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涡轮流量计 

涡轮流量计是叶轮式流量(流速计)的主要品种,叶轮式流量计还有风速计、水表等。涡轮流量计由传感器和转换显示仪组成,传感器采用多叶片的转子感受流体的平均流速,从而推导出流量或总量。转子的转速(或转数)可用机械、磁感应、光电方式检出并由读出装置进行显示和传送记录。
涡轮流量计主要特点
l )高精确度,对于液体一般为土 0 . 25 % R 一士 0 . 5 % R ,高精度型可达士 0.15 % R ;而介质为气体,一般为土 1 % R 一士 1 . 5 % R ,特殊专用型为土 0 . 5 % R 一土 1 % R 。在所有流量计中,它属于精确的。
2 )重复性好,短期重复性可达 0 . 05 %一 0 . 2 % ,正是由于具有良好的重复性,如经常校准或在线校准可得极高的精确度,在贸易结算中是优先选用的流量计。
3 )输出脉冲频率信号,适于总量计量及与计算机连接,无零点漂移,抗干扰能力强。
4 )可获得很高的频率信号( 3 一 4kHz ) ,信号分辨力强。
5 ) 范围度宽,中大口径可达 40 : 1 、 10 : 1 ,小口径为 6 : 1 或 5 : 1 。
6 ) 结构紧凑轻巧,安装维护方便,流通能力大。
7 ) 适用高压测量,仪表表体上不必开孔,易制成高压型仪表。
8 ) 专用型传感器类型多,可根据用户特殊需要设计为各类专用型传感器,例如低温型、井下型、混砂专用型等。
9 ) 可制成插入型,适用于大口径测量,压力损失小,价格低,可不断流取出,安装维护方便。
10 )难以长期保持校准特性,需要定期校验。
11 )一般液体涡轮流量计不适用于较高粘度介质(高粘度型除外),随着粘度的增大,流量计测量下限值提高,范围度缩小,线性度变差。
12 )流体物性(密度、粘度)对仪表特性有较大影响。气体流量计易受密度影响,而液体流量计对粘度变化反应敏感。由于密度和粘度与温度、压力关系密切,在现场温度、压力要根据它们对精确度影响的程度采取补偿措施,才能保持高的计量精度。
13 )流量计受来流流速分布畸变和旋转流的影响较大,传感器上下游侧需设置较长直管(整流器)以缩短直管段长度。
14 )不适于脉动流和混相流的测量。
15 )对被测介质的清洁度要求较高,限制了其使用领域,虽可安装过滤器以适应脏污介质,但亦带来压损增大、维护量增加等副作用。
16 )小口径( DN 50 以下)仪表的流量特性受物性影响严重难以提高。故小口径的仪表性能难以提高。
涡轮流量计分类与传感器结构
涡轮流量计分类
( l )按传感器结构分类
l )轴向型(普通型)叶轮轴中心与管道轴线重合,是涡轮流量计的主导产品,有全系列产品( DN10 一 DN600 )
2 )切向型 叶轮轴与管道轴线垂直,流体流向叶片平面的冲角约 9 0 °, 适用于小口径微流量产品。
3 )机械型 叶轮的转动直接或经磁藕合带动机械计数机构,指示积算总量,测量精度比电信号检测的传感器稍低,其传感器与显示装置组成一体式,受到用户欢迎。
4 )井下专用型 适用于石油开采井下作业及采输用,测量介质有泥浆及油气流等,传感器体积受限制,需耐高压、高温及流体冲击等。
5 )自校正双涡轮型 可用于天然气等气体流量测量,传感器由主、辅双叶轮组成,可由二叶轮的转速差自动校正流量特性的变化。
6 )广粘度型 在波特型浮动转子压力平衡结构基础上扩大上锥体与下锥体的直径,增加粘度补偿翼及承压叶片等结构措施,使传感器适用于高粘度液体,如重油,粘度可达 30mm2/s
7 )插入型 插人型流量传感器由测量头、插入杆、插人机构、转换器及仪表表体等组成(见第 13 章插入式流量计)。
( 2 )按被测介质分类
l )液体用涡轮流量计
a .普通型适用于测量低粘度(≤ 5mpa.s ) 液体体积流量,公称通径为 DN10 ~ DN600, 精确度等级为 0 . 25 一 0 . 5 (高精度型为 0.15 使用介质温度为一 20 一+ 120 ℃ 压力为 6 . 3MPao
b .耐腐型 适用于腐蚀性流体,如稀硫酸、稀盐酸、稀硝酸等,一般只有小口径产品 ( DN20 一 DN50 )。
c .高温型 适用于液体温度在 300 ℃ 以下,被测液体温度受检测线圈耐温性能的限制 .
d .低温型 被测流体可低至一 250 ℃ ,应用于液态氧、液态氮等流体的测量。
e .高粘度型 适应液体粘度达 70 一 400mpa · s ,通常口径愈大粘度可愈高,同一台传感器,当流体粘度增大时会使线性流量的下限值提高,而范围度缩小。
2 )气体用 TUF
a .普通型 测量洁净气体的流量,公称通径为 DN15 一 DN350 ,流体温度为一 20+ 120 ℃ ,压力为 2 . 5 一 10MPa ,精确度等级 1 级。
b .燃气型 适用于石油气 . 、人工燃气、天然气及液化石油气等,可采取自动注油器润滑保护轴承,避免杂质进人运动部件,提高使用期限。结构大部分采用机械式就地显示装置,亦可用光导纤维技术输出高分辨率的脉冲信号,口径系列为 DN25 一 DN600 ,工作压力≤ 10mpa ,精确度为土 1 % (或土 0 . 5 % ) o
( 3 )按信号检测方式分类
l )感应式 传感器叶轮中嵌有永磁性材料。当叶轮和永磁性材料旋转时,磁场交替接近与远离传感器表体外的检测线圈,线圈的感应电势随着变化,此周期变化的频率信号经放大后输出。
2 )变磁阻式 叶轮叶片或轮箍由导磁材料制成,传感器表体外检测线圈中装有永磁性材料。当叶轮旋转时,线圈内永磁材料形成的磁路,因导磁性叶片交替接近或远离,磁通产生周期性变化,线圈的等效阻抗亦随着变化,在放大线路中产生连续的脉冲波。
3 )笛簧管(干簧管)式 嵌在叶轮(或与其同步的其他旋转元件)里的永磁性材料周期地打开和闭合传感器表体外笛簧管的簧片触点,这种开关作用使恒流(或恒压)源产生电脉冲信号。
4 )光电式 叶轮叶片或叶轮驱动的元件随着叶轮旋转,周期性地遮断光束,所产生光脉冲信号转换成电脉冲信号,近年出现光纤传输方式,有效地提高抗干扰能力。
( 4 )按传感器与管道连接方式分类
l )法兰连接型 传感器以法兰方式与管道连接。定型产品法兰标准按国家标准。 压力限于 6 . 3MPa 以下。
2 )螺纹连接型 传感器以螺纹方式与管道连接。螺纹有密封型管螺纹和非密封型管螺纹两种,可承受高压,但不适用于较大口径。
3 )夹装型传感器本身无法兰,靠管道上法兰夹持住传感器的两密封端面,但不适用于较高压力和较大口径。
( 5 )按流动方向分类安装方便
1 )单向型 只允许流体从一方向流人传感器,因此有回流可能的场所,需加装止回阀。
2 )双向型 传感器允许流体从“正”、“逆”两个方向流人,至少有两个信号检测器,流量显示仪表能鉴别信号的相位。累积量采用“加”或“减”来处理“正”或“逆”两个方向来流的总量。例如潜水艇用的涡轮流量计。
 涡轮流量计对流体的要求为洁净(或基本洁净)、单相及低粘度的,常用流体举例如下:一般流体,包括水、空气、氧气、高压氢气、牛奶、咖啡等;石油化工类:汽油、轻油、喷气燃料、轻柴油、石脑油、乙烯、聚乙烯、苯乙烯、液化气、二氧化碳及天然气;化学溶液类:氨水、甲醇、盐水等;有机液体:酒精、乙醚、苯、甲苯、二甲苯、丁二烯、四氯化碳、甲基胺、丙烯睛等;无机液:甲醛、醡酸、苛性钠、二硫化碳等。对于腐蚀性介质,使用材质选择要注意,含杂质多及磨蚀性介质不推荐使用。

涡轮流量计的工作原理
涡轮流量计的主要特点
涡轮流量计分类与传感器结构
止推式涡轮流量计传感器
反推式涡轮流量计传感器
切向式涡轮流量计传感器
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自校正气体双涡轮流量计传感器
无轴承涡轮流量计传感器
广粘度型涡轮流量计传感器
涡轮流量计的精确度
涡轮流量计流量范围
涡轮流量计精确度
涡轮流量计对流体的要求
涡轮流量计对液体粘度的要求
涡轮流量计对气体密度的要求
涡轮流量计安装使用注意事项