液體渦輪流量計(jì)在測(cè)量純水時(shí)的應(yīng)用

純水介質(zhì)流量測(cè)量方法和儀表的種類繁多，分類方法也很多。液體渦輪流量計(jì)是一種速度式流量計(jì)，主要用于測(cè)量液體流量。它采用多葉片的轉(zhuǎn)子（渦輪）感受流體平均流速，從而推導(dǎo)出流量或總量的儀表。它由傳感器和智能顯示儀兩部分組成，也可做成整體式。因?yàn)闇u輪流量計(jì)具有精度高、重復(fù)性好、 抗干擾能力強(qiáng)、 測(cè)量范圍度寬、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，不僅被廣泛地應(yīng)用于源水和供水系統(tǒng)凈水流量的測(cè)量中，而且在石油、有機(jī)液體、無(wú)機(jī)液、液化氣、天然氣和低溫流體等測(cè)量對(duì)象中也獲得廣泛應(yīng)用。

1.液體渦輪流量計(jì)的工作原理

渦輪流量計(jì)的工作原理圖見(jiàn)圖1。在管道中心安放個(gè)渦輪，兩端由軸承支撐，當(dāng)流體通過(guò)管道時(shí)，沖擊渦輪葉片，對(duì)渦輪產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力矩，使渦輪克服摩擦力矩和流體阻力矩而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。在一定的流量范圍內(nèi)，對(duì)一定的流體介質(zhì)粘度，渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度與流體流速成正比。由此，流體流速可通過(guò)渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度得到，從而可以計(jì)算得到通過(guò)管道的流體流量。

渦輪的轉(zhuǎn)速通過(guò)裝在機(jī)殼外的傳感線圈來(lái)檢測(cè)。當(dāng)渦輪葉片切割由殼體內(nèi)磁鋼產(chǎn)生的磁力線時(shí)，就會(huì)引起傳感線圈中的磁通變化。傳感線圈將檢測(cè)到的磁通周期變化信號(hào)送人前置放大器，對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、整形，產(chǎn)生與流速成正比的脈沖信號(hào)，送人單位換算與流量積算電路得到并顯示累積流量值；同時(shí)亦將脈沖信號(hào)送人頻率電流轉(zhuǎn)換電路，將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電流量，進(jìn)而指示瞬時(shí)流量值。

2.渦輪流量計(jì)的構(gòu)造

由于流量是一個(gè)動(dòng)態(tài)量，所以流量測(cè)量是一項(xiàng)復(fù)雜的技術(shù)。

流體從機(jī)殼的進(jìn)口流入，通過(guò)支架將一對(duì)軸承固定在管中心軸線上，渦輪安裝在軸承上。 在渦輪上下游的支架上裝有呈輻射形的整流板，以對(duì)流體 起導(dǎo)向作用，以避免流體自旋而改變對(duì)渦輪葉片的作用角度。在渦輪上方機(jī)殼外部裝有傳感線圈，接收磁通變化信號(hào)。

2.1渦輪

渦輪由導(dǎo)磁不銹鋼材料制成，裝有螺旋狀葉片。葉片數(shù)量根據(jù)直徑變化而不同，2-24片不等。 為了使渦輪對(duì)流速有很好的響應(yīng)，要求質(zhì)量盡可能小。

2.2 軸承

渦輪的軸承一般采用滑動(dòng)配合的硬質(zhì)合金軸承，要求耐磨性能好。由于流體通過(guò)渦輪時(shí)會(huì)對(duì)渦輪產(chǎn)生一個(gè)軸向推力，使軸承的摩擦轉(zhuǎn)矩增大，加速鈾承磨損，為了消除軸向力，需在結(jié)構(gòu)上采取水力平衡措施，這方法的原理見(jiàn)圖2所示。

2.3 前置放大瞿

前置放大器由磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器與放大整形電路兩部分組成，示意圖見(jiàn)圖3所示。

磁電轉(zhuǎn)換器國(guó)內(nèi)一般采用磁阻式，它由磁鋼及外部纏繞的感應(yīng)線圈組成。當(dāng)流體通過(guò)使葉輪旋轉(zhuǎn)的，葉片在磁鋼正下方時(shí)磁阻*小，兩葉片空隙在磁鋼下方時(shí)磁阻*大，渦輪旅轉(zhuǎn)，不斷地改變磁路的磁通量，使線圈中產(chǎn)生變化的感應(yīng)電勢(shì)，送入放大整形電路，變成脈沖信號(hào)。

2.4 信號(hào)接收與顯示

信號(hào)接收與顯示器內(nèi)系數(shù)校正器、加法器和頻 率轉(zhuǎn)換器等組成，其作用是將從前置放大器送來(lái)的 脈沖信號(hào)變換成累積流量和瞬時(shí)流量并顯示。

3渦輪流量計(jì)的特點(diǎn)

3.1 準(zhǔn)確度高

渦輪流量計(jì)的準(zhǔn)確度在0.5%-1.5%左右。在線性流量范圍內(nèi)，即使流量發(fā)生變化，累積流量準(zhǔn)確度也不會(huì)降低。并且在短時(shí)間內(nèi)，渦輪流量計(jì)的再現(xiàn)性可達(dá)0.05%.

3.2 量程比寬

渦輪流量計(jì)的量程比可達(dá)8-10。在同樣口徑下，渦輪流量計(jì)的*大流量值大于很多其它流量計(jì)。

3.3 適應(yīng)性強(qiáng)

渦輪流量計(jì)可以做成封閉結(jié)構(gòu)，其轉(zhuǎn)速信號(hào)是非接觸測(cè)量，所以容易實(shí)現(xiàn)耐高壓設(shè)計(jì)。

3.4 數(shù)字信號(hào)輸出

渦輪流量計(jì)輸出為與流量成正比的脈沖數(shù)字信號(hào)。它具有在傳輸過(guò)程中準(zhǔn)確度不降低、易于累積、易千送人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。

4 渦輪流量計(jì)的安裝使用

要想充分發(fā)揮渦輪流量計(jì)的特點(diǎn)，在流量計(jì)的 安裝使用上還必須在以下幾方面加以充分注意．

4.1 被測(cè)介質(zhì)

從被測(cè)流體來(lái)說(shuō)，包括氣體、液體和混合流 體，是三種具有不同物理特性的流體。從測(cè)量流體流量條件來(lái)說(shuō)，也是多種多樣的，如測(cè)量時(shí)溫度可以從高溫到極低溫，測(cè)量時(shí)的壓力可以從高壓到低壓。被測(cè)流量的大小可以從微小流量到大流量。被測(cè)流體的流動(dòng)狀態(tài)可以是層流、 紊流等等。此外，就液體而言，還存在粘度大小不同等情況。

渦輪流量計(jì)所測(cè)得的液體，一般是低粘度的、低腐蝕性的液體。 雖然目前已經(jīng)有用于各種介質(zhì)測(cè)量的渦輪流量計(jì)，但對(duì)高溫、高粘度、強(qiáng)腐蝕介質(zhì)的測(cè)量仍需仔細(xì)考慮，采取相應(yīng)的措施。

4.2安裝配管要求

流量計(jì)的安裝情況對(duì)流量計(jì)的測(cè)量準(zhǔn)確度影響很大。

流速分布不均和管內(nèi)二次流的存在是影響渦輪 流量計(jì)測(cè)量準(zhǔn)確度的重要因素。所以，渦輪流量計(jì)對(duì)上、下游直管段有一定要求。對(duì)于工業(yè)測(cè)量，一般要求上游20D,下游5D的直管長(zhǎng)度。為消除二次流動(dòng)，*好在上游端加裝整流器。若上游端能保證有20D左右的直管段，并加裝整流器，可使流量計(jì)的測(cè)量準(zhǔn)確度達(dá)到標(biāo)定時(shí)的準(zhǔn)確度等級(jí)。

渦輪流量計(jì)對(duì)流體的清潔度有較高要求，在流量計(jì)前須安裝過(guò)濾器來(lái)保證流體的清潔。過(guò)濾器可采用漏斗型的，其本身清潔度，可測(cè)其兩端的差壓變化得到。