顯示儀一體化,方便使用。
4)井下型。適用于石油開(kāi)采井下作業(yè)及采輸用,測(cè)量介質(zhì)有泥漿及油氣流等,傳感器體積受限制,需耐高壓高溫及流體沖擊。
5)自校正雙渦輪型??捎糜谔烊粴獾葰怏w流量的測(cè)量,傳感器由主、輔雙葉輪組成,可由兩渦輪轉(zhuǎn)速差自動(dòng)校正流量特性的變化。
6)廣黏度型。在波特型浮動(dòng)轉(zhuǎn)子壓力平衡結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上擴(kuò)大上錐體與下錐體的直徑,增加黏度補(bǔ)償翼及承壓葉片等結(jié)構(gòu)措施,使傳感器適用于高黏度液體(如重油,黏度達(dá)30mm2/s)。
7)插入型。由測(cè)量頭、插入桿、插入機(jī)械、轉(zhuǎn)換器及儀表殼體等組成,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,重量輕。在大口徑時(shí)制造成本低。
3按被測(cè)介質(zhì)分類
(1)液體渦輪流量計(jì)
1)普通型。適用于測(cè)量低黏度(5mPa·s)液體體積流量,公稱通徑為DN10~DN600,度等級(jí)0.25~0.5(高度型為0.15),使用介質(zhì)溫度為-20~120℃,壓力為6.3Mpa。
2)耐腐型。適用于腐蝕性流體,如稀硫酸、*等,一般只有小口徑產(chǎn)品(DN20~DN50)。
3)高溫型。適用于液體溫度在300℃以下,溫度受檢測(cè)線圈耐溫性能的限制。
4)低溫型。適用于液體溫度低至-250℃,可測(cè)液態(tài)氧、液態(tài)氮等流體。
5)高黏度型。適用于液體黏度70~400mPa·s,一般口徑越大,適用的黏度越高,同一臺(tái)傳感器測(cè)量的液體黏度越高,則流量下限值越高,范圍度縮小。
2)氣體渦輪流量計(jì)
1)普通型,適用于潔凈氣體,公稱通徑DN15~DN350,流體溫度-20~120℃,壓力為2.5~10Mpa,度等級(jí)為1級(jí)。
2)燃?xì)庑?。適用于石油氣、人工燃?xì)?、天然氣、液化石油氣等??刹捎米詣?dòng)注油器潤(rùn)滑保護(hù)軸承,避免雜質(zhì)進(jìn)入運(yùn)動(dòng)部件,延長(zhǎng)使用壽命,結(jié)構(gòu)大部分采用機(jī)械式就地指示裝置,并可用光纖技術(shù)輸出高分辨率的脈沖信號(hào)。公稱通徑DN25~DN600,流體溫度-10~60℃,壓力≤10Mpa,度等級(jí)為1級(jí)或0.5級(jí)。
3按信號(hào)檢測(cè)方式分類
1)感應(yīng)式。傳感器葉輪中嵌有永磁性材料。當(dāng)葉輪和永磁材料旋轉(zhuǎn)時(shí),磁場(chǎng)交替接近與遠(yuǎn)離傳感器殼體外的檢測(cè)線圈,線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨著變化,此周期變化的頻率信號(hào)經(jīng)放大后輸出。
2)變磁阻式。葉輪葉片或輪轂由導(dǎo)磁材料制成,傳感器殼體外檢測(cè)線圈中裝有水磁性材料。當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí),經(jīng)圈內(nèi)永磁材料形成的磁路,因?qū)Т判匀~片交替接近或遠(yuǎn)離,磁通產(chǎn)生周期性變化,線圈的等效阻抗亦隨著變化,在放大線路中產(chǎn)生連續(xù)的脈沖波。
(3)笛簧管(干簧管)式。嵌在葉輪(或與其同步的其他旋轉(zhuǎn)元件)里的永磁性材料周期地打開(kāi)和閉合傳感器殼體外笛管的簧片觸電,這種開(kāi)關(guān)作用使恒流(或恒壓)源產(chǎn)生電脈沖信號(hào)。
4)光電式。葉輪葉片或葉輪驅(qū)動(dòng)的元件隨著葉輪旋轉(zhuǎn),周期性地遮斷光束,所產(chǎn)生的光脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào),近年出現(xiàn)光纖傳輸方式,有效地提高抗干擾性能。
3按流動(dòng)方向分類
1)單向型。只允許流體從一個(gè)方向流入傳感器,在有回流可能的場(chǎng)合要裝止回閥。
2)雙向型。允許流體從正反兩個(gè)方向流入傳感器,有兩個(gè)信號(hào)檢測(cè)器,流量顯示儀表能鑒別信號(hào)的相位。累積量用“加”或“減”來(lái)處理“正”或“反”兩個(gè)方向來(lái)流的總量。例如潛水艇用的渦輪流量計(jì)。
3按傳感器與管道連接方式分類
1)法蘭連接型。傳感器以法蘭形式與管道連接。定型產(chǎn)品法蘭按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。壓力限于6.3Mpa以下。
2)螺紋連接型。傳感器以螺紋方式與管道連接。螺紋有密封型管螺紋和非密封型管螺紋兩種,可承受高壓,但不適用于較大口徑。
3)夾裝型。傳感器本身無(wú)法蘭,靠管道上法蘭夾持住傳感器的兩密封端面,安裝方便,便不適用于較高壓力和較大口徑。
4渦輪流量計(jì)特點(diǎn)
(1)       度高,液體一般為±(0.25~0.5)%R左右,高精度型可達(dá)±0.15%R,氣體一般為±(1~1.5)%R左右,特殊型為±(0.5~1)%R。在所有流量計(jì)中渦輪流量計(jì)屬于zui的。
2)重復(fù)性好,短期重復(fù)性可達(dá)0.05%~0.2%。正是由于有良好的重復(fù)性,如經(jīng)常校準(zhǔn)或在線校準(zhǔn)可獲得*的度,因此在貿(mào)易結(jié)算中是優(yōu)先選用的流量計(jì)。
3)輸出為脈沖頻率信號(hào),適用于總量計(jì)量及與計(jì)算機(jī)連接,無(wú)零點(diǎn)漂移,抗*力強(qiáng)。頻率可高達(dá)4kHz,信號(hào)分辨力強(qiáng)。
4)范圍度寬,中大口徑可達(dá)(40︰1)~(10︰1),小口徑為(5︰1)~(6︰1)。
5)結(jié)構(gòu)緊湊輕巧,安裝維護(hù)方便,流通能力大。
6)適用于高壓測(cè)量,儀表殼體不必開(kāi)孔,易制成高壓型儀表。
7)結(jié)構(gòu)類型多,可適應(yīng)各種測(cè)量對(duì)象的需要。
8)不能長(zhǎng)期保證校準(zhǔn)特性,需要定期校驗(yàn),對(duì)于潤(rùn)滑性差的液體,液體中含有懸浮物或磨蝕性,造成軸承磨損及卡住等問(wèn)題,限制了其應(yīng)用范圍,采用硬質(zhì)合金軸和軸承后,比較石墨軸承情況有所改進(jìn)。對(duì)于貿(mào)易儲(chǔ)運(yùn)和高度測(cè)量要求的,配備現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)設(shè)備,可定期校準(zhǔn)以保持其特性。
9)當(dāng)液體黏度提高時(shí),流量計(jì)測(cè)量下限值提高,范圍度縮小,線性度變差。對(duì)于高黏度液體要用高黏度型才能保持測(cè)量特性。
10)流體物性(密度、黏度)對(duì)流量計(jì)特性影響較大。氣體流量計(jì)易受密度影響,液體流量計(jì)對(duì)黏度變化反應(yīng)敏感。由于流體物性與壓力、溫度關(guān)系密切,現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)壓力溫度的波動(dòng)較大,要采取適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償措施才能保持較高的計(jì)量精度。
11)流量計(jì)受流速分布和旋轉(zhuǎn)流的影響較大,傳感器的上下游側(cè)需設(shè)置較長(zhǎng)直管段。如安裝空間有限,可加裝流動(dòng)調(diào)整器(整流器)以縮短直管段長(zhǎng)度。
1(12)不適用于脈動(dòng)流和混相流的測(cè)量。
13)由于對(duì)介質(zhì)清潔度要求較高,可安裝輔助設(shè)備(過(guò)濾器、消氣器)以擴(kuò)大使用領(lǐng)域,但由此帶來(lái)壓損增大、維護(hù)量增加等副作用。
14)小口徑(DN50以下)儀表的流量特性受物性影響嚴(yán)重,儀表性能難以提高。
本文由天能儀表渦輪流量計(jì)原創(chuàng),轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處

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