渦輪流量計(jì)產(chǎn)品分析
一．渦輪變送器的工作原理
渦輪流量計(jì)由渦輪、軸承、前置放大器、顯示儀表組成。
被測(cè)流體沖擊渦輪葉片，使渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪的轉(zhuǎn)速隨流量的變化而變化，即流量大，渦輪的轉(zhuǎn)速也大，再經(jīng)磁電轉(zhuǎn)換裝置把渦輪的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為相應(yīng)頻率的電脈沖，經(jīng)前置放大器放大后，送入顯示儀表進(jìn)行計(jì)數(shù)和顯示，根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)和累計(jì)脈沖數(shù)即可求出瞬時(shí)流量和累積流量。
渦輪變送器的工作原理是當(dāng)流體沿著管道的軸線(xiàn)方向流動(dòng)，并沖擊渦輪葉片時(shí)，便有與流量qv 、流速v和流體密度ρ乘積成比例的力作用在葉片上，推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)。在渦輪旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，葉片周期性地切割電磁鐵產(chǎn)生的磁力線(xiàn)，改變線(xiàn)圈的磁通量。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，在線(xiàn)圈內(nèi)將感應(yīng)出脈動(dòng)的電勢(shì)信號(hào)，此脈動(dòng)信號(hào)的頻率與被測(cè)流體的流量成正比。
渦輪變送器輸出的脈沖信號(hào)，經(jīng)前置于放大器放大后，送入顯示儀表，就可以實(shí)現(xiàn)流量的測(cè)量。
二。渦輪流量計(jì)的選型
（1）流量計(jì)本體選區(qū)用316不銹鋼材料以防腐，如是防爆區(qū)還必須是防爆結(jié)果。
（2）軸承一般有炭化鎢，聚四氟乙烯，碳石墨三種規(guī)格：碳化鎢的精度zui高，它作為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)件；聚四氟乙烯，碳石墨能防腐，一般在化工場(chǎng)所優(yōu)先考慮。軸承的壽命流速的平方成正反比，故流速的在zui大流速的1/3速度比較好。
（3）感應(yīng)探頭是檢測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)體的運(yùn)動(dòng)并把它轉(zhuǎn)化為脈沖數(shù)字電信號(hào)，它電磁線(xiàn)圈電壓輸出值接近正弦曲線(xiàn)，脈沖信號(hào)的頻率范圍隨測(cè)量的流量大小成線(xiàn)性變化，典型的范圍為10:1，25:1
和100:1三種規(guī)格。電磁線(xiàn)圈的電阻一般小于2000ω，大于該值可能損壞。
a.技術(shù)性能：表1
儀表口徑及連接方式
4、6、10、15、20、25、32、40采用螺紋連接
（15、20、25、32、40）50、65、80、100、125、150、200采用法蘭連接
精度等級(jí)
±1%r、±0.5%r
量程比
1:10；1:15；1:20
儀表材質(zhì)
304不銹鋼、316（l）不銹鋼等
被測(cè)介質(zhì)溫度（℃）
-20～＋120℃
環(huán)境條件
溫度－10～+55℃，相對(duì)濕度5%～90%，大氣壓力86～106kpa
輸出信號(hào)
脈沖頻率信號(hào)，低電平≤0.8v 高電平≥8v
供電電源
+12vdc 、+24vdc（可選）
信號(hào)傳輸線(xiàn)
stvpv3×0.3（三線(xiàn)制）
傳輸距離
≤1000m
信號(hào)線(xiàn)接口
豪斯曼接頭
防爆等級(jí)
非防爆產(chǎn)品
防護(hù)等級(jí)
ip65
b.渦輪流量計(jì)選型測(cè)量范圍及工作壓力：表2
儀表口徑（mm）
正常流量范圍（m3/h）
擴(kuò)展流量范圍（m3/h）
常規(guī)耐受壓力（mpa）
特制耐壓等級(jí)（mpa）（法蘭連接方式）
dn 4
0.04～0.25
0.04～0.4
6.3
12、16、25
dn 6
0.1～0.6
0.06～0.6
6.3
12、16、25
dn 10
0.2～1.2
0.15～1.5
6.3
12、16、25
dn 15
0.6～6
0.4～8
6.3、2.5（法蘭）
4.0、6.3、12、16、25
dn 20
0.8～8
0.45～9
6.3、2.5（法蘭）
4.0、6.3、12、16、25
dn 25
1～10
0.5～10
6.3、2.5（法蘭）
4.0、6.3、12、16、25
dn 32
1.5～15
0.8～15
6.3、2.5（法蘭）
4.0、6.3、12、16、25
dn 40
2～20
1～20
6.3、2.5（法蘭）
4.0、6.3、12、16、25
dn 50
4～40
2～40
2.5
4.0、6.3、12、16、25
dn 65
7～70
4～70
2.5
4.0、6.3、12、16、25
dn 80
10～100
5～100
2.5
4.0、6.3、12、16、25
dn 100
20～200
10～200
2.5
4.0、6.3、12、16、25
dn 125
25～250
13～250
1.6
2.5、4.0、6.3、12、16
dn 150
30～300
15～300
1.6
2.5、4.0、6.3、12、16
dn 2, 00
80～800
40～800
1.6
2.5、4.0、6.3、12、16
c、儀表選型
表3
型 號(hào)
說(shuō) 明
lwgy─
□
/□
/□
/□
/□
/□
/□
公
稱(chēng)
通
徑
4
4mm，標(biāo)準(zhǔn)量程0.04～0.25m3/h，寬量程為0.04～0.4m3/h
6
6mm，標(biāo)準(zhǔn)量程0.1～0.6m3/h，寬量輪為0.06～0.6m3/h
10
10mm，標(biāo)準(zhǔn)量程0.2～1.2m3/h，寬量程為0.15～1.5m3/h
15
15mm，標(biāo)準(zhǔn)量程0.6～6m3/h寬量程為0.4～8m3/h
20
20mm，標(biāo)準(zhǔn)量程0.8～8m3/h，寬量程為0.4～8m3/h
25
25mm，標(biāo)準(zhǔn)量程1～10m3/h，寬量程為0.5～10m3/h
32
32mm，標(biāo)準(zhǔn)量程1.5～15m3/h，寬量程為0.8～15m3/h
40
40mm，標(biāo)準(zhǔn)量程2～20m3/h，寬量程為1～20m3/h
50
50mm，標(biāo)準(zhǔn)量程4～40m3/h，寬量程為2～40m3/h
65
65mm，標(biāo)準(zhǔn)量程7～70m3/h，寬量程為4～70m3/h
80
80mm，標(biāo)準(zhǔn)量程10～100m3/h，寬量程為5～100m3/h
100
100mm，標(biāo)準(zhǔn)量程20～200m3/h，寬量程為10～200m3/h
125
125mm，標(biāo)準(zhǔn)量程25～250m3/h，寬量程為13～250m3/h
150
150mm，標(biāo)準(zhǔn)量程30～300m3/h，寬量程為15～300m3/h
200
200mm，標(biāo)準(zhǔn)量程80～800m3/h，寬量程為40～800m3/h
類(lèi) 型
n
+12v供電，脈沖輸出，高電平≥8v低電平≤0.8v
精度等級(jí)
05
精度0.5級(jí)
10
精度1.0級(jí)
渦 輪
類(lèi) 型
w
寬量程渦輪
s
標(biāo)準(zhǔn)渦輪
材 質(zhì)
s
304不銹鋼
l
316（l）不銹鋼
防 爆
n
無(wú)標(biāo)記，為非防爆型
壓力等級(jí)
hl 常規(guī) （參照表b）
hh 高壓 （參照表b）
注：dn15～dn40常規(guī)為螺紋連接，如希望采用法蘭連接，請(qǐng)?jiān)?ldquo;公稱(chēng)通徑”后加“（fl）”
例如，選用一臺(tái)法蘭連接式非防爆型渦輪流量計(jì)測(cè)量水，需要脈沖信號(hào)輸出，管道為dn40，要求精度0.5級(jí)，304不銹鋼材質(zhì)，儀表耐壓16mpa測(cè)量范圍為標(biāo)準(zhǔn)量程，其產(chǎn)品型號(hào)應(yīng)為：lwgy-40 /05/s/s/n/hh16
三。渦輪流量計(jì)的安裝
（1）變送器的電源線(xiàn)采用金屬屏蔽線(xiàn)，接地要良好可靠。電源為直流24v，650ω阻抗。
（2）變送器應(yīng)水平安裝，避免垂直安裝，并保證其前后有適應(yīng)的直管段，一般前10d，后5d。
（3）保證流體的流動(dòng)方向與儀表外殼的箭頭方向一致，不得裝反。
（4）被測(cè)介質(zhì)對(duì)渦輪不能有腐蝕，特別是軸承處，否則應(yīng)采取措施。
（5）注意對(duì)磁感應(yīng)部分不能碰撞。
四.渦輪流量計(jì)的組態(tài)與校正
標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)定方法是十點(diǎn)水標(biāo)定法，但黏度不同標(biāo)定的值不同，故通常要做黏度標(biāo)定曲線(xiàn)。
五。渦輪流量計(jì)的顯示儀表
顯示儀表的任務(wù)是將單位時(shí)間輸出脈沖數(shù)和輸出脈沖總數(shù)轉(zhuǎn)換成瞬流量和總流量，并顯示出來(lái)。
由前放大器輸出的脈沖信號(hào)，其幅值、波形都是不規(guī)則的，在進(jìn)入顯示儀表后，先需經(jīng)整形電路整形成為有規(guī)則 的具有一定幅值的矩形電脈沖信號(hào)民，再經(jīng)過(guò)頻率/電流轉(zhuǎn)換電路，將頻率信號(hào)變?yōu)橄鄳?yīng)的電流信號(hào)（4～20ma）再轉(zhuǎn)換能瞬時(shí)流量值，總量由轉(zhuǎn)換及積算電路得到。有的顯示儀表就地顯示，有的送dcs顯示。
六。注意事項(xiàng)
（1）安裝位置
傳感器應(yīng)安裝在便于維修，管道無(wú)振動(dòng)、無(wú)強(qiáng)電磁干擾與熱輻射影響的場(chǎng)所。渦輪流量計(jì)的典型安裝管路系統(tǒng)如圖9所示。圖中各部分的配置可視被測(cè)對(duì)象情況而定，并不一定全部都需要。渦輪流量計(jì)對(duì)管道內(nèi)流速分布畸變及旋轉(zhuǎn)流是敏感的，進(jìn)入傳感器應(yīng)為充分發(fā)展管流，因此要根據(jù)傳感器上游側(cè)阻流件類(lèi)型配備必要的直管段或流動(dòng)調(diào)整器，如表5所示。若上游側(cè)阻流件情況不明確，一般推薦上游直管段長(zhǎng)度不小于20d，下游直管段長(zhǎng)度不小于5d，如安裝空間不能滿(mǎn)足上述要求，可在阻流件與傳感器之間安裝流動(dòng)調(diào)整器。傳感器安裝在室外時(shí)，應(yīng)有避直射陽(yáng)光和防雨淋的措施。 上游側(cè)阻流件類(lèi)型
單個(gè)90o彎頭
在同一平面上的兩個(gè)90o彎頭
在不同平面上的兩個(gè)90o彎頭
同心漸縮管
全開(kāi)閥門(mén)
半開(kāi)閥門(mén)
下游側(cè)長(zhǎng)度
l/dn
20
25
40
15
20
50
5
（2）連接管道的安裝要求
水平安裝的傳感器要求管道不應(yīng)有目測(cè)可覺(jué)察的傾斜（一般在5°以?xún)?nèi)），垂直安裝的傳感器管道垂直度偏差亦應(yīng)小于5°。
需連續(xù)運(yùn)行不能停流的場(chǎng)所，應(yīng)裝旁通管和可靠的截止閥（見(jiàn)圖9），測(cè)量時(shí)要確保旁通管無(wú)泄漏。
在新鋪設(shè)管道裝傳感器的位置先介入一段短管代替?zhèn)鞲衅?，待?ldquo;掃線(xiàn)”工作完畢確認(rèn)管道內(nèi)清掃干凈后，再正式接入傳感器。由于忽視此項(xiàng)工作，掃線(xiàn)損壞傳感器屢見(jiàn)不鮮。
若流體含雜質(zhì)，則應(yīng)在傳感器上游側(cè)裝過(guò)濾器，對(duì)于不能停流的，應(yīng)并聯(lián)安裝兩套過(guò)濾器輪流清除雜質(zhì)，或選用自動(dòng)清洗型過(guò)濾器。若被測(cè)液體含有氣體，則應(yīng)在傳感器上游側(cè)裝消氣器。過(guò)濾器和消氣器的排污口和消氣口要通向安全的場(chǎng)所。
若傳感器安裝位置處于管線(xiàn)的低點(diǎn)，為防止流體中雜質(zhì)沉淀滯留，應(yīng)在其后的管線(xiàn)裝排放閥，定期排放沉淀雜質(zhì)。
被測(cè)流體若為易氣化的液體，為防止發(fā)生氣穴，影響測(cè)量度和使用期限，傳感器的出口端壓力應(yīng)高于公式5計(jì)算的zui低壓力pmin
pmin=2△p+1.25pv pa 公式5
式中 pmin——zui低壓力，pa；
△p——傳感器zui大流量時(shí)壓力損失，pa；
pv——被測(cè)液體zui高使用溫度時(shí)飽和蒸汽壓，pa。
流量調(diào)節(jié)閥應(yīng)裝在傳感器下游，上游側(cè)的截止閥測(cè)量時(shí)應(yīng)全開(kāi)，且這些閥門(mén)都不得產(chǎn)生振動(dòng)和向外泄漏。對(duì)于可能產(chǎn)生逆向流的流程應(yīng)加止回閥以防止流體反向流動(dòng)。
傳感器應(yīng)與管道同心，密封墊圈不得凸入管路。液體傳感器不應(yīng)裝在水平管線(xiàn)的zui高點(diǎn)，以免管線(xiàn)內(nèi)聚集的氣體（如停流時(shí)混入空氣）停留在傳感器處，不易排出而影像測(cè)量。
七.發(fā)展前景
經(jīng)過(guò)試驗(yàn)研究調(diào)查，如今，金湖立創(chuàng)自控設(shè)備有限公司的渦輪流量計(jì)主要技術(shù)指標(biāo)已達(dá)到流量所需要的精度，現(xiàn)代渦輪流量計(jì)在國(guó)外已有長(zhǎng)足的發(fā)展，美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)相繼產(chǎn)生了全機(jī)械帶壓力、溫度補(bǔ)償?shù)牡溳喠髁坑?jì),以及雙渦輪高精度的渦輪流量計(jì),這些產(chǎn)品進(jìn)人市場(chǎng),使渦輪流量計(jì)的前景更加廣闊。