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液體渦輪流量計 www.abg58.com/abg188-Products-7444860 

一、液體渦輪流量計概述

   液體渦輪流量計是葉輪式流量(流速)計的主要品種，葉輪式流量計還有風(fēng)速計、水表等。液體渦輪流量計由傳感器和轉(zhuǎn)換顯示儀組成,傳感器采用多葉片的轉(zhuǎn)子感受流體的平均流速從而推導(dǎo)出流量或總量。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速(或轉(zhuǎn)數(shù))可用機械、磁感應(yīng)、光電方式檢出并由讀出裝置進(jìn)行顯示和傳送記錄。據(jù)稱美國早在1886年即發(fā)布過個液體渦輪流量計專利，1914年的專利認(rèn)為液體渦輪流量計的流量與頻率有關(guān)。美國的臺下液體渦輪流量計是在1938年開發(fā)的，它用于飛機上燃油的流量測量.只是直至二戰(zhàn)后因噴氣發(fā)動機和液體噴氣燃料急需一種高精度、快速響應(yīng)的流量計才使它獲得真正的工業(yè)應(yīng)用。如今它已在石油、化工、科研、國防、計量各部門中獲得廣泛應(yīng)用。

    流量計中下液體渦輪流量計、容積式流量計和科氏質(zhì)量流量計是三類重復(fù)性、精確度的產(chǎn)品，而液體渦輪流量計又具有自己的特點.如結(jié)構(gòu)簡單、加工零部件少、重量輕、維修方便、流通能力大和可適應(yīng)高參數(shù)等.是其他兩類流量計是難以達(dá)到的。

液體渦輪流量計是吸取了國內(nèi)外流量儀表先進(jìn)技術(shù)經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計，具有結(jié)構(gòu)簡單、輕巧、精度高、復(fù)現(xiàn)性好、反應(yīng)靈敏安裝維護(hù)使用方便等特點的新一代渦輪流量計，廣泛用于測量封閉管道中與不銹鋼1Cr18Ni9Ti、2Cr13及剛玉A12O3、硬質(zhì)合金不起腐蝕作用且無纖維、顆粒等雜質(zhì)，工作溫度下運動粘度小于5×10-6m2/s的液體，對于運動粘度大于5×10-6m2/s的液體.可對流量計進(jìn)行實液標(biāo)定后使用。若與具有特殊功能的顯示儀表配套，還可以進(jìn)行定量控制、超量報警等，是流量計量和節(jié)能的理想儀表。

二、工作原理

     圖1所示為渦輪流量傳感器結(jié)構(gòu)簡圖，由圖可見，當(dāng)被測流體流過傳感器時，在流體作用下，葉輪受力旋轉(zhuǎn)其轉(zhuǎn)速與管道平均流速成正比，葉輪的轉(zhuǎn)動周期地改變磁電轉(zhuǎn)換器的磁阻值。檢測線圈中的磁通隨之發(fā)生周期性變化。產(chǎn)生周期性的感應(yīng)電勢，即電脈沖信號.經(jīng)放大器放大后，送至顯示儀表顯示。

渦輪流量計的流量方程可分為兩種:實用流量方程和理論流量方程。

實用流量方程

qv=f/k——公式1

qm=qvp——公式2

式中：qv—為體積流量，m3/s;          qm—為質(zhì)量流量，kg/s;

      f—為流量計輸出信號的頻率，Hz；K—為流量計的儀表系數(shù)，P/m3

    流量計的系數(shù)與流量(或管道雷諾數(shù))的關(guān)系曲線如圖2所示.由圖可見，儀表系數(shù)可分為二段，即線性段和非線性段。線性段約為其工作段的三分之二，其特性與傳感器結(jié)構(gòu)尺寸及流體粘性有關(guān)。在非線性段.特性受軸承摩擦力,流體粘性阻力影響較大。當(dāng)流量低于傳感器流量下限時，儀表系數(shù)隨著流量迅速變化。壓力損失與流量近似為平方關(guān)系。當(dāng)流量超過流量上限時要注意防止空穴現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)相似的下液體渦輪流量計特性曲線的形狀是相似的它僅在系統(tǒng)誤差水平方面有所不同。

    傳感器的儀表系數(shù)由流量校驗裝置校驗得出.它完全不問傳感器內(nèi)部流體機理把傳感器作為一個黑匣子，根據(jù)輸入(流量)和輸出(頻率脈沖信號)確定其轉(zhuǎn)換系數(shù)它便于實際應(yīng)用。但要注意此轉(zhuǎn)換系數(shù)(儀表系數(shù))是有條件的，其校驗條件是參考條件。如果使用時偏離此條件系數(shù)將發(fā)生變化，變化的情況視傳感器類型管道安裝條件和流體物性參數(shù)的情況而定。

理論流量方程

  根據(jù)動量矩定理可以列出葉輪的運動方程

J(dw/dt)=M1-M2-M3-M4  公式3

式中：J—為葉輪的慣性矩；dw/dt—為葉輪的旋轉(zhuǎn)加速度；M1—為流體的驅(qū)動力拒；M2—為粘性阻力矩；M3—為軸承摩擦阻力矩；M4—為磁阻力矩。

當(dāng)葉輪以恒速旋轉(zhuǎn)時，J(dw/dt)=0，則M1=M2+M3+M4。經(jīng)理論分析與實驗驗證可得：

n=Aqv+B-C/qv  公式4

式中：n—為葉輪轉(zhuǎn)速；qv—為體積流量；A—與流體物性(密度、粘度等)，葉輪結(jié)構(gòu)參數(shù)(葉片傾角、葉輪直徑、流道截面積等)有關(guān)的系數(shù)；C—與摩擦力矩有關(guān)的系數(shù)。

國內(nèi)外學(xué)者提出許多理論流量方程，它們適用于各種傳感器結(jié)構(gòu)及流體工作條件。至今渦輪儀表特性的水動力學(xué)特性仍舊不很清楚.它與流體物性及流動特性有復(fù)雜的關(guān)系。比如當(dāng)流場有旋渦和非對稱速度分布時水動力學(xué)特性就非常復(fù)雜。不能用理論式推導(dǎo)儀表系數(shù)，儀表系數(shù)仍需由實流校驗確定。但是理論流量方程有巨大的實用意義，它可用于指導(dǎo)傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計及現(xiàn)場使用條件變化時儀表系數(shù)變化規(guī)律的預(yù)測和估算。

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