高精度液體渦輪流量計概述

渦輪流量計是速度式流量儀表中的一種，也叫葉輪式流量計，以動量矩守恒原理為基礎(chǔ)。

渦輪流量計的結(jié)構(gòu)見圖，流體在管道中流動時沖擊渦輪葉片，使渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪的旋轉(zhuǎn)速度隨流量的變化而變化，*后從渦輪的轉(zhuǎn)數(shù)求算出流量值，在二次儀表上進(jìn)行計數(shù)和顯示，可反映出瞬時流量和累積流量（或稱總量），也可轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號進(jìn)行遠(yuǎn)傳。此外，傳感器輸出的脈沖頻率信號可以單獨(dú)與計算機(jī)配套使用，由計算機(jī)代替流量顯示儀表實(shí)現(xiàn)密度或溫度、壓力補(bǔ)償，顯示流體體積流量或質(zhì)量流量。是目前流量儀表中比較成熟的高準(zhǔn)確度儀表之一。

高精度液體渦輪流量計部件組成

通常渦輪流量計由整流器、儀表管段、傳感器和前置放大器構(gòu)成。

整流器是為了消除或減少流動中的漩渦流、偏心流等各種非軸對稱流和脈動流而設(shè)置于流量計前端管道中的裝置。

儀表管段是指包括整流器、上下游直管段以及流量計在內(nèi)的配管部分。

傳感器是把轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成電信號的裝置。通常把渦輪流量計中感知流體流速的渦輪及其組合（包括前后導(dǎo)流架、軸承、殼體及前置放大器）統(tǒng)稱為渦輪流量傳感器。

前置放大器是為了傳送傳感器的電信號而對其進(jìn)行放大、整形，從而得到輸出信號的裝置。將輸出信號的信號處理、轉(zhuǎn)換部分稱為二次儀表或顯示儀表。

高精度液體渦輪流量計工作原理

流體通過傳感器殼體時，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(zhuǎn)動力矩，克服摩擦力矩和流體阻力之后葉片旋轉(zhuǎn)，在力矩平衡后轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，在一定的條件下，轉(zhuǎn)速與流速成正比，由于葉片有導(dǎo)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(zhuǎn)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(yīng)出電脈沖信號，此信號經(jīng)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，可傳至顯示儀表，顯示出流體的瞬時流量或累積流量。

在一定的流量范圍內(nèi)，脈沖頻率 f 與流經(jīng)傳感器的流體的瞬時流量 Q 成正比，流量方程為： 

式中 qv —— 流體的瞬時流量（工作狀態(tài)下）m3/h ；

f —— 脈沖頻率，Hz； 

K —— 傳感器的儀表系數(shù) m-3 ，由校驗(yàn)單給出。 

每臺傳感器的儀表系數(shù)由我公司填寫在檢定**中，K 值設(shè)入配套的顯示儀表中，便可顯示出瞬時流量和累積總量。

高精度液體渦輪流量計產(chǎn)品特點(diǎn)與材質(zhì)

本公司產(chǎn)品的各項(xiàng)零部件均采用高精度的數(shù)控機(jī)床加工成型，具有一致性好，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于同類國標(biāo)要求。

傳感器閥體采用國標(biāo) 304 不銹鋼制作，法蘭采用 HG20593-2009、PN16 標(biāo)準(zhǔn)；

前后導(dǎo)向支架選用 304 不銹鋼精密鑄造成型，表面光潔度高，對流體通過時阻力小，與閥體緊密配合，在大流量通過時無噪聲。

軸承選用高品質(zhì)硬質(zhì)合金軸承，耐磨蝕、耐腐蝕、壽命高。

葉輪選用高導(dǎo)磁不銹鋼材料，整體式設(shè)計，經(jīng)過高精密加工中心的一道道精雕細(xì)琢，品質(zhì)優(yōu)良，從而保證了整機(jī)的性能要求。

二次儀表選用國內(nèi)知名廠家的產(chǎn)品，以確保整機(jī)在使用中的穩(wěn)定性和精準(zhǔn)性。

高精度液體渦輪流量計適用場合

我公司研制生產(chǎn)的 LWGY 型渦輪流量計是在吸收國內(nèi)外流量儀表的先進(jìn)技術(shù)并結(jié)合實(shí)際使用情況加以優(yōu)化設(shè)計而成的新一代渦輪流量計，廣泛應(yīng)用于測量封閉管道中與不銹鋼 1Cr18Ni9Ti、2Gr13、剛玉 Al2O3和硬質(zhì)合金不起腐蝕作用，且無纖維、顆粒等雜質(zhì)，工作溫度下運(yùn)動粘度小于 5*10-6m2/s 的液體，對于運(yùn)動粘度大于 5*10-6m2/s 的液體，可對流量計進(jìn)行實(shí)液標(biāo)定后使用。若與具有特殊功能的顯示儀表配套，還可以實(shí)現(xiàn)定量控制、超量報警等功能，是流量計量和節(jié)能的理想儀表。與相應(yīng)的流量積算儀表、現(xiàn)場顯示表等配套可用于測量液體的流量和總量。它被廣泛用于石油、化工、冶金、科研、國防、計量等領(lǐng)域的計量、控制系統(tǒng)。

如用戶需用特殊形式的傳感器，可協(xié)商訂貨，需防爆型傳感器時，在訂貨中加以說明。

高精度液體渦輪流量計規(guī)格代號與儀表參數(shù)

1 規(guī)格代號的表示方法 

LWGY 型渦輪流量傳感器型號和規(guī)格代號表：

2 儀表參數(shù) 

傳感器的公稱通徑、流量范圍、流體溫度、公稱壓力、環(huán)境溫度、相對濕度、*大壓力損失表：

高精度液體渦輪流量計產(chǎn)品特點(diǎn)

本公司生產(chǎn)的渦輪流量計主要有以下特點(diǎn)： 

1 優(yōu)點(diǎn)

①準(zhǔn)確度高。渦輪流量計的測量精度一般為±0.25%R～±0.5%R，高精度型可達(dá)±0.15%R。在線性流量范圍內(nèi)，即使流量有所變化也不會降低累積準(zhǔn)確度。

②測量范圍寬。*大和*小線性流量比通常為 6:1～10:1，有的大口徑流量計甚至可達(dá) 40:1，故適宜流量大幅度變化的場合。

③重復(fù)性好。短期重復(fù)性可達(dá) 0.05%～0.2%，由于具有良好的重復(fù)性，因此在貿(mào)易結(jié)算中是優(yōu)先選用的流量計。

④壓力損失小。流通能力大（同樣口徑可通過的流量大）。

⑤耐高壓。由于外形簡單并且采用磁電感應(yīng)結(jié)構(gòu)，儀表殼體上無需開孔，容易實(shí)現(xiàn)耐高壓設(shè)計，可用于高壓液流的測量。

⑥數(shù)字信號輸出。傳感器輸出的是與流量成正比的脈沖頻率信號（即數(shù)字信號），易于遠(yuǎn)傳，因此適用于總量及瞬時流量的計量與控制，信號的抗干擾能力也較強(qiáng)。獲得的信號頻率高，信號分辨率強(qiáng)。

⑦安裝維修方便。結(jié)構(gòu)簡單輕巧，安裝維護(hù)方便。因?yàn)闊o滯留部分，內(nèi)部清洗簡單。如發(fā)生故障，并不影響管道內(nèi)流體的輸送。

⑧適用范圍廣?；旧蠟閳A筒形設(shè)計，容易適應(yīng)高溫、高壓的要求和低溫流體的測量；

⑨耐腐蝕。傳感器采用國標(biāo)不銹鋼抗腐蝕材料制作，耐腐蝕性能好。

2 局限性

①不能長期保持校準(zhǔn)特性，需定期校驗(yàn)。對于貿(mào)易儲運(yùn)等有高準(zhǔn)確度測量要求的，*好配備現(xiàn)場校驗(yàn)設(shè)備，可定期校驗(yàn)以保持其特性。

②不太適宜高黏度型介質(zhì)。對黏度變化反應(yīng)敏感。介質(zhì)黏度增大使流量計測量下限值提高，范圍度縮小，線性度變差。

③儀表受來流流速分布畸變和旋轉(zhuǎn)流影響較大，傳感器上下游所需直管段較長，如安裝空間受限制，可加裝流動調(diào)制器（整流器）以縮短直管段長度。

④對被測介質(zhì)清潔度要求較高。

高精度液體渦輪流量計外形尺寸參數(shù)

高精度液體渦輪流量計安裝方法

渦輪流量傳感器的安裝布置簡圖如圖。

渦輪流量計在出廠時將流量傳感器、檢測部件、流量顯示儀表等組件分開包裝，在現(xiàn)場安裝的步驟如下：

①檢查傳感器、檢測部件、流量顯示儀表的出廠編號（或儀表系數(shù)）是否一致，切不可將不同出廠編號（或儀表系數(shù)）的組件混合安裝，以免影響測量準(zhǔn)確度。

②按安裝要求將傳感器組件裝在管路上。

③用螺紋連接方式將檢測部件固定在傳感器組件上。

④在傳感器殼體上安裝流量顯示儀表組件（整體安裝），或?qū)⒘髁匡@示儀表安裝在傳感器附件的管路上。

高精度液體渦輪流量計的安裝

1.在安裝渦輪流量傳感器時，必須保證滿管安裝，即管道中充滿流體。否則流量測量會受到影響，導(dǎo)致測量誤差。水平安裝時如圖示意安裝，垂直時如圖示意安裝。

2.若流量傳感器安裝位置位于管線的低點(diǎn)，為防止流體中雜質(zhì)沉淀滯留，應(yīng)在其后的管線安裝排放閥，定期排放沉淀雜質(zhì)。

3.流量計一般水平安裝，要垂直安裝時需在訂貨時說明。

4.流量傳感器不應(yīng)裝在水平管線的*高點(diǎn)，以免管線內(nèi)聚集的氣體（如停流時混入空氣）停留在流量傳感器處不易排出而影響測量。正確安裝參見圖的方式。

5.傳感器的安裝方式根據(jù)規(guī)格不同，采用螺紋或者法蘭安裝。嚴(yán)禁在流量計殼體上進(jìn)行焊接。焊接時必須將流量計拆離管線。

6.安裝流量計前應(yīng)將管道內(nèi)的雜物、焊渣、粉塵清理干凈。

7.在需要連續(xù)運(yùn)行不能停流的場合，為了檢修時不致影響流體的正常輸送，建議在流量傳感器的安裝處，按圖設(shè)置旁通管路和可靠的截止閥，測量時應(yīng)保證旁通管路無泄漏。

8.流量計安裝時，其上、下游應(yīng)根據(jù)使用說明書的要求配置相應(yīng)長度的直管段。傳感器上游端至少有 20 倍公稱通徑長度的直管段，下游端應(yīng)不少于 5 倍公稱通徑長度的直管段。

9.為保證流量計的使用壽命，必須安裝過濾器。對于不能停流的，應(yīng)并聯(lián)安裝兩套過濾器，輪流清除雜質(zhì)，或選用自動清洗型過濾器。

10.安裝時注意流體方向，不得反向安裝。

11.需要安裝流量調(diào)節(jié)閥的場合，調(diào)節(jié)閥應(yīng)安裝在流量計的下游處，以減少來自上游的流量干擾，利于流量的調(diào)節(jié)穩(wěn)定。上游側(cè)的截止閥測量時應(yīng)全開，且這些閥門都不得產(chǎn)生振動和向外泄漏。壓力表可裝在上下游進(jìn)出口處，溫度計應(yīng)裝在下游 5DN 處。對于可能產(chǎn)生逆向流的管線應(yīng)加裝止回閥以防止流體反向流動。

12.流量傳感器露天安裝時，請做好遮陽和防雨淋措施。

13.流量計外殼設(shè)有接地端子，應(yīng)可靠接地，但不得與強(qiáng)電系統(tǒng)地線共用。

14.現(xiàn)場安裝、維護(hù)必須遵守“有爆炸性氣體時勿開蓋”的警告語，并在開蓋前關(guān)掉外電源。

15.拆裝流量計時，對磁感應(yīng)部分不能碰撞。

16.投入運(yùn)行前先進(jìn)行儀表系數(shù)的設(shè)定。仔細(xì)檢查，確保儀表接線無誤，接地良好，方可送電。

17.渦輪流量計所安裝的管道不得對其施加任何應(yīng)力。

18.進(jìn)行管道耐壓試驗(yàn)時，渦輪流量計不得安裝在管道上。

19.流量計顯示儀表應(yīng)可以轉(zhuǎn)動一定角度。

高精度液體渦輪流量計連接管道的安裝

流量計連接管道的安裝情況對流量計的測量準(zhǔn)確度影響很大。

安裝配管的要求：

①流速分布不均和管內(nèi)二次流的存在是影響渦輪流量計測量準(zhǔn)確度的重要因素。渦輪流量計對上、下游直管段有一定要求。在工業(yè)測量上，一般要求上游 20D，下游 5D 的直管長度。為消除二次流動，*好在上游端加裝整流器。這樣可使流量計的測量準(zhǔn)確度達(dá)到標(biāo)定時的準(zhǔn)確度等級。

②保證通過流量計的液體是單相流，即不能混有空氣或者蒸氣，如有則需加裝消氣器。對于易氣化的液體，在流量計下游必須保證一定背壓。該背壓的大小可取*大流量下流量傳感器壓降的二倍加上*高溫度下被測液體蒸氣壓的 1.2 倍。

③管道內(nèi)安裝過濾器保證流體的清潔。

④消氣器和過濾器的消氣口和排污口要通向安全的場所。

⑤與流量計相連接的前后管道的內(nèi)徑應(yīng)與流量計口徑一致。管道和流量計連接處不許有凸出物伸入管道內(nèi),以免改變通道截面和流量計進(jìn)口流場分布，并要求管道中心河流量計中心一致。流量計上游直管段長度 L 與管道內(nèi)徑 D 的比值應(yīng)滿足式 6-1 的要求：

式中

K—漩渦速度比，取決于流量計上游局部阻流件的類型；

f—管道內(nèi)壁摩擦系數(shù)，流動處于紊流狀態(tài)時一般可取 0.0175。

K 值與上游直管段長度見表 6-1：

若上游局部阻流件狀況不明確，一般推薦上游直管段長度應(yīng)不小于 20D，下游直管段長度不小于5D。當(dāng)上游直管段不能滿足要求時，應(yīng)在流量計和阻流件之間安裝流動調(diào)整器。

高精度液體渦輪流量計的使用

渦輪流量計*適合用于測量潔凈的、低黏度的單相流體，如水、輕油、石油溶劑、酸、堿、液氧、液 氮、液氫等相關(guān)液體。請按以下要求正確使用渦輪流量計以延長使用壽命，降低維護(hù)費(fèi)用。

1、使用前請檢查所用流量計的流量范圍與實(shí)際工作的流量范圍是否吻合。即使用時的*小流量不得低于該口徑允許測量的*小流量，使用時的*大流量不得高于該口徑允許測量的*大流量。從測量準(zhǔn)確度和使用壽命兩方面考慮，一般認(rèn)為在斷續(xù)使用的情況下（日運(yùn)行 8 小時以下），按實(shí)際使用時的*大流量的 1.3 倍選擇傳感器口徑；連續(xù)使用的場合（日均大于 8 小時），按實(shí)際使用時的*大流量的 1.4 倍選擇傳感器口徑；在惡劣工況條件下使用（如易汽化的液體、含微小顆粒的液體等），則使用時的*大流量應(yīng)該為該口徑允測*大流量的 40%。如果傳感器口徑與流程管道通徑不一致時，則應(yīng)以異徑接管和等徑直管改裝管道。

一般情況下，傳感器流量范圍下限附近誤差稍大，通常將實(shí)際*小流量的 0.8 倍作為選用傳感器流量范圍下限值，并保證有一定的余量。

2、使用前應(yīng)檢查渦輪流量計上游管道內(nèi)是否清潔，特別要注意管道內(nèi)的異物，如焊渣等。

3、渦輪流量計投入運(yùn)行時，對未安裝旁路管道的流量傳感器，應(yīng)先以中等開度開啟流量計上游閥，然后緩慢開啟下游閥。以較小的流量運(yùn)行一段時間（約 10 分鐘），然后全開上游閥，再開大下游閥開度，調(diào)節(jié)到所需正常流量。

4、對于安裝了旁通管路的流量計，先全開旁通管路閥門，先以中等開度開啟流量計上游閥，再緩慢開啟下游閥，關(guān)小旁通閥開度，使儀表以較小的流量運(yùn)行一段時間。然后全開上游閥，全關(guān)旁路閥（必須保證旁路閥無泄漏），*后調(diào)節(jié)下游閥開度到所需的流量。

5、對于低溫和高溫流體，在流通前要排凈管道中的水分，流通時先以很小流量運(yùn)行 15 分鐘，再逐漸上升到正常流量。停流時也要緩慢進(jìn)行，使管道溫度和環(huán)境溫度逐漸接近。

6、啟閉閥門應(yīng)盡可能平緩，如采用自動控制閥門的啟閉，*好采用“兩段開啟，兩段關(guān)閉”的方式，以防止流體突然沖擊葉輪甚至發(fā)生水錘現(xiàn)象損壞葉輪。

7、當(dāng)管道壓力不高時，應(yīng)檢查流量計下游壓力。一般在投入運(yùn)行初期，觀察*大流量時流量計下游的壓力是否大于 Pmin，以防止產(chǎn)生氣穴。其中：

Pmin = 2△P+1.25Pv

式中

△P—流量計*大流量時的壓力損失；

Pv—被測流體*高使用溫度時的蒸氣壓。

8、正確使用流量計的儀表系數(shù)。渦輪流量計的儀表系數(shù) K 由我公司填寫在給客戶的合格證上，謹(jǐn)防丟失。渦輪流量計長期使用后因軸承磨損等原因，儀表系數(shù) K 會發(fā)生變化，應(yīng)定期現(xiàn)場或離線檢定。若測量誤差超過范圍，應(yīng)及時調(diào)換傳感器，并按新的儀表系數(shù)重新設(shè)定顯示儀表。

9、要定期清掃管線，清管時所有流體的流向、流量、壓力、溫度等均應(yīng)符合渦輪流量計的規(guī)定。

10、選型應(yīng)在規(guī)定的流量范圍內(nèi)，防止超速運(yùn)行，以獲得理想的準(zhǔn)確度和保證正常使用壽命。禁止超流量長時間運(yùn)轉(zhuǎn)，否則會損壞機(jī)芯。

11、流量計在運(yùn)行時不允許打開后蓋或更動內(nèi)部有關(guān)參數(shù)，不得隨意松開流量計的固定部分，否則會影響流量計的正常運(yùn)行。如要打開后蓋，請在開蓋前關(guān)掉外電源。

12、保證過濾器的通暢。過濾器若被雜物堵塞，流量計入口、出口處的壓力表讀數(shù)差將增大，需及時清除，不然堵塞會嚴(yán)重降低流量。定期排放消氣器中從液體逸出的氣體。流量計從管道上拆下暫時不用時，應(yīng)用輕質(zhì)油清洗干凈，并在兩端加蓋防護(hù)，以防銹蝕或雜質(zhì)進(jìn)入儀表內(nèi)部。

13、在多雨雪季節(jié)，應(yīng)對流量計的顯示儀表進(jìn)行保護(hù)。

14、定期檢查維護(hù)流量計和其外接輔助設(shè)備，一旦發(fā)現(xiàn)異常及時采取措施排除，以保證整套儀表正常工作。

15、應(yīng)加強(qiáng)對現(xiàn)場操作人員的技能培訓(xùn)，降低人為對流量計的損壞。