渦輪流量計(jì)的結(jié)構(gòu)與選型

發(fā)布時(shí)間:2024-04-02
渦輪式流量計(jì)屬于典型的速度式流量計(jì),它以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工零部件少、重量輕、維修方便、流通能力大(同樣口徑可通過的流量大)和可適應(yīng)高參數(shù)(高溫、高壓和低溫)等特點(diǎn),同時(shí)具有良好的重復(fù)性、度,在各行業(yè)中被廣泛應(yīng)用。
一、原理與結(jié)構(gòu)
當(dāng)被測(cè)氣體流過傳感器時(shí),在流體作用下,葉輪受力旋轉(zhuǎn)。我們可以寫出渦輪在瞬間的靜態(tài)方程:
ω為渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度;q為氣體流經(jīng)變送器的體積流量。
由此可見,渦輪的轉(zhuǎn)速與管道平均流速成正比。葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)周期性的改變磁電轉(zhuǎn)換器的磁阻值再經(jīng)磁電轉(zhuǎn)換裝置轉(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。實(shí)用流量方程為:
qv=f/k
式中:qv為體積流量,m3/s;f 流量計(jì)輸出信號(hào)的頻率,hz;k為流量計(jì)的儀表系數(shù)。
儀表系數(shù)k由流量標(biāo)準(zhǔn)裝置校驗(yàn)得出,是根據(jù)輸入(流量)和輸出(頻率脈沖信號(hào))而確定的轉(zhuǎn)換系數(shù),便于實(shí)際應(yīng)用。但要注意,儀表系數(shù)是有條件的,其校驗(yàn)條件是參考條件,如果使用時(shí)偏離此條件,系數(shù)也將發(fā)生變化。
一臺(tái)渦輪流量計(jì)主要由表體、導(dǎo)向體(導(dǎo)流器)、葉輪、軸、軸承及信號(hào)檢測(cè)器和顯示儀表組成。在傳感器進(jìn)出口裝有導(dǎo)向體,它對(duì)流體起導(dǎo)向整流以及支撐葉輪的作用,通常也選用不導(dǎo)磁不銹鋼或硬鋁材料制作。其結(jié)構(gòu)形式很多,可以抗流體流動(dòng)的嚴(yán)重干擾。渦輪亦稱葉輪,是傳感器的檢測(cè)元件,它由高導(dǎo)磁性材料制成。葉輪由支架中軸承支撐,與表體同軸,其葉片數(shù)視口徑大小而定。葉輪幾何形狀及尺寸對(duì)傳感器性能有較大影響,要根據(jù)流體性質(zhì)、流量范圍、使用要求等設(shè)計(jì)。葉輪的動(dòng)平衡很重要,直接影響儀表性能和使用壽命。信號(hào)檢測(cè)器國(guó)內(nèi)常用變磁阻式由*磁鋼、導(dǎo)磁棒(鐵芯),線圈等組成。*磁鋼對(duì)葉片有吸引力,產(chǎn)生磁阻力矩,小口徑傳感器在小流量時(shí),磁阻力在諸阻力矩中成為主要項(xiàng)。為此,將*磁鋼分為大小兩種規(guī)格,小口徑配小規(guī)格以降低磁阻力矩。
二、渦輪流量計(jì)的選型
選用渦輪流量計(jì)主要是看中其良好的重復(fù)性、度。氣體渦輪式市場(chǎng)為±0.5%r和±l%r,國(guó)內(nèi)為±1%r和±1.5%r,度除與本身產(chǎn)品質(zhì)量有關(guān)外,還與使用條件密切相關(guān)。若縮小范同度可提高度,特別是作為標(biāo)準(zhǔn)表法流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì),若定點(diǎn)使用,度可大為提高。在實(shí)際選型中,應(yīng)該從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)考慮,例如:大口徑輸氣管線的貿(mào)易結(jié)算儀表,經(jīng)濟(jì)上關(guān)系重大,在儀表上多投入是合算的。至于輸送量不大或作為過程控制、內(nèi)部考核用只需中等精度水平即可,切忌盲目追求高精度。對(duì)于易燃易爆氣體的測(cè)量,對(duì)有防爆要求十分嚴(yán)格的,應(yīng)對(duì)儀表生產(chǎn)廠家核查防爆等級(jí)及批準(zhǔn)文號(hào)等。需要顯示標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)體積流量要選配壓力、溫度傳感器。并且現(xiàn)在大部分廠家的產(chǎn)品都可與上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信,為網(wǎng)絡(luò)化管理提供了基礎(chǔ)。
渦輪流量計(jì)的流量范圍的選擇對(duì)其度及使用期限有較大的影響。一般在工作時(shí)zui大流量相應(yīng)的轉(zhuǎn)速不宜過高。使用狀況分連續(xù)工作和間歇工作兩種,連續(xù)工作是指每天工作時(shí)間超過8小時(shí),間歇工作是每天工作時(shí)間少于8小時(shí)。對(duì)于連續(xù)工作zui大流量應(yīng)選在儀表上限流量的較低處,而間歇工作可選在較高處。一般連續(xù)工作是將實(shí)際zui大流量乘以1.4作為流量范圍的上限流量,而間歇工作則乘以1.3。對(duì)于流速偏低的工藝管道,zui小流量成為選擇儀表口徑首先要考慮的問題,通常以實(shí)際zui小流量乘以0.8作為流量范圍的下限流量,使其留有一定的余量。若配有分段線性化功能的顯示儀,在傳感器流量下限值不能滿足實(shí)際zui小流量時(shí),應(yīng)要求生產(chǎn)廠在實(shí)際zui小流量及其附近進(jìn)行流量校驗(yàn)。將測(cè)得的儀表系數(shù)輸入顯示儀,這樣就能既降低儀表的流量下限值,還能保持測(cè)量的度。
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