渦輪流量計的測量原理和應用

　　在工業出產進程中，為了有用的知道出產操作、監督和控制出產進程，流量測量時必不可少的。跟著科學技術的展開，出產環境日趨雜亂，對流量測量的要求也越來越高。因而，運用不同的物理原理和規則也相繼問世與之相習氣，如差壓流量計、電磁流量計、渦輪流量計超聲波流量計和質量流量計等等。在所有流量計中，渦輪流量計、容積式流量計及科里奧利質量流量計為重復性、準確度好的流量計。這三類流量計中，渦輪流量計具有結構簡略、重量輕、維修便利、加工零部件少、流轉能力打及價格低廉等特征，已經廣泛運用于石油類、有機液體、無機液體、低溫液體等的準確測量。本文從規劃、運用的視點對渦輪流量計做簡明介紹。

　　一測量原理

　　渦輪流量計的作業原理是依據置于流體中的葉輪的旋轉角速度與流體流速成正比，通過測量葉輪的旋轉角速度得到被測流體的流速，然后得到管道內的流量值。

　　整個表面由殼體、導向體（疏流器）、葉輪、軸、軸承及信號檢測器等組成。

　　渦輪流量計在管道中心安放一個渦輪，兩端由軸承支撐。當流體進入流量計時，首要要通過渦輪流量計內部特別結構的前導流體并加速。在流體的作用下，渦輪葉片會與流體流向構成必定視點，這個時分渦輪就會發生翻滾力矩，這個翻滾力矩需求戰勝阻力力矩和抵觸力矩之后才干帶動渦輪初步翻滾。當翻滾力矩、阻力力矩和抵觸力矩達到平衡時，渦輪的轉速就會穩定。而且渦輪翻滾速度與流量成線性關系。葉輪的轉速經一副齒輪減速，一同由一個密封的磁性耦合器件將翻滾的趨勢傳到表面外部的機械式計數器。利用電磁感應原理，通過旋轉的渦輪葉片頂端導磁體周期性地改動磁阻，將檢測線圈檢測到的磁通周期改動信號送入前置擴展器，通過擴展、整形，發生與流速成正比的脈沖信號，送入單位與流量積算電路，得到并顯現累積流量值；一同將脈沖信號送入頻率-電流轉換電路，轉換成仿照電流，從而指示瞬時流量值。

　　渦輪流量計的流量方程為：

　　qv=f/K

　　式中，qv體積流量（m3/s）,f為流量計輸出信號的頻率（Hz），K為流量計的表面系數（脈沖數/m3）。

　　二首要優缺點及運用場合

　　渦輪流量計由于其結構及測量原理使其具有以下利益：

　　（1）高精度關于液體一般為±0.25%~±0.5%，高精度型可達到±0.15%；當介質為氣體時，一般為±1.5%,特別專用型為±0.5%~1%，在所用流量計中，渦輪流量計歸于準確的。

　　（2）重復性好短期重復性可達0.05%~0.2%，正是由于其具有杰出的重復性，如常常校準或在線校準可得極高的準確度，使其成為在買賣結算計量的優異處理方案之一。

　　（3）測量規模寬中大口徑可達40:1~10:1，小口徑為6:1或5:1。

　　（4）輸出脈沖頻率信號適于總量計量及計算機銜接，無零點漂移，抗煩擾能力強。可獲得很高的頻率信號（3~4Hz），信號分辨率強。

　　（5）適用于高壓測量表面表體不必開孔，易制成高壓型表面。

　　（6）結構類型多，可習氣各種測量目標的需求。

　　但是沒有一種流量測量辦法是完美的，在擁有以上利益的一同渦輪流量計的不足之處也是清楚明了的，在實踐的選型與運用中要尤為留心：

　　（1）難以長期堅持校準特性，需求守時校驗。關于無潤滑性的液體，液體中含有懸浮物或具有腐蝕性時，簡略構成軸承磨損及卡住等問題，約束了其運用規模，特別工況需求采用耐磨硬質合金軸和軸承。有買賣儲運和高精度測量要求時，好裝備現場校驗設備，可守時校準以堅持其特性。

　　（2）不適用于較高粘度介質（高粘度型在外），跟著粘度的增大，流量計測量下限值前進，測量規模縮小，線性度變差。

　　（3）流體物性（密度、粘度）對表面特性影響較大。氣體流量計易遭到密度的影響，而液體流量計對粘度改動的反應活絡。由于密度和粘度與溫度、壓力關系密切，在現場溫度、壓力動搖較大的情況下，要依據它們對準確度影響的程度采納補償辦法，才干使流量計堅持在較高的精度。

　　（4）流量計遭到來自流速散布畸變和旋轉流的影響較大，一次表上下游側需設置較長的直管段，如裝置空間有限，可加裝整流器以縮短直管段長度。

　　（5）對被測介質的潔凈度要求較高，約束了其適用范疇，盡管可以通過裝置過濾器以習氣臟污介質，但亦帶來壓損增大、維護量增大等一系列問題，因而在由于潔凈度較差的流體測量時要謹慎運用。

　　（6）小口徑（DN50以下）表面的流量特性受物性影響嚴峻，表面功用難以前進。

　　三、渦輪流量計的選用

　　渦輪流量計作為高精度流量測量表面被廣泛運用于買賣計量，為滿意計量的精度要求在選用時以下幾點要特別留心。

　　（1）流體要求相對潔凈。舉薦選用的流體如石油化工類：石腦油、乙烯、苯乙烯、聚乙烯、液化石油氣、天然氣、液氧、液氮、二氧化碳等；化學溶液類：氨水、鹽水、甲醇等；一般流體：水、空氣、氧氣、高壓氫氣等；有機液體：酒精、乙醚、苯、甲苯、丁二烯、四氯化碳等。

　　（2）不舉薦選用的目標或場所：含雜質多的液體，如循環冷卻水、河水、排污水、燃油等；管道壓力不高，流量較大（高流速），有可能發生氣穴的場合；電焊機、電動機、有觸點繼電器的鄰近存在嚴峻電磁煩擾的場合等。

　　（3）渦輪流量計對流體粘度比較活絡，粘度增大時，表面系數的線性區域會變窄，下限流量前進。關于液體，一般用水作為檢測流體。液體粘度低于5x10-6mm2/s時可不考慮粘度影響，否則需采納辦法以補償粘度的影響，如縮小適用規模，運用時前進流量下限值，表面系數誠心雷諾系數等。

　　（4）有必要常常校驗。關于管線傳輸計量，常裝備在線校驗設備。現在多在智能表面中進行各種影響量的補償，如溫圧補償、非線性補償等。

　　（5）一般在作業時大流量相應的轉速不能過高，以延長運用壽命。一般情況下關于接連式作業，表面流量上限為實踐大流量值的1.4倍，間歇作業的則為1.3倍。

　　四、渦輪流量計在實踐運用中簡略出現的問題及相關處理建議

　　由于各種因素的影響，渦輪流量計在實踐運用的進程中會簡略出現一些問題的。常見的問題有以下幾種：

　　常見的問題有：無信號、工作速度忽慢忽快、渦輪流量計不計數、負誤差增加(準確度下降)以及規劃流量與實踐流量不匹配等等。針對上述問題可以提出如下建議：

　　1、無信號

　　關于無信號的情況首要要檢查電源，檢查電源沒問題后再對渦輪流量計本身進行檢查，并判別是一次表面仍是二次表面的故障，假設二次表面沒有問題，則檢查信號線是否正確銜接，假設依然無信號輸出，也有可能是流體的流速太慢或許傳感器出現了問題，導致檢測不到信號。

　　2、工作速度忽快忽慢

　　發生情況，首要可以通過調整表面系數來控制速度，假設表面系數改動較大，也可以檢查插入桿深度是否恰當，大多數情況下，是由于葉輪無法工作，流量計內部含有污物，可以運用鹽酸來清洗污物

　　3、流量計不計數

　　關于渦輪流量計不計數的情況，可能是由于電源或許開關接觸不良導致的，所以要對渦輪流量計內部的器件進行檢查，檢查各個部件是否出現故障，假設出現了故障，要及時修補或替換零件。

　　4、精度下降

　　作為速度式流量計，跟著運行時間的增加（一般在運行兩年后），內部軸承會逐步磨損，簡略構成葉輪轉速變慢（與正常比較），計量負誤差增大，然后引起計量偏少的現象，對大流量的計量影響尤為杰出。建議改善辦法：與出產廠家及代理商活躍交流，進行有針對性的維護或許爽性守時替換軸承。

　　渦輪流量計作為速度式流量計的首要品種，在國外液化石油氣、成品油和輕質原油等的轉運及集輸站，大型原油運送管線的首末站都許多采用它進行買賣結算。信賴跟著我國工業規劃與國際的不斷接軌，渦輪流量計往后的運用會愈加寬廣。