第六章 涡轮流量计

1、1涡轮流量计2内内 容容概 论工作原理 主要特点传感器结构安装涡轮流量计的管理和操作31.概论1、涡轮工作原理 它是由传感器和转换显示仪组成，传感器采用多叶片的转子感受流体的平均流速，从而推导出流量或总量。41.概论2、历史回顾 据称美国早在1886年即发布过第一个涡轮流量计的专利，1914年的专利认为涡轮流量计的流量与频率有关；美国的第一台涡轮流量计是在1938年开发的，它用于飞机上燃油的流量测量，只是直到二战后因喷气发动机和液体喷气燃料急需一种高精度、快速响应的流量计才使它获得真正的工业应用。如今，它已在石油、化工、科研、国防、计量各部门中获得广泛应用。51.概论3、涡轮流量计是速度流量计

2、的主要品种，并获得广泛使用 广泛应用于石油、有机液体、无机液、液化气、天然气、煤气和低温流体的测量等。在欧洲和美国涡轮是仅次于孔板流量计的天然气计量仪表，仅荷兰在天然气管线上就采用了2600多台各种尺寸，压力从0.8MPa到6.5MPa的气体涡轮，他们已成为优良的天然气流量计61.概论3、涡轮流量计是速度流量计的主要品种，并获得广泛使用（续上） 在国外液化石油气、成品油和轻质原油等的转运及集输站，大型原油输送管线的首末站都大量采用它进行贸易结算71.概论3、涡轮流量计是速度流量计的主要品种，并获得广泛使用（续上） 涡轮流量计作为最通用的流量计，其产品已发展为多品种、全系列、多规格批量生产的规模

3、81.概论 4、具有精度高的特点 在各种流量计中涡轮、容积式流量计和科氏质量流量计是三类重复性、精确度最佳的产品 91.概论 5、具有自身的独特特点 结构简单、加工零部件少、重量轻、维修方便、流通能力大（同样口径可通过的流量大）和可适应高参数（高温、高压和低温）等1011122.工作原理 流体流经传感器壳体，由于叶轮的叶片与流体的流向有一定的角度，流体的冲击力使叶片具有转动力矩，克服摩擦力矩，和流体阻力矩之后叶片旋转，在力矩平衡后转速稳定，在一定的条件下，转速与流速成正比，由于叶片具有导磁性，它处于信号检测器（由永久磁钢和线圈组成）的磁场中，旋转的叶片切割磁力线，周期性地改变着线圈的磁通量，从

4、而使线圈两端感应出电脉冲信号，此信号经放大器的放大整形，形成有一定幅度的连续的矩形波，可远传至显示仪表，显示出流体的体积流量或总量。在一定流量范围内，脉冲频率f 与流经传感器的流体的体积流量Q成正比。131414Flow Computer DivisionOperating Principle1515Flow Computer Division转子类型1624” has 170 buttons16Flow Computer Division转子类型172.工作原理 实用流量方程为 qv=f/K qm=qv 式中 qv,qm分别为体积流量，m3/s， 质量流量，kg/s； f流量计输出信号的频率

5、，Hz； K流量计的仪表系数，P/m3。18涡轮流量计特性曲线192.工作原理 流量计的仪表系数K ，P/m3。 流量计的仪表系数与流量（或管道雷诺数）的关系曲线如图所示。 传感器的仪表系数由流量校验装置校验得出，它完全不问传感器内部流体的流动机理，把传感器作为一个黑匣子，根据输入（流量）和输出（频率脉冲信号）确定其转换系数，它便于实际应用。203.主要特点3.1 高精确度 对于液体：一般为0.25R0.5R，高精度型可达0.15R； 对于气体：一般为1R1.5R，特殊专用型为0.5R1R。3.2 重复性好 短期重复性可达0.05-0.2。213.主要特点3.3 输出脉冲频率信号 适于总量计量

6、及与计算机连接，无零点漂移，抗干扰能力强3.4 可获得很高的频率信号（3-4kHz），信号分辨力强3.5 范围度宽，中大口径可达40：1-10：1，小口径为6：1或5：1。223.主要特点3.6结构紧凑轻巧，安装维护方便，流通能力大。3.7适用高压测量，仪表表体上不必开孔，易制成高压型仪表。3.8专用型传感器类型多3.9 可制成插入型3.10主要缺点是：难以长期保持校准特性，需要定期校验。3.11一般液体涡轮不适用于较高粘度介质 233.主要特点3.12流体物性（密度、粘度）对仪表特性有较大影响 3.13流量计受来流流速分布畸变和旋转流的影响较大 3.14不适于脉动流和混相流的测量 3.15对

7、被测介质的清洁度要求较高 3.16小口径（DN50以下）仪表的流量特性受物性影响严重，故小口径TUF的仪表性能难以提高244.传感器结构 传感器由表体、导向体（导流器）、叶轮、轴、轴承及信号检测器组成（见下图）。 2525Flow Computer Division结构26Flow Computer Division结构2727Flow Computer Division转子类型2824” has 170 buttons28Flow Computer Division转子类型29结构304.传感器结构314.传感器结构 4.1 表体 4.2 导向体 4.3 涡轮(叶轮) 4.4 轴与轴承 4.

8、5 信号检测器 324.传感器结构 4.1 表体 表体是传感器的主体部件，它起到承受被测流体的压力，固定安装检测部件，连接管道的作用。 334.传感器结构 4.2 导向体 在传感器进出口装有导向体，他对流体起导向整流以及支撑叶轮的作用，通常选用不导磁不锈钢或硬铝材料制作。344.传感器结构 4.3 涡轮(叶轮) 是传感器的检测元件，它由高导磁性材料制成。 叶轮有直板叶片、螺旋叶片和丁字形叶片等几种，也可用嵌有许多导磁体的多孔护罩环来增加一定数量叶片涡轮旋转的频率，叶轮由支架中轴承支撑，与表体同轴，其叶片数视口径大小而定。叶轮几何形状及尺寸对传感器性能有较大影响，要根据流体性质、流量范围、使用要

9、求等设计，叶轮的动平衡很重要，直接影响仪表性能和使用寿命。354.传感器结构 4.4 轴与轴承 轴与轴承 它支撑叶轮旋转，需有足够的刚度、强度和硬度、耐磨性、耐腐蚀性等 它决定着传感器的可靠性和使用期限。364.传感器结构 4.5 信号检测器 由永久磁钢、导磁棒（铁芯）、线圈等组成。375. 安装5.1、基本要求5.1.1、在安装前，应当检查涡轮流量计以确信没有由运输引起的损坏以及所有附件完整无缺。5.1.2、撕去流量计进出口法兰的粘贴纸，按流量计上标明的流动方向安装5.1.3 、建议水平安装，计数器向上385. 安装5.1、基本要求5.1.4、介质气应当干燥没有灰尘和杂质5.1.5、对新的系

10、统，建议临时安装一个过滤网或锥形罩来保护流量计5.1.6、站场扫线时，应将流量计拆除，以短管代替，扫线作业完成后按装流量计5.1.7、投产前流量计应进行试压395. 安装5.1、基本要求5.1.8、传感器应安装在便于维修，管道无振动、无强电磁干扰与热辐射影响的场所。5.1.9、进入传感器应为充分发展管流 对管道内流速分布畸变及旋转流是敏感，因此要根据传感器上游侧阻流件类型配备必要的直管段或流动调整器405. 安装5.1、基本要求5.1.10、若上游侧阻流件情况不明确，一般推荐上游直管段长度不小于20D，下游直管段长度不小于5D，如安装空间不能满足上述要求，可在阻流件与传感器之间安装流动调整器5

11、.1.11、传感器安装在室外时，应有避直射阳光和防雨淋的措施41直管段425. 安装5.2、安装管道配置有螺纹连接和法兰连接两种安装形式。 气体涡轮流量传感器安装管路配置图435. 安装5.2、安装管道配置 过滤器：将流体中的各中杂质（如颗粒、纤维、铁磁性质）过滤掉，不使之进入传感器内，以保证传感器内零件（特别是滚动轴承）不损坏，测量准确 整直（流）器：以消除偏流，旋转流，涡流等对测量精确度的影响。445. 安装5.3、安装、使用条件5.3.1、传感器应水平安装，流体流动方向应与壳体上的流向标志方向相同。上、下游侧应分别有不少于20D 和5D 的直管段，否则应在上下游侧分别安装整流器5.3.2

12、、当流体中含有杂质时，应加装过滤器，过滤网目数根据流体杂质情况而定，一般为2050 目 455. 安装5.3、安装、使用条件5.3.3、根据实际情况，允许传感器通径与主管线通径不同，必须采用同心扩张管和收缩管。5.3.4、传感器是精密机械类仪表，由于叶轮旋转速度高，流速的突然变化易损坏叶轮，所以应将调节阀门装在传感器下游，缓解调节流量，严禁猛开猛关，以防止冲击现象的发生465. 安装5.3、安装、使用条件5.3.5、外界电磁场干扰和机械震动都应小到忽略不计的程度5.3.6、传感器上的涡轮放大器（包括防爆型和普通型）应采用直流电源供电，分别为12V或+24V 两种，可由显示仪表供给，也可以单独供

13、给 475. 安装5.4、使用和调整5.4.1、传感器直接输出的是脉冲信号，而用户需要的是体积总量或体积流量，可通过传感器的仪表系数K 和显示仪表的拨码开关，倍乘开关转换成用户需要的体积单位。5.4.2、在传感器安装前，先与显示仪表或示波器接好连线，通电源，用嘴吹使叶轮旋转（旋转时不应有不规则的杂音），观察有无显示，当有显示时，再安装传感器。否则，应检查有关各部分，排除故障。486. 涡轮流量计的管理和操作6.1、试运前的检查工作6.1.1、保证设计要求安装的设备、仪表及附属设备、备件齐全，型号规格正确 6.1.2、保证安装完全符合设计和使用说明书的要求，完全满足流量计正常操作的需要。 6.1

14、.3、检查施工安装中的各种记录496. 涡轮流量计的管理和操作6.1、试运前的检查工作6.1.4、检查安装满足直管段的要求6.1.5、流量计与管道连接处无凸出部分 6.1.6、流量计与直管段最好在工作台上进行严格测试后，安装在管路上。安装时防止硬撬、硬蹩等做法6.1.6、旁通能确保关闭506. 涡轮流量计的管理和操作6.1、试运前的检查工作6.1.6、涡轮过载，使涡轮轴承使用寿命缩短，因此在下游适当处安装限流装置6.1.7、温度计套管安装在下游。测量流体压力的取压口应设置在变送气直管段进、出口处。 6.1.8、限制变送气与显示仪表间传输线的长度516. 涡轮流量计的管理和操作6.1、试运前的检

15、查工作6.1.9、信号传输线采用屏蔽和绝缘保护层的信号电缆。传输电缆的屏蔽只在一点接地，以防止形成接地回路。6.1.10、尽可能采用一条完整的传输电缆。当有接头时，必须用绝缘带缠绕接头处，保证屏蔽的连续性。526. 涡轮流量计的管理和操作6.1、试运前的检查工作6.1.11、备用传输电缆和运行的传输线在同一条导管里时，两者应在同一点上屏蔽接地。6.1.12、要注意显示仪表装置地点的环境是否适宜，如应考虑湿度的允许范围，以及防腐蚀、防霉、防风雨、防爆和便于维护等。536. 涡轮流量计的管理和操作6.2、确定仪表常数的调试6.2.1、涡轮安装的位置不同，轴承的摩阻不同，引起仪表系数的变化6.2.2

16、、在使用现场的具体安装条件下，流体通过涡轮流量计的流态与制造厂在校验时流态肯定不会一样，仪表常数也不会一样，必须进行调试确定。546. 涡轮流量计的管理和操作6.3、运行参数对仪表性能影响的调试6.3.1、流体的压力6.3.2、温度的变化6.3.3、流体的粘度的影响6.3.4、流量测量范围的影响等556. 涡轮流量计的管理和操作6.4、正常运行管理6.4.1、经常性的检查工作 检查流量计、附属设备及有关系统有无外漏（渗）流体；监听流量计运转的声音，判断流量计工作状态是否正常；观察表头指针指示是否准确，动作是否正常；经常检查表头的示值和远离表头的显示仪表的示值，并进行比对，看给出的量值是否一致；注意检查流量计附属设备的工作状态，判断是否正常工作，是否需要维修。566. 涡轮流量计的管理和操作6.4、正常运行管理6.4.2、经常性的比对分析工作 为确保流量计在高的准确度下运行，就要求计量操作人员经常性的仔细观察。对测取的数据进行经常性的比对和分析。必要时，还可利用装备的检定设备，在不改变流量计工作状态下，对流量计进行校准验证，