渦輪和渦街流量計的對比

渦輪流量計的結構實物圖

渦輪流量計傳感器結構圖

信號放大器的工作原理

切割磁力線在葉片上產生感應電勢，耦合到線圈上產生信號，經放大后輸出。

渦輪流量計工作原理

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的矩形脈沖波,可遠傳至顯示儀表,顯示出流體的瞬時流量或總量。 

優點：

• 精度高:液體0.15%~0.5%,氣體1%~1.5%

• 重復性好:0.05%~0.2%;

• 量程比寬:10~50:1;

• 脈沖信號輸出,抗干擾能力強;

• 耐壓高、壓力損失小、反應速度快;

缺點：

• 軸承與軸之間的摩擦導致磨損，使儀表的準確度下降；

• 要求被檢測介質潔凈，減少對軸承的磨損，并防止渦輪被卡住，應在變送器前加過濾裝置；

• 流量計受來流流速分布畸變和旋轉流的影響較大，不適于脈動流和混相流的測量；

• 小口徑（DN50以下）儀表的流量特性受物質性影響嚴重，故小口徑的儀表性能難以提高；

• 難以長期保持較準確性，需要定期檢查。

• 除特殊設計渦輪流量傳感器應水平安裝;

• 渦輪上游和下游直管段長度應分別大于10D和5D;

• 流體流動方向應和傳感器上的箭頭指向一致;

• 在傳感器上游安裝過濾器避免流體中雜質的影響;

• 測量易氣化液體,應安裝消氣器;

• 流體不能充滿管路時,應安裝背壓管;

• 調節閥、溫度計、壓力計等應安裝在渦輪下游; 

• 為檢修方便、應設置旁路管道。

安裝條件及位置

      安裝管路系統

渦輪流量計是一種精密流量測量儀表，與相應的流量積算儀表配套可用于測量液體的流量總量，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。

按照應用領域不同簡要分析如下：

1. 作為流量量值傳遞的“標準器”。由于其精度高（0.15%),測量穩定性好,（重復性0.02%-0.05%)，

2. 因此渦輪流量計經常作為流量標準裝置的標準表使用。

3. 中海油大口徑水流量標準裝置選用DN40、DN50、DN80、DN100、DN150、DN200口徑0.2級渦輪流量計作為標準表。

4.  航空航天燃料計量。如火箭發動機液氫、液氧燃料的計量，航天一院101所在火箭發動機測試過程中用量較大。飛機燃料航空煤油的計量。航空工業602所，中國直升機設計研究所、609所是比較大的用戶。

5. 飛機和航天器液壓系統中液壓油的計量。如紅油、藍油。飛行器及大型機械潤滑油的計量。

6. 制藥行業。藥液罐裝通常采用渦輪流量計進行計量。如天士力集團。

7. 化工行業。化工生產過程中水、各種溶液、試劑、添加劑的計量經常采用渦輪流量計計量。

8. 某中石化項目，項目投標采用0.2級、0.5級、1.0級不同口徑的渦輪流量計共計3147臺。

9. 石油行業。測井、油品輸送、油品分析、化學藥品注入、生產用水、海水、公用系統的淡水、柴油、熱介質油等大量的液體介質也經常采用渦輪流量計進行計量。

   
   

定期拆洗，并檢查各部件；

• 注意軸和軸承磨損情況，并及時更換磨損了的軸和軸承；

• 注意每運行一年，應進行全面檢查、檢定儀表系數。

• 傳感器拆下不用時，應在清洗后兩端加保護套、妥善保存。

圖說渦輪流量計

故障一

顯示儀對流量信號和檢驗信號均無顯示。

 故障一原因 

1、電源未接通，給定電壓不對。 

2、顯示儀有故障。 

消除故障一方法

1、接通電源，按要求給定電壓。

2、檢修顯示儀表。

故障二 

顯示儀表對“檢驗”信號有顯示但對流量信號無顯示。

故障二原因

 1、傳感器與顯示儀間接線有誤； 

2、或有開路、短路、接觸不良等故障； 

3、放大器有故障或損壞；

4、轉換器線圈開路或短路；

5、葉輪被卡住； 

6、管道無流體流動或堵塞。

消除故障二的方法

1、對照傳感器與顯示儀表接線示意圖檢查接線的正確性和接線的質量。 

2、維修或更換放大器。 

3、維修或更換線圈。 

4、清洗傳感器及管道。

5、開通閥門或泵清洗管道。

故障三

顯示儀表工作不穩，計量不準確。

故障三原因

1、實際流量超出儀表計量范圍或不穩定。 

2、儀表系數K設置有誤。

3、傳感器內掛上纖維等雜物。

4、液體內有氣泡存在。

5、傳感器旁有較強的電磁場干擾。

6、傳感器軸承及軸嚴重磨損。

7、傳感器電纜屏蔽層或其他接地導線與線路地線斷開或接觸不良。 

消除故障三方法  

1、使被測流量與傳感器的測量范圍相適應并穩定流量。

2、使系數K設置正確。

3、清洗傳感器。

4、采取消氣措施消除氣泡。

5、盡量遠離干擾源或采取屏蔽。

6、更換“導向件”或“葉輪軸”。

7、對照傳感器與顯示儀表接線示意圖將線接好。

8、檢修顯示儀表。

渦街流量計=傳感器+轉換器

傳感器:

旋渦發生體(阻流體)、檢測元件、儀表表體

轉換器：

前置放大器、濾波整形電路、D/A轉換電路、輸出接口電路、端子、支架和防護罩

渦街流量計原理

流體流經阻擋體或者是特制的元件時，產生了流動振蕩，通過測定其振蕩頻率來反映通過的流量。

 渦街產生原理

當流體流動受到一個垂直于流動方向的非流線形柱體的阻礙時,柱體的下游兩側會發生明顯的旋渦,成為卡門渦列,渦列的形成與流體雷諾數有關。

優點：

1.渦街流量計結構簡單牢固，安裝維護方便。
2.適用流體種類多，如液體、氣體、蒸汽以及部分混相流體。
3. 無可動部件，可靠性高，長期運行十分可靠。
4.與差壓式、浮子式流量計比較，精確度較高，一般可達±1%R左右。
5.范圍寬度達10:1或20:1。
6.檢測傳感器不直接接觸介質，性能穩定，壽命長。
7.壓損小，約為孔板流量計的1/2~1/4。
8.輸出與流量成正比的脈沖信號，適用于總量計量，無零點遷移。
9.在一定雷諾數范圍內，輸出頻率信號不受流體物性(密度、黏度)和組分影響，儀表系數僅與旋渦發生體及管道的形狀尺寸有關，可以在一種典型介質中校驗而適用于各種介質。
10.可針對不同對象選用相應的旋渦檢測技術。

局限性：
1、不適合測量低于雷諾數的流體流量。
2、直管段要求較長。因為“渦街流量計”是一種速度式流量計，漩渦分離的穩定性受流速分布影響，故它對直管段有一定的要求。
3、儀表系數較低，與同類測量儀表相比。
4、多相流流體中缺乏應用經驗。

• 保證流量計滿管測量。

• 建議流量計豎直安裝，讓液體從下往上流過儀表。

• 流量計裝在整個系統的高壓區，保證一定的背壓。

• 保證流量計所需的前后直管段。

• 流量計應裝在泵的下游，閥的上游。

• 管道內徑必須略大于2mm以內，或等于流量計內徑。

• 注意測蒸汽時儀表的安裝。

進出口直管段要求總是參照連接法蘭

渦街流量計是在蒸汽的計量中應用得普遍的，渦街流量計測量蒸汽有三種應用方式：

種也是使用廣泛的，帶溫度和壓力補償型渦街流量計。這是一種間接式渦街質量流量計，實際使用過程中通過溫度和壓力的測量間接測算出密度，再與渦街流量計計量出的體積數相乘，可以算出質量。這是渦街流量計測量蒸汽的的一種形式。

第二種是：升力式渦街流量計，直接測量介質的質量。理論依據是：介質的質量流量大小與漩渦的強度有一定的比例關系，計算出漩渦強度大小，就可以直接算出介質的質量。日本橫河電機公司生產過這種流量計，但精度不太理想，市場使用率不高。

第三種差壓式渦街質量流量計，差壓信號+渦街流量計=差壓式渦街質量流量計。

差壓信號是發生體上、下游特定位置的兩個取壓孔間的壓力差。兩取壓孔的軸線應與發生體的軸線處在同一平面內。取壓孔的距離對差壓值的大小和穩定性有明顯影響。距離近，差壓信號大，但穩定性差；距離遠，則反之。

通過試驗，選擇合適的取壓孔位置是很重要的。和升力式渦街質量流量計相比，這種儀表更簡單，更容易實現。國內已有生產廠家投人開發，并取得發明，產品已在部分企業應用。

1.當液體中含有臟東西或氣泡時渦街的性能如何?

答：液體中含有臟東西或氣泡時: 渦街僅測量液相. 其結果體積測量誤差會很小 傳感器的安裝方向必須保證測量的是液相(氣泡: 傳感器頭朝下或側面垂直安裝;臟東西:側面安裝或頭朝上)。

2.輸入氣體密度時,渦街能測不同的氣體嗎?

答：是的,但氣體的成分, 溫度和壓力必須保持不變。

3.差壓儀表能校驗，如何檢查渦街?

答：渦街在安裝時不需標定:

渦街不易磨損, 特別是圓形檔體更是如此；

原始信號是數字的, 然后在線路板進行數字處理, 也就是說, 在線路板內無零漂。

4.是否有可能通過軟件功能來減小最小流量的測量?

答：不，渦街的最小流量測量是由其測量原理來決定的。在沒有漩渦時Prowirl 也不能測量，雖然如果漩渦太弱時可能通過改變放大功率來測量。

5.結垢/磨損/腐蝕會對測量產生什么影響?

答：檔體或管徑的幾何變化都會產生標定系數的漂移和儀表的線性度的惡化。

6.振動對測量值的影響?

答：如果在技術指標內(1g , 10-500 Hz) , 。

7.能用渦街來測量雙向流嗎? 如果不能, 為什么?

答：三角形狀設計的檔體是測量單向流的。因此我們的傳感器安裝在檔體后面, 此檔體產生漩渦。把檔體轉向就不會產生有規律的渦，因此, 就不能測量流體。

8.已知此流量計用于飽和蒸汽, 能用水來標定K-系數嗎?

答： 按照渦街原理, K-系數在很寬的雷諾數范圍內與流體無關. 用ApplicatorTM決定的管徑(最小, 正常和流量) 保證了在雷諾數的有效范圍內。獨立的測量協會(如國際儀表用戶協會) 證實K-系數與介質無關。

9.能用渦街測量流速嗎?

答：按照原理是可以的, 但你必須用“用戶特殊單位”功能. Prowirl 73 能直接顯示流速。

渦輪流量計 : 是一種速度式儀表，用于封閉管道中測量低粘度氣體的體積流量和總量。在石油，化工，冶金，城市燃氣管網等行業中具有廣泛的使用價值。

渦街流量計:主要用于工業管道介質流體的流量測量,如氣體、液體、蒸氣等多種介質。

渦輪流量計是采用多葉片的轉子(渦輪)感受流體平均流速，從而且推導出流量或總量的儀表。

渦街流量計是根據卡門渦街原理設計制造的。應用流體振蕩原理來測量流量的，流體在管道中經過渦街流量變送器時，在三角柱的旋渦發生體后上下交替產生正比于流速的兩列旋渦，旋渦的釋放頻率與流過旋渦發生體的流體平均速度及旋渦發生體的特征有關系。

渦輪是通過葉輪轉動切割磁感線來輸出信號 然后經過信號處理和輸出來得到的流量計量。

渦街是通過檢測卡門漩渦然后處理輸出信號得到的流量計量。