渦輪流量計原理、選型電子教案

渦輪流量計原理、選型渦輪流量計原理下圖就是一款渦輪流量計的透視圖，可以看到流量計的管道中心安放了一個渦輪，渦輪兩端由軸承支撐。當(dāng)流體通過管道時，沖擊渦輪葉片，對渦輪產(chǎn)生驅(qū)動力矩，使渦輪克服摩擦力和流體阻力，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。在一定的流量范圍內(nèi)，對一定的流體介質(zhì)粘度，渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度與流體流速成正比。渦輪的轉(zhuǎn)速通過傳感器進(jìn)行檢測，并通過后續(xù)信號調(diào)理電路對信號進(jìn)行放大、濾波、整形，產(chǎn)生于脈沖成正比的脈沖信號。處理器通過對脈沖信號的處理，得到瞬時的流量值。渦輪流量計在工作時是這樣的：注意：雖然渦輪流量計與渦街流量計、旋進(jìn)旋渦流量計都有“渦”字，但原理差別很大！這個是渦街流量計?這個是旋進(jìn)旋渦流量計渦輪流量計在工作時是這樣的：渦輪流量計的結(jié)構(gòu)根據(jù)上述渦輪流量計原理，這種流量計的結(jié)構(gòu)可分以下幾個部分：1.渦輪渦輪又稱葉輪，大多由導(dǎo)磁不銹鋼材料制成，有直板葉片、螺旋葉片等多種，可用嵌有許多導(dǎo)磁體的多孔護(hù)罩環(huán)來增加一定數(shù)量葉片渦輪旋轉(zhuǎn)的頻率。渦輪由軸承支撐，與殼體同軸，其葉片數(shù)量視口徑大小而定。葉輪幾何形狀及尺寸對傳感器能有較大影響，要根據(jù)流體性質(zhì)、流量范圍、使用要求等設(shè)計。葉輪的動平衡很重要，直接影響儀表性能和使用壽命。2.軸與軸承用于支撐葉輪旋轉(zhuǎn)，需要有足夠的剛度、強(qiáng)度和硬度、耐磨性、耐腐蝕性等。它決定著傳感器的可靠性和使用期限。傳感器實效通常是由軸與軸承引起的，因此起結(jié)構(gòu)及材料的選用和維護(hù)非常重要。3.整流器也叫導(dǎo)向體，在流量計進(jìn)出口裝有導(dǎo)向體，對流體起導(dǎo)向整流以及支撐葉輪的作用。通常選用不導(dǎo)磁材料制成。渦輪流量計的結(jié)構(gòu)4.信號檢測傳感器傳感器的主要作用是把轉(zhuǎn)動的信號轉(zhuǎn)換為電信號。國內(nèi)常用變磁阻式，輸出信號有效值在10mV以上，配放大器可輸出伏級信號。5.殼體殼體起到承受被測流體的壓力、固定安裝檢測部件、連接管道的作用。殼體采用不導(dǎo)磁材料制成。6.顯示器顯示器為渦輪流量計接受輸出信號的裝置。在流量計運行的過程中，瞬時流量、累計流量、儀表系數(shù)都可以在顯示器向顯示出來。渦輪流量計的選型

在實際的流量計選擇應(yīng)用中，要盡量選擇合適的流量計，既要避免資源浪費造成的過度花費，又要避免選擇不合適的流量計影響測量的精度。用戶在選擇流量計之前應(yīng)首先估計管線輸送介質(zhì)的量和介質(zhì)可能達(dá)到的溫度和壓力范圍，估算出輸送介質(zhì)的最高和最低的工況流量，正確選擇規(guī)格合適的流量計。選擇渦輪流量計的總體原則是：盡量使流量計在最大流量的20%~90%的范圍內(nèi)運行，這樣流量計的最佳計量性能及測量精度也是最高的。渦輪流量計的安裝渦輪流量計在工藝管道上安裝時，需要注意以下幾點：1.渦輪流量計應(yīng)水平安裝，流體流向必須和箭頭指向一致，安裝處的環(huán)境溫度為20—120℃，相對濕度不超過80%。2.和渦輪流量計相連接的前后管道的內(nèi)徑應(yīng)與流量計口徑一致。流量計前直管段長度應(yīng)大于20倍管道直徑，流量計后直管段長度應(yīng)大于15倍管道直徑。3.為了消除雜質(zhì)，流量計前應(yīng)裝有過濾器。為了減少由管道上游帶來的旋回流的干擾及減小流量計前后所需的直管段長度，需要安裝整流器。凡測易氣化的液體時，應(yīng)安裝消氣器，以消除管道內(nèi)氣體，提高測量精確度，延長流量計使用的生命周期。4.工藝管道中心和流量計中心保持一致。管道和流量計連接處不得有凸出物伸人管道內(nèi)，以免改變管道截面和流量計進(jìn)口流場分布。5.為了減少來自上游的流場干擾，控制閥應(yīng)置于流量計下游側(cè)，以利于流量的平穩(wěn)控制。單獨設(shè)置的壓力表可設(shè)置在流量計的進(jìn)口或出口處；單獨設(shè)置的溫度計應(yīng)設(shè)置在流量計的下游處。渦輪流量計在工藝管道上安裝時，需要注意以下幾點：6.在測量單向流體流量的場合，應(yīng)在流量計的下游處設(shè)置單向閥，以防止因流體的反沖現(xiàn)象而影響流量計特性。7.在流量計安裝過程中，應(yīng)盡量減小應(yīng)力，以避免由于安裝應(yīng)力所引起的變形和熱脹冷縮所引起的畸變。8.在可能的條件下，應(yīng)設(shè)置旁路管道。這樣既可在啟動時起保護(hù)作用，又可以在維修時不影響流體的正常輸送。9.對不帶前置放大器的流量計，其流量計和前置放大器之間的間距不得超過3～5m，應(yīng)該采用屏蔽電纜將流量計的輸出信號傳送至前置放大器的輸入端。對帶前置放大器的流量計，應(yīng)采用四芯屏蔽電纜，將其輸出信號傳輸?shù)搅髁恐甘痉e算儀。10.應(yīng)保證流量計有良好的接地，以保證流量計的正常工作和安全運行。渦輪流量計在工藝管道上安裝時，需要注意以下幾點：11.安裝流量計前，應(yīng)將管道內(nèi)鐵屑、焊渣和雜物消除干凈。啟動儀表前，應(yīng)排除管道內(nèi)氣體。啟動儀表時，管路閥門不宜開得過大過快，應(yīng)避免過載流量流經(jīng)流量計而使儀表受損。12.智能式流量指示積算顯示儀表應(yīng)水平放置或水平安裝在儀表屏上，安裝高度應(yīng)以讀數(shù)和操作方便為準(zhǔn)，一般為1.5m左右。影響渦輪流量計精度的因素1.漩渦流動漩渦流動會直接影響渦輪流量計葉片的受力情況，進(jìn)而對測量精度產(chǎn)生影響。渦輪流量計上游直管段越長，漩渦流動對儀表常數(shù)影響就越小，因此，在安裝渦輪流量計時，增加其上游直管段長度以削弱漩渦流動對渦輪流量計精度的影響是有益的。2.脈動流脈動流指流體在測量區(qū)域流速是時間的函數(shù)。但在一個足夠長的時間段內(nèi)有一個恒定的平均值。入口脈動流會導(dǎo)致渦輪流量計測量結(jié)果出現(xiàn)正誤差，即測量值與真值相比偏大；當(dāng)入口脈動流的脈動頻率小于渦輪流量計葉輪角頻率時，渦輪流量計測量結(jié)果接近真實值，入口脈動流所引起的測量誤差很?。寒?dāng)入口脈動流的脈動頻率大于渦輪流量計葉輪角頻率時．入口脈動流所引起的測量誤差則較大。影響渦輪流量計精度的因素3.黏度渦輪流量計在使用過程中，當(dāng)被測流體黏度與標(biāo)定流體黏度不相同時，也會引起誤差。通過研究發(fā)現(xiàn)，盡管被測流體黏度變化極其微小，但渦輪流量計的性能卻會發(fā)生很大變化。雖然國內(nèi)外學(xué)者展開了大量研究，但目前仍然沒有一套詳細(xì)完整的理論可以描述被測流體黏度變化對渦輪流量計特性的影響規(guī)律。已有研究得到的被測流體黏度變化影響渦輪流量計特性的重要結(jié)論如下：被測流體黏度會影響流體進(jìn)入渦輪流量計葉輪之前的速度剖面，從而影響渦輪流量計的特性；被測流體黏度對渦輪流量計葉輪前流體軸向流速分布有影響．從而影響渦輪流量計的特性：在測量低黏度流體時，主要是渦輪流量計上游流體速度剖面的變化對儀表常數(shù)產(chǎn)生影響；在測量高黏度流體時，由被測流體黏度和渦輪流量計葉輪阻礙作用而引起的葉輪前流體軸向流速的重新分布對儀表常數(shù)的影響．比渦輪流量計上游流體速度剖面變化對儀表常數(shù)的影響更大。運行與維護(hù)1.在需要清洗工藝管道時，清洗液體不能直接通過流量計。應(yīng)該打開旁路閥，讓清洗液體流經(jīng)旁路管線來完成工藝管道清洗工作。2.管道系統(tǒng)啟動時應(yīng)當(dāng)先開旁路管線，以防止因流速突然增加使渦輪因轉(zhuǎn)速過大而損壞流量計。3.在使用渦輪流量計之前，應(yīng)該仔細(xì)閱讀產(chǎn)品使用說明書，以保證對儀表事先有全面的了解。4.要求被測介質(zhì)潔凈，以減少軸承磨損。盡管在流量計前加裝了過濾器，但仍有雜質(zhì)進(jìn)入表內(nèi)而造成磨損，為此需定期檢修，一旦有卡阻現(xiàn)象應(yīng)立即清洗，以確保計量結(jié)果的準(zhǔn)確性。5.工藝介質(zhì)的密度和黏度變化對儀表測量結(jié)果有影響。當(dāng)測量液體介質(zhì)流量時，其溫度與壓力的變化對其密度影響很小，一般可忽略不計；但當(dāng)測量氣體介質(zhì)流量時，其溫度、壓力改變后對氣體的密度影響很大，這時需對其介質(zhì)的密度進(jìn)行溫、壓補(bǔ)償，以實現(xiàn)被測介質(zhì)流量的準(zhǔn)確檢測或計量。除關(guān)注被測介質(zhì)的密度變化對儀表測量結(jié)果的影響外，