用途:渦輪流量計是一種速度式儀表，它具有精度高，重復性好，結構簡單，運動部件少，耐高壓，測量范圍寬，體積小，重量輕，壓力損失小，維修方便等優(yōu)點，用于封閉管道中測量低粘度氣體 [4] 的體積流量和總量。在石油，化工，冶金，城市燃氣管網等行業(yè)中具有廣泛的使用價值。
渦輪流量計（以下簡稱TUF）是葉輪式流量（流速）計的主要品種，葉輪式流量計還有風速計、水表等。TUF由傳感器和轉換顯示儀組成，傳感器采用多葉片的轉子感受流體的平均流速，從而推導出流量或總量。轉子的轉速（或轉數(shù)）可用機械、磁感應、光電方式檢出并由讀出裝置進行顯示和傳送記錄。據(jù)稱美國早在1886年即發(fā)布過第一個TUF專利，1914年的專利認為TUF的流量與頻率有關。美國的第一臺TUF是在1938年開發(fā)的，它用于飛機上燃油的流量測量，只是直至二戰(zhàn)后因噴氣發(fā)動機和液體噴氣燃料急需一種高精度、快速響應的流量計才使它獲得真正的工業(yè)應用。如今，它已在石油、化工、科研、國防、計量各部門中獲得廣泛應用。
流量計中TUF、容積式流量計和科氏質量流量計是三類重復性、精確度最佳的產品，而TUF又具有自己的特點，如結構簡單、加工零部件少、重量輕、維修方便、流通能力大和可適應高參數(shù)等，是其他兩類流量計是難以達到的。
KCLWGY系列渦輪流量計是吸取了國內外流量儀表先進技術經過優(yōu)化設計，具有結構簡單、輕巧、精度高、復現(xiàn)性好、反應靈敏，安裝維護使用方便等特點的新一代渦輪流量計，廣泛用于測量封閉管道中與不銹鋼1Cr18Ni9Ti、2Cr13及剛玉Al2O3、硬質合金不起腐蝕作用，且無纖維、顆粒等雜質，工作溫度下運動粘度小于5×10-6m2/s的液體，對于運動粘度大于5×10-6m2/s的液體，可對流量計進行實液標定后使用。若與具有特殊功能的顯示儀表配套，還可以進行定量控制、超量報警等，是流量計量和節(jié)能的理想儀表。
二、工作原理
圖1所示為渦輪流量傳感器結構簡圖，由圖可見，當被測流體流過傳感器時，在流體作用下，葉輪受力旋轉，其轉速與管道平均流速成正比，葉輪的轉動周期地改變磁電轉換器的磁阻值。檢測線圈中的磁通隨之發(fā)生周期性變化，產生周期性的感應電勢，即電脈沖信號，經放大器放大后，送至顯示儀表顯示。
渦輪流量計的流量方程可分為兩種：實用流量方程和理論流量方程。
（1） 實用流量方程
qv=f/K 公式1
qm=qvρ 公式2
式中 qv, qm ……分別為體積流量，m3/s，質量流量，kg/s;
f ……流量計輸出信號的頻率，Hz;
K ……流量計的儀表系數(shù)，P/m3。
流量計的系數(shù)與流量（或管道雷諾數(shù)）的關系曲線如圖2所示。由圖可見，儀表系數(shù)可分為二段，即線性段和非線性段。線性段約為其工作段的三分之二，其特性與傳感器結構尺寸及流體粘性有關。在非線性段，特性受軸承摩擦力，流體粘性阻力影響較大。當流量低于傳感器流量下限時，儀表系數(shù)隨著流量迅速變化。壓力損失與流量近似為平方關系。當流量超過流量上限時要注意防止空穴現(xiàn)象。結構相似的TUF特性曲線的形狀是相似的，它僅在系統(tǒng)誤差水平方面有所不同。
圖2 渦輪流量計特性曲線
傳感器的儀表系數(shù)由流量校驗裝置校驗得出，它完全不問傳感器內部流體機理，把傳感器作為一個黑匣子，根據(jù)輸入（流量）和輸出（頻率脈沖信號）確定其轉換系數(shù)，它便于實際應用。但要注意，此轉換系數(shù)（儀表系數(shù)）是有條件的，其校驗條件是參考條件，如果使用時偏離此條件系數(shù)將發(fā)生變化，變化的情況視傳感器類型，管道安裝條件和流體物性參數(shù)的情況而定。
（2） 理論流量方程
根據(jù)動量矩定理可以列出葉輪的運動方程
公式3
式中 J： 葉輪的慣性矩；
dw/dt： 葉輪的旋轉加速度；
M1： 流體的驅動力拒；
M2： 粘性阻力矩；
M3： 軸承摩擦阻力矩；
M4： 磁阻力矩。
當葉輪以恒速旋轉時， 0，則M1=M2+M3+M4。經理論分析與實驗驗證可得
公式4
式中 n： 葉輪轉速；
qv： 體積流量；
A： 與流體物性（密度、粘度等），葉輪結構參數(shù)（葉片傾角、葉輪直徑、
流道截面積等）有關的系數(shù)；
B： 與葉片頂隙，流體流速分布有關的系數(shù)；
C： 與摩擦力矩有關的系數(shù)。
國內外學者提出許多理論流量方程，它們適用于各種傳感器結構及流體工作條件。至今渦輪儀表特性的水動力學特性仍舊不很清楚，它與流體物性及流動特性有復雜的關系。比如當流場有旋渦和非對稱速度分布時水動力學特性就非常復雜。不能用理論式推導儀表系數(shù)，儀表系數(shù)仍需由實流校驗確定。但是理論流量方程有巨大的實用意義，它可用于指導傳感器結構參數(shù)設計及現(xiàn)場使用條件變化時儀表系數(shù)變化規(guī)律的預測和估算。
三、產品特點
1. 高精確度，一般可達±1%R、±0.5%R，高精度型可達±0.2%R；
2. 重復性好，短期重復性可達0.05%~0.2%,正是由于具有良好的重復性，如經常校準或在線校準可得到極高的精確度，在貿易結算中是優(yōu)先選用的流量計；
3. 輸出脈沖頻率信號，適于總量計量及與計算機連接，無零點漂移，抗干擾能力強；
4. 可獲得很高的頻率信號（3~4kHz），信號分辨力強；
5. 范圍度寬，中大口徑可達1:20，小口徑為1:10；
6. 結構緊湊輕巧，安裝維護方便，流通能力大；
7. 適用高壓測量，儀表表體上不必開孔，易制成高壓型儀表；
8. 專用型傳感器類型多，可根據(jù)用戶特殊需要設計為各類專用型傳感器，例如低溫型、雙向型、井下型、混砂專用型等；
9. 可制成插入型，適用于大口徑測量，壓力損失小，價格低，可不斷流取出，安裝維護方便。
★ 壓力損失小，葉輪具有防腐功能；
★ 采用先進的超低功耗單片微機技術，整機功能強、功耗低、性能優(yōu)越。
★ 具有非線性精度補償功能的智能流量顯示器。修正公式精度優(yōu)于±0.02%
★ 儀表系數(shù)可由按鍵在線設置，并可顯示在LCD屏上，LCD屏直觀清晰，可靠性強
★ 采用EEPROM對累積流量、儀表系數(shù)掉電保護，保護時間大于10年
★ 采用高性能MCU中央處理器，完成數(shù)據(jù)采集處理顯示輸出、累積流量瞬時流量同
★ 屏顯示方便的人機界面實現(xiàn)， 以標準485形式進行數(shù)據(jù)傳輸。
★ 采用全硬質合金（碳化鎢）屏蔽式懸臂梁結構軸承，集轉動軸承與壓力軸承于一體，大大提高了軸承壽命，并可在有少量泥沙與污物的介質中工作。
★ 采用1Cr18Ni9Ti全不銹鋼結構，（渦輪采用2Cr13）防腐性能好。
★ 容易維修，有自整流的結構，小型輕巧，結構簡單，可在短時間內將其組合拆開，
★ 內部清洗簡單。
★ 有較強抗磁干擾和振動能力、性能可靠、壽命長
★ 下限流速低,測量范圍寬，
★ 現(xiàn)場顯示型液晶屏顯示清晰直觀，功耗低，3V鋰電池供電可連續(xù)運行5年以上，
★ 耐腐蝕，適用于酸堿溶液
注意事項:
選型
渦輪流量計正確選型才能保證渦輪流量計更好的使用。選用什么種類的渦輪流量計應根據(jù)被測流體介質的物理性質和化學性質來決定?使渦輪流量計的通徑、流量范圍、襯里材料、電極材料和輸出電流等都能適應被測流體的性質和流量測量的要求。
1、精密功能檢查
精度等級和功能根據(jù)測量要求和使用場合選擇儀表精 度等級，做到經濟合算。比如用于貿易結算、產品交接和能源計量的場合，應該選擇精度等級高些，如1.0級、0.5級，或者更高等級; 用于過程控制的場合，根據(jù)控制要求選擇不 同精度等級;有些僅僅是檢測一下過程流量，無需做精確控制和計量的場合，可以選擇精度等級稍低的，如1.5級、2.5級，甚至 4.0級，這時可以選用價格低廉的插入式渦輪流量計。
2、可測量的介質
測量介質流速、儀表量程與口徑 測量一般的介質時，渦輪流量計的滿度 流量可以在測量介質流速0.5—12m/s范圍內 選用，范圍比較寬。選擇儀表規(guī)格(口徑)不一 定與工藝管道相同，應視測量流量范圍是否 在流速范圍內確定，即當管道流速偏低，不能滿足流量儀表要求時或者在此流速下測量準 確度不能保證時，需要縮小儀表口徑，從而高管內流速，得到滿意測量結果。
安裝
為了確保渦輪流量計的測量準確,必須正確地選擇安裝位置和方法
對直管段的要求：流量計必須水平安裝在管道上（管道傾斜在5以內），安裝時流量計軸線應與管道軸線同心，流向要一致。 流量計上游管道長度應有不小于2D的等徑直管段，如果安裝場所充許建議上游直管段為20D、下游為5D。
對配管的要求：流量計安裝點的上下游配管的內徑與流量計內徑相同。
對旁通管的要求：為了保證流量計檢修時不影響介質的正常使用，在流量計的前后管道上應安裝切斷閥門（截止閥），同時應設置旁通管道。流量控制閥要安裝在流量計的下游，流量計使用時上游所裝的截止閥必須全開，避免上游部分的流體產生不穩(wěn)流現(xiàn)象。
對外部環(huán)境的要求：流量計最好安裝在室內，必須要安裝在室外時，一定要采用防曬、防雨.防雷措施，以免影響使用壽命。
對介質中含有雜質的要求：為了保證流量計的使用壽命，應在流量計的直管段前安裝過濾器。
安裝場所：流量計應安裝在便于維修，無強電磁干擾與熱輻射的場所
對安裝焊接的要求：用戶另配一對標準法蘭焊在前后管道上。不允許帶流量計焊接！ 安裝流量計前應嚴格清除管道中焊渣等臟物，最好用等徑的管道（或旁通管）代替流量計進行吹掃管道。以確保在使用過程中流量計不受損壞。 安裝流量計時，法蘭間的密封墊片不能凹入管道內。
流量計接地的要求：流量計應可靠接地，不能與強電系統(tǒng)地線共用。
對于防爆型產品的要求：為了儀表安全正常使用，應復核防爆型流量計的使用環(huán)境是否與用戶防爆要求規(guī)定相符，且安裝使用過程中，應嚴格遵守國家防爆型產品使用要求，用戶不得自行更改防爆系統(tǒng)的連接方式，不得隨意打開儀表。 選型在規(guī)定的流量范圍內，防止超速運行，以保證獲得理想準確度和保證正常使用壽命。 安裝流量計前應清理管道內雜物：碎片、焊渣、石塊、粉塵等推薦在上游安裝5微米篩孔的過濾器用于阻擋液滴和沙粒。 流量計投運時應緩慢地先開啟前閥門，后開啟后閥門，防止瞬間氣流沖擊而損害渦輪。 加潤滑油應按告示牌操作，加油的次數(shù)依氣質潔凈程度而定，通常每年2-3次。由于試壓、吹掃管道或排氣造成渦輪超速運轉，以及渦輪在反向流中運轉都會可能使流量計損壞。 流量計運行時不允許隨意打開前.后蓋，更動內部有關參數(shù)，否則將影響流量計的正常運行。 小心安裝墊片，確保沒有突出物進入管道，以防止干擾正常的流量測量。 流量計在標定時要在流量計取壓口上采集壓力。
誤差原因:
(1)渦輪流量計應慎用有些易結晶化工物料在溫度正常的狀況下能正常丈量，由于保送流體的導管都有良好的伴熱保溫，在保溫工作時不會結晶，但是渦輪流量計傳感器的丈量管難以施行伴熱保溫，因而，流體流過丈量管時易因降溫而惹起內壁結上一層固體。由于改用其他原理的流量計丈量也同樣存在結晶問題，所以在無其他更好辦法的狀況下，可選用丈量管長度十分短的一種“環(huán)形”(oring)渦輪傳感器，并將流量計的上游管道伴熱保溫予以強化。在管道銜接問題上，流量傳感器拆裝需便當，一旦結晶時能便當?shù)夭鹣戮S護。
(2)管內液體未充溢由于背壓缺乏或流量傳感器裝置位置不良，致使其丈量管內液體未能充溢，毛病現(xiàn)象因不充溢水平和活動情況有不同表現(xiàn)。若少量氣體在水管管道中呈分層流或波狀流，毛病現(xiàn)象表現(xiàn)為誤差增加，即流量丈量值與實踐值不符;若活動是氣泡流或塞狀流，毛病現(xiàn)象除丈量值與實踐值不符外，還會因氣相霎時遮蓋電極外表而呈現(xiàn)輸出晃動;若程度管道分層活動中流通截面積氣相局部增大，即液體未滿管水平增大，也會呈現(xiàn)輸出晃動，若液體未滿管狀況較嚴重，致使液面在電極以下，則會呈現(xiàn)輸出超滿度現(xiàn)象。
(3)渦輪流量計的液體中含有固相液體中含有粉狀、顆粒或纖維等固體，可能產生的問題有;
①漿液噪聲;
②電極外表玷污;
③導電堆積層或絕緣堆積層掩蓋電極或襯里;
④襯里被磨損或被堆積物掩蓋，流通截面積減少。
渦輪流量計傳感器保養(yǎng)知識
渦輪流量計廣泛用于石油、化工、冶金、科研等領域的計量、控制系統(tǒng)。配備有衛(wèi)生接頭的渦輪流量傳感器可以應用于制藥、食品等行業(yè)。智能一體化渦輪流量計結構為防爆設計，可以顯示流量總量，瞬時流量和流量滿度百分比。電池采用長效鋰電池， 單功能積算表電池使用壽命可達5年以上，多功能顯示表電池使用壽命也可達到12個月以上。
一體化表頭可以顯示的流量單位眾多，有立方米，加侖，升，標準立方米，標準升等，可以設定固定壓力、溫度參數(shù)對氣體進行補償，對壓力和溫度參數(shù)變化不大的場合，可使用該儀表進行固定補償積算。
渦輪流量計傳感器部分的維護保養(yǎng)要注意以下幾點：
1、在傳感器安裝前，用口吹或手撥葉輪，使其快速旋轉觀察有無顯示，當有顯示時再安裝傳感器。若無顯示，應檢查有關各部分，排除故障。
2、使用時，應保持被測介質的清潔，不含纖維和顆粒等雜質。
3、渦輪流量傳感器在開始使用時，應先將傳感器內緩慢的充滿介質，然后再開啟出口閥門(閥門應安裝在流量計后端)，嚴禁傳感器處于無介質狀態(tài)時受到高速流體的沖擊。
4、渦輪流量傳感器的維護周期一般為半年。檢修清洗時，請注意勿損傷測量腔內的零件，特別是葉輪。裝配時請看好導向件及葉輪的位置關系。
5、渦輪流量傳感器不用時，應清洗內部介質，吹干后且在傳感器兩端加上防護套，防止塵垢進入，然后置于干燥處保存。
6、渦輪流量計配用的過濾器應定期清洗，不用時應清洗內部的介質，同傳感器一樣，加防塵套，置于干燥處保存。
工作原理
渦輪流量計的工作原理 ：流體流經傳感器殼體，由于葉輪的葉片與流向有一定的角度，流體的沖力使葉片具有轉動力矩，克服摩擦力矩和流體阻力之后葉片旋轉，在力矩平衡后轉速穩(wěn)定，在一定的條件下，轉速與流速成正比，由于葉片有導磁性，它處于信號檢測器（由永久磁鋼和線圈組成）的磁場中，旋轉的葉片切割磁力線，周期性的改變著線圈的磁通量，從而使線圈兩端感應出電
脈沖信號，此信號經過放大器的放大整形，形成有一定幅度的連續(xù)的矩形脈沖波，可遠傳至顯示儀表，顯示出流體的瞬時流量和累計量。在一定的流量范圍內，脈沖頻率f與流經傳感器的流體的瞬時流量Q成正比，流量方程為：Q=3600×f/k
式中：
f——脈沖頻率[Hz]；
k——傳感器的儀表系數(shù)[1/m]，由校驗單給出。若以[1/L]為單位Q=3.6×f/k
Q——流體的瞬時流量（工作狀態(tài)下）[m3/h]；
3600——換算系數(shù)。
每臺傳感器的儀表系數(shù)由制造廠填寫在檢定證書中，k值設入配套的顯示儀表中，便可顯示出瞬時流量和累積總量。
組成:
渦輪流量計屬于速度式流量計，也叫葉輪式流量計。葉輪式流量計是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系，通過測量葉輪的轉速來反映通過管道的流體體積流量大小，是流量儀表中比較成熟的高準確度儀表之一。渦輪流量計一般由下列典型五個部分組成：
1．表體
表體的材料一般為鋼或者是鑄鐵，其兩端為法蘭連接。小口徑表也有采用螺紋接口方式。
2．測量的組件
渦輪上有經過精密加工的葉片，它與一套減速齒輪和軸承一起構成測量組件，支攆渦輪的兩個高精度不銹鋼永久自潤滑軸承保證該組件有較長的使用壽命。渦輪流量計亦可選用外部潤滑油泵潤滑軸承，但注意不能過量。
3．計數(shù)器
計數(shù)器面板上有以下重要信息：
(1)最大工作溫度及壓力：
（2)計量及最小和最大流量等級
（3）產品型號及編號
（4）防爆等級和標志
（5）低頻或高頻脈沖所對應流體的當量以及接線方式。
4．整流器
整流器用以使流體流過渦輪流量計時處于規(guī)則狀態(tài)，從而消除擾動對計量無利影響。高計量精準度。
5．磁耦合傳動的裝置
該裝置將處于大氣環(huán)境中的計數(shù)器部分與被測量氣體分離開來，并將測量組件的轉動傳遞給計數(shù)器。
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