涡轮式流量计

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1、涡轮式流量计专业：班级：姓名：9引言涡轮流量计是一种速度式流量计，是人们常用的一种流量测量仪表,由于它具有重复性好、适应性强、量程比宽等优点,加上智能化显示控制仪表的出现,涡轮式流量计在准确度要求较高的计量场合得到了广泛的采用，用涡轮流量计间接测量液体的质量流量成为人们首选方案之一。在各种流量计中，涡轮流量计、容积式流量计和科氏质量流量计是三类重复性、精确度最佳的产品，而涡轮流量计又具有自己的特点，如结构简单、加工零部件少、重量轻、维修方便、流通能力大（同样口径可通过的流量大）和可适应高参数（高温、高压和低温）等。广泛应用于以下一些测量对象：石油、有机液体、无机液、液化气、天然气、煤气和低温流

2、体等。在国外液化石油气、成品油和轻质原油等的转运及集输站，大型原油输送管线的首末站都大量采用它进行贸易结算。在欧洲和美国,涡轮流量计是仅次于孔板流量计的天然气计量仪表，仅荷兰在天然气管线上就采用了2600多台各种尺寸，压力从0.8MPa到6.5MPa的气体涡轮流量计，他们已成为优良的天然气流量计。尽管涡轮流量计的优良计量特性受到人们的青睐，可是给人的印象是由活动部件，使用期短，在选用时不免踌躇，经过人们的不懈努力，应该说情况大有改观。涡轮流量计作为最通用的流量计，其产品已发展为多品种、全系列、多规格批量生产的规模。应该指出，涡轮流量计除前述工业部门大量应用外，在一些特殊部门亦得到广泛应用，如科

3、研实验、国防科技、计量部门，这些领域的使用恰好避开了其弱点（不适于长期连续使用），充分发挥其特点（高精度，重复性好，可用于高压、高温、低温及微流量等条件）。9一、结构和工作原理1.1工作原理1)当流体通过管道时，冲击管道中心涡轮叶片，对涡轮产生驱动力矩，使涡轮克服摩擦力矩和流体阻力矩而产生旋转。在一定的流量范围内，对一定的流体介质粘度，涡轮的旋转角速度与流体流速成正比。由此，流体流速可通过涡轮的旋转角速度得到，从而可以计算得到通过管道的流体流量。2)涡轮的转速通过装在外壳上的检测线圈来检测。涡轮前置放大磁电转换积算数显流量q转速ω脉冲N（n）N（n）qv传感器显示器1.2结构1－紧固件；2－壳

4、体；3－前导向体；4－止推片；5－叶轮；6－电磁感应式；信号检测器；7－轴承；8－后导向体(1)壳体（表体）：承受被测流体的压力、固定安装检测部件和连接管道壳体采用不导磁不锈钢或硬铝合金制造。(2)导向体对流体起导向整流以及支撑叶轮的作用，通常选用不导磁不锈钢或硬铝材料制作。9(2)涡轮（叶轮）流量计的检测元件，高导磁性材料。叶轮有直板叶片、螺旋叶片和丁字形叶片等几种。叶轮的动平衡直接影响仪表性能和使用寿命。(4)轴与轴承：支撑叶轮旋转。(5)信号检测器：国内常用变磁阻式。二、工作过程涡轮流量传感器是根据流体动量矩原理进行工作的。其基本原理是将流量转换成涡轮转速或转数，可表示为ω或n。当流体沿

5、管道的轴向流动冲击涡轮叶片时，便有与流体流速u、密度ρ等相关量成比例的力作用于叶片上，受传感器结构尺寸K的影响，产生出相应的测量力矩M，推动涡轮旋转，使涡轮以ω的转速转动。即M=f(u,ρ,ω,K)(1)而u=q/A，则上关系式可表达为M=f(q,ρ,ω,K,A)(2)涡轮旋转的同时伴有阻碍涡轮转动的阻力矩,如机械摩擦阻力矩、磁电反映阻力矩、流体粘性摩擦阻力矩等，根据动量矩原理，则涡轮运动的方程式为(3)式中，J为涡轮的转动惯量；为涡轮的角加速度；M为推动涡轮转动的测量力矩；为各种阻碍涡轮转动的阻力矩。在一定流量范围内，涡轮的角速度ω与流体流量q之间有稳定的对应关系，流量q与涡轮转速ω之间在有

6、效范围内为线性特性可表示为(4)式中，A为与传感器结构、介质特性、流动状态有关的阻力参数；为与介质特性等有关的转换系数。考虑到涡轮叶片数的影响，则(5)则式（4）可近似表示为(6)式中，n为涡轮以ω速度旋转时，相应的机械转数；Z为叶片数；ξ为流量系数。式（6）表明：当流量q很小时，相应的阻力的作用涡轮并不转动，n=0；只有当q>9后，涡轮的测量力矩克服了各种阻力矩后才开始转动，并近似为线性关系，受到寿命及压力损失等因素的影响，也不允许q>。涡轮流量计特性曲线f－流量计输出信号的频率，Hz；K－流量计的仪表系数，P/m3。体积流量三、分类1）轴向型（普通型）叶轮轴中心与管道轴线重合，是TUF的主

7、导产品，有全系列产品（DN10-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90度，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耦合带动机械计数机构，只是积算总量，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）