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淺析渦輪流量計

1、渦輪變送器的工作原理

渦輪流量計由渦輪、軸承、前置放大器、顯示儀表組成：

被測流體沖擊渦輪葉片，使渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪的轉(zhuǎn)速隨流量的變化而變化，即流量大，渦輪的轉(zhuǎn)速也大，再經(jīng)磁電轉(zhuǎn)換裝置把渦輪的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為相應(yīng)頻率的電脈沖，經(jīng)前置放大器放大后，送入顯示儀表進(jìn)行計數(shù)和顯示，根據(jù)單位時間內(nèi)的脈沖數(shù)和累計脈沖數(shù)即可求出瞬時流量和累積流量。

渦輪變送器的工作原理是當(dāng)流體沿著管道的軸線方向流動，并沖擊渦輪葉片時，便有與流量qv　、流速V和流體密度ρ乘積成比例的力作用在葉片上，推動渦輪旋轉(zhuǎn)。在渦輪旋轉(zhuǎn)的同時，葉片周期性地切割電磁鐵產(chǎn)生的磁力線，改變線圈的磁通量。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，在線圈內(nèi)將感應(yīng)出脈動的電勢信號，此脈動信號的頻率與被測流體的流量成正比，即：

其中，qv為流體的體積總量，N為變送器產(chǎn)生的脈動總數(shù)；ξ為流量系數(shù)。

ξ是渦輪變送器的重要特性參數(shù)，不同的儀表有不同的ξ，并隨儀表長期使用的磨損情況而變化；其含義是單位體積流量通過變送器時，變送器的輸出的脈沖數(shù)。

渦輪變送器輸出的脈沖信號，經(jīng)前置于放大器放大后，送入顯示儀表，就可以實(shí)現(xiàn)流量的測量。

2、渦輪流量計的選型

（1）流量計本體好選區(qū)用316不銹鋼材料以防腐，如是防爆區(qū)還必須是防爆結(jié)果。

（2）軸承一般有炭化鎢，聚四氟乙烯，碳石墨三種規(guī)格：碳化鎢的精度高，它作為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)件；聚四氟乙烯，碳石墨能防腐，一般在化工場所優(yōu)先考慮。軸承的壽命流速的平方成正反比，故流速好的在大流速的1/3速度比較好。

（3）感應(yīng)探頭是檢測轉(zhuǎn)動體的運(yùn)動并把它轉(zhuǎn)化為脈沖數(shù)字電信號，它電磁線圈電壓輸出值接近正弦曲線，脈沖信號的頻率范圍隨測量的流量大小成線性變化，典型的范圍為10:1，25:1 和100:1三種規(guī)格。電磁線圈的電阻一般小于2000Ω，大于該值可能損壞。

3、渦輪流量計的安裝

（1）變送器的電源線采用金屬屏蔽線，接地要良好可靠。電源為直流24V，650Ω阻抗。

（2）變送器應(yīng)水平安裝，避免垂直安裝，并保證其前后有適應(yīng)的直管段，一般 前-10D，后5D。

（3）保證流體的流動方向與儀表外殼的箭頭方向一致，不得裝反。

（4）被測介質(zhì)對渦輪不能有腐蝕，特別是軸承處，否則應(yīng)采取措施。

（5）注意對磁感應(yīng)部分不能碰撞。

4、渦輪流量計的組態(tài)與校正

標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)定方法是十點(diǎn)水標(biāo)定法，但黏度不同標(biāo)定的值不同，故通常要做黏度標(biāo)定曲線。

5、渦輪流量計的顯示儀表

顯示儀表的任務(wù)是將單位時間輸出脈沖數(shù)和輸出脈沖總數(shù)轉(zhuǎn)換成瞬流量和總流量，并顯示出來。

由前放大器輸出的脈沖信號，其幅值、波形都是不規(guī)則的，在進(jìn)入顯示儀表后，先需經(jīng)整形電路整形成為有規(guī)則　的具有一定幅值的矩形電脈沖信號民，再經(jīng)過頻率/電流轉(zhuǎn)換電路，將頻率信號變?yōu)橄鄳?yīng)的電流信號（4～20mA）再轉(zhuǎn)換能瞬時流量值，總量由轉(zhuǎn)換及積算電路得到。有的顯示儀表就地顯示，有的送DCS顯示。

6、注意事項

（1）安裝渦輪流量計前，管道要清掃。被測介質(zhì)不潔凈時，要加過濾器。否則渦輪、軸承易被卡住，測不出流量來。

（2）拆裝流量計時，對磁感應(yīng)部分不能碰撞。

（3）投運(yùn)前先進(jìn)行儀表系數(shù)的設(shè)定。仔細(xì)檢查，確定儀表接線無誤，接地良好，方可送電。

（4）安裝渦輪流量計時，前后管道法蘭要水平，否則管道應(yīng)力對流量計影響很大。

7、發(fā)展前景

隨著科學(xué)的不斷發(fā)展，當(dāng)今渦輪變送器已發(fā)展成小型化、高集成度的模塊，設(shè)計，有強(qiáng)大的功能軟件，并設(shè)有RS232標(biāo)準(zhǔn)計算機(jī)通信接口，對維護(hù)檢修提供了方便。可與DCS連接通信，DCS替代了顯示儀表，如HOFFER流量計在工業(yè)臨近生產(chǎn)過程中更方便實(shí)用。

總之，渦輪流量計是一種速度式流量儀表，由于具有測量精度高，反應(yīng)速度快，測量范圍廣，價格低廉，安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于化工生產(chǎn)中。