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涡轮流量计工作原理及安装使用说明


文章日期:2017-07-20|阅读数:


摘 要:涡轮流量计是石油化工生产行业中应用***广泛的一种流量测量产品,本文对涡轮流量计的工作原理以及结构特点进行了阐述,并对涡轮流量计在工业生产使用中应注意的事项加以说明。

  涡轮流量计属于速度式流量计的常用种类,它是以动量矩守恒原理为基础的。由于它的准确度高、反应快、耐压高等特点,因而在诸多领域用来计量液体、气体和蒸汽的流量。如何用好涡轮流量计一直是许多用户非常关心的问题,因此了解涡轮流量计的工作原理、结构形式、涡轮流量计的优缺点以及工业生产中的正确合理安装使用对于用户来说是十分必要的。
 
1、涡轮流量计的工作原理:
   涡轮流量计的基本结构组成是叶轮、轴承、前置放大器、流量积算仪等。涡轮流量计的原理如图 1 所示。在流体管道中放有一个叶轮,两端用轴承固定。涡轮流量计测量流体的流量时,由于叶轮的旋转运动,使转速和流速成正比例,确定流体的流动速度,得到被测介质的流量数据。


  叶轮的转速通过流量计中的传感线圈来检测。当叶轮的叶片高速旋转的过程中,做切割磁力线的运行,在磁感应线圈内产生感应电流,形成一个脉冲电信号,传感线圈将此电脉冲信号送入前置放大器,对信号进行放大、整形,形成具有一定幅度的连续的矩形脉冲波,再将此脉冲波送入积算仪进行计算和输出,得到瞬时流量和累计流量的数值,涡轮流量计总体原理框用见图 2 所示。
图2  涡轮流量计总体原理框图

图2  涡轮流量计总体原理框图
2、涡轮流量计的结构形式:
  涡轮流量计主要由仪表壳体、导流器、叶轮、轴承、和信号检测放大器等部件组成。
 
2.1、仪表壳体:
 仪表壳体一般采用不导磁的不锈钢制成,直接与管道连接,流体流经其中。壳体是涡轮流量计的外壳,保证流量计的密闭,壳体必须承受一定的压力,将整个流量计的部件联系起来,形成一个整体的结构。
 
2.2、导流器:
  导流器通常也选用不导磁的不锈钢或硬铝材料制成,安装在传感器进出口处,对流体起着导向整流,保证叶轮的正常旋转,使测量的流体比较平稳,能够准确地反应流体的流量。
 
2.3、叶轮:
 叶轮是旋转部件,上安装有叶片,一般采用导磁不锈钢材料制成。叶轮受到管道中被测流体冲击而旋转,有良好的导磁性能,叶轮的运行状态直接影响到被测的结果。
 
2.4、轴和轴承:
 轴和轴承在涡轮流量计中,起到支撑的作用,能够将转动部件支撑起来,采用优质的材料制造而成,使其具有一定的强度,避免轴发生弯曲变形,保证轴承的润滑,更好地支撑流量计的轴,使转动部件能够正常转动起来,才能达到测量流量的目的。轴和轴承具有很好的耐磨性能。
 
2.5、信号检测放大器:
 信号检测放大器一般采用变磁阻式,它由磁钢导磁棒线圈等组成。它的作用是将叶轮的旋转情况转换为电讯号出书,由于叶轮的旋转和液体的流量成正比例关系,因此,信号检测放大器,将输入的电讯号进行整流、滤波后,输出到显示系统,得到被测介质的流量数值。

3、涡轮流量计的优缺点:
 
涡轮流量计在工业生产使用中有很多优点,综合起来一般有以下几种:
 
3.1、结构简单,适用范围广:
 涡街流量计结构比较简单,安装及维护保养方便,流体流通的顺畅,能够用于各种介质的流量测量,如气体、液体、蒸汽等。
 
3.2、重复性好:
 涡轮流量计的重复性能突出,测量的精准程度高,在进行贸易结算时,涡流流量计是***佳的选择。
 
3.3、计量的度高:
  涡轮流量计进行计量时,能够达到较高的精度等级,减少测量的误差,保证精准的计量效果。
 
(1)输出脉冲频率信号,可获得很高的频率信号,信号分辨力强;无零点漂移,抗干扰能力强,使用总量计量可与计算机连接。
 
(2)涡轮流量计可以进行高压的测量,在压力较高的条件下,能够正常对流量进行计量,得到精准的流量数据。
 
(3)涡流流量计可以用于制备各种传感器,如可以进行低温传感器、井下设备的传感器以及混砂专用的传感器等。
 
  同样涡轮流量计也存在一定的缺点和不足,归纳起来,有以下几种:
 (1)长期使用涡轮流量计,为了达到度,必须进行校验,才能正确使用。
 
(2)不能用于测量脉动的流体,对混相液流的测量效果不佳,,测量结果的精准度变差。
 
(3)气体流量计对密度敏感性强,而液体流量计对黏度的变化影响大。
 
(4)涡轮流量计测量时,流速的变化影响到测量结果,旋转的流动状态也会导致测量结果不准确。
 
(5)如果被测介质不清洁,会影响测量结果,通过安装过滤器除去杂质,再进行测量,增加了设备的投入量,导致流量测量的成本增大。
 
(6)小口径的流量测量仪表的流量,受到被测物性的影响非常大。
 
4、涡轮流量计的安装要求及使用:
 涡轮流量计的安装要求比较高,安装环境较为苛刻,要想使涡轮流量计安全有效的运行,保证测量准确,那么就必须正确的选择涡轮流量计的安装位置以及安装形式,这样才能避免和减少误差和故障的出现。主要包括一下几个方面:
 
1)涡轮流量计不能在强磁场与强电场以及热辐射环境安装,负责将会产生很大的干扰从而影响其测量精度
 
2)涡轮流量计应该水平安装,尽量不要垂直安装,在安装时前后管道法兰要水平,流量计轴线要与管道轴线同心,并且流向要一致。要保证其前后有一定的直管段,一般上游直管段为 10 倍公称直径,下游直管段为 5 倍公称直径。同时流量计安装点的上下游配管的内径要与流量计内径一致。
 
3)在涡轮流量计安装前,流体管道要清扫,在被测流体介质不洁净时,管道还要加装过滤器,这样能减少对轴承的磨损,并防止叶轮被卡住。不允许将过滤器和流量计直接相连,防止损坏流量计。
 
4)在对涡轮流量计进行检修时,只需要切换流程,通过旁接管线将流体导出,合理控制涡轮流量计的上下游流程,因此,流量计检修时,对流体没有影响,能够正常的通过。
 
5)涡轮流量计的电源线应采用金属屏蔽线,同时接地要良好可靠,不能与强电系统地线共用。
 
6)涡轮流量计在安装以及拆卸时要保护好流量计的磁感应部件,不能有任何碰撞。
 
5、结束语:
   随着自动化科技水平的不断进步,智能化仪器仪表越来越受到重视,人们在工业生产中也越来越用到更多的智能仪表。涡轮流量计自诊断功能被引入流量计中,使得流量仪表不仅仅是简单的测量仪表,更多地是为了系统维护的目的。同时在涡轮流量计中加入了先进的现场总线通讯技术,使得生产人员能够远程实时获取生产现场的流量数据和历史数据。总之,涡轮流量计具有压力损失小、测量范围广、结构简单、维修方便、购置价格低廉,维修保养的费用小,测量流量的范围宽等优点,因而在石油,化工,冶金,城市燃气管网等行业中具有广泛的使用价值。


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