渦輪流量計的基本概述及工作原理

1、渦輪流量計基本概述

葉輪式流量計是一種速度式流量?jì)x表，主要有渦輪流量計、分流旋翼流量計、水表和葉輪風(fēng)速計等。渦輪流量計是葉輪式流量計的主要品種，在國際上已有近半個(gè)世紀的工業(yè)應用歷史，我國從60年代中期開(kāi)始生產(chǎn)，已形成全系列化儀表。它利用置于流體中的葉輪的旋轉角速度與流體流速成比例的關(guān)系，通過(guò)測量葉輪的轉速來(lái)反映通過(guò)管道的體積流量大小，是目前流量?jì)x表中比較成熟的高精度儀表。渦輪流量計由渦輪流量傳感器和流量顯示儀表(流量積算儀)組成，可實(shí)現瞬時(shí)流量和累積流量的計量。傳感器輸出與流量成正比的脈沖頻率信號，該信號通過(guò)傳輸線(xiàn)路遠距離傳送給顯示儀表，便于進(jìn)行累積和顯示。此外，傳感器輸出的脈沖頻率信號可以單獨與計算機配套使用，由計算機代替流量顯示儀表實(shí)現密度或溫度、壓力補償，顯示質(zhì)量流量或氣體體積流量。本儀表適用于輕質(zhì)成品油、石化產(chǎn)品等液體和空氣、天然氣等低粘度流體介質(zhì)，通常用于流體總量的測量。如今，渦輪流量計已在石油、化工、科研、國防和計量等各部門(mén)中獲得廣泛應用。

2、渦輪流量計的工作原理

渦輪流量傳感器的結構如圖6-1所示。

它主要由儀表殼體1、前后導向架組件2和4、葉輪組件3和信號檢測放大器6組成。當被測流體通過(guò)渦輪流量傳感器時(shí)，流體通過(guò)導流器沖擊渦輪葉片，由于渦輪的葉片與流體流向間有一傾角θ，流體的沖擊力對渦輪產(chǎn)生轉動(dòng)力矩，使渦輪克服機械摩擦阻力距和流動(dòng)阻力矩而轉動(dòng)。實(shí)踐表明，在一定的流量范圍內，對于一定的流體介質(zhì)粘度，渦輪的旋轉角速度與通過(guò)渦輪的流量成正比。所以，可以通過(guò)測量渦輪的旋轉角速度來(lái)測量流量。

渦輪的旋轉角速度一般都是通過(guò)安裝在傳感器殼體外面的信號檢測放大器用磁電感應的原理來(lái)測量轉換的。當渦輪轉動(dòng)時(shí)，渦輪上由導磁不銹鋼制成的螺旋形葉片依次接近和離開(kāi)處于管壁外的磁電感應線(xiàn)圈，周期性地改變感應線(xiàn)圈磁回路的磁阻，使通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量發(fā)生周期性的變化而產(chǎn)生與流量成正比的脈沖電信號。此脈沖信號經(jīng)信號檢測放大器放大整形后送至顯示儀表（或計算機）顯示流體流量或總量。

在某**量范圍和一定粘度范圍內，渦輪流量計輸出的信號脈沖頻率ｆ與通過(guò)渦輪流量計的體積流量qν成正比。即

ｆ=Kqν

式中，K是渦輪流量計的儀表系數（1/L或1/m3），在渦輪流量計的使用范圍內，儀表系數K應為一常數，其數值由實(shí)驗標定得到。每一臺渦輪流量傳感器的校驗合格證上都標明經(jīng)過(guò)實(shí)流校驗測得的儀表系數K值。

儀表系數K的意義是單位體積流量（或單位體積的流體量）通過(guò)渦輪流量傳感器時(shí)傳感器輸出的信號脈沖頻率ｆ（或信號脈沖總數N）。所以，當測得傳感器輸出的信號脈沖頻率或某一時(shí)間內的脈沖總數N后，分別除以?xún)x表系數K（1/L或1/m3），就可得到體積流量qν（L/s或m3/s）或流體總量V（L或m3）。即