渦輪流量計(jì)的工作原理與結(jié)構(gòu)

    1．渦輪流量計(jì)的工作原理

渦輪流量計(jì)的原理示意圖如圖3—1所示．在管道中心安放一個(gè)渦輪，兩端由軸承支撐．當(dāng)流體通過管道時(shí)，沖擊渦輪葉片，對(duì)渦輪產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力矩，使渦輪克服摩擦力矩和流體阻力矩而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)．在一定的流量范圍內(nèi)，對(duì)一定的流體介質(zhì)粘度，渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度與流體流速成正比．由此，流體流速可通過渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度得到，從而可以計(jì)算得到通過管道的流體流量．

渦輪的轉(zhuǎn)速通過裝在機(jī)殼外的傳感線圈來檢測(cè)．當(dāng)渦輪葉片切割由殼體內(nèi)*磁鋼產(chǎn)生的磁力線時(shí)，就會(huì)引起傳感線圈中的磁通變化．傳感線圈將檢測(cè)到的磁通周期變化信號(hào)送入前置放大器，對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、整形，產(chǎn)生與流速成正比的脈沖信號(hào)，送入單位換算與流量積算電路得到并顯示累積流量值；同時(shí)亦將脈沖信號(hào)送入頻率電流轉(zhuǎn)換電路，將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電流量，進(jìn)而指示瞬時(shí)流量值．

    渦輪流量計(jì)總體原理框用見圖3—2所示．

    2．渦輪流量計(jì)的構(gòu)造

    流體從機(jī)殼的進(jìn)口流入．通過支架將一對(duì)袖承固定在管中心軸線上，渦輪安裝在軸承上．在渦輪上下游的支架上裝有呈輻射形的整流板，以對(duì)流體起導(dǎo)向作用，以避免流體自旋而改變對(duì)渦輪葉片的作用角度．在渦輪上方機(jī)殼外部裝有傳感線圈，接收磁通變化信號(hào)．

    下面介紹主要部件．

    （1）渦輪

    渦輪由導(dǎo)磁不銹鋼材料制成，裝有螺旋狀葉片．葉片數(shù)量根據(jù)直徑變化而不同，2－24片不等．為了使渦輪對(duì)流速有很好的響應(yīng)，要求質(zhì)量盡可能小．

對(duì)渦輪葉片結(jié)構(gòu)參數(shù)的一般要求為：葉片傾角10°－15°（氣體），30°－45°（液體）；葉片重疊度P為1—1．2；葉片與內(nèi)殼間的間隙為0．5—1mm．

    （2）軸承

    渦輪的軸承一般采用滑動(dòng)配合的硬質(zhì)合金軸承，要求耐磨性能好．

由于流體通過渦輪時(shí)會(huì)對(duì)渦輪產(chǎn)生一個(gè)軸向推力，使鈾承的摩擦轉(zhuǎn)矩增大，加速鈾承磨損，為了消除軸向力，需在結(jié)構(gòu)上采取水力平衡措施，這方法的原理見圖3—3所示．由于渦輪處直徑DH略小于前后支架處直徑Ds，所以，在渦輪段流通截而擴(kuò)大，流速降低，使流體靜壓上升 P，這個(gè) P的靜壓將起到抵消部分軸向推力的作用．

圖3－3   水力平衡原理示意圖

（3）前置放大器

前置放大器由磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器與放大整形電路兩部分組成，示意圖見圖3—4所示．

磁電轉(zhuǎn)換器國內(nèi)一般采用磁阻式，它由*磁鋼及外部纏繞的感應(yīng)線圈組成．當(dāng)流體通過使諷輪旋轉(zhuǎn)的，葉片在*磁鋼正下方時(shí)磁阻zui小，兩葉片空隙在磁鋼下方時(shí)磁阻zui大，渦輪旅轉(zhuǎn)，不斷地改變磁路的磁通量，使線圈中產(chǎn)生變化的感應(yīng)電勢(shì)，送入放大整形電路，變成脈沖信號(hào)．

輸出脈沖的頻率與通過流量計(jì)的流量成正比，其比例系數(shù)K為

                      K＝                               （3－1）

式中  f――渦輪流量計(jì)輸出脈沖頻率；

      qv——通過流量計(jì)的流量．

該比例系數(shù)亦稱為渦輪流量計(jì)的儀表系數(shù)。

圖3－4  渦輪流量計(jì)前置放大器原理圖

（4）信號(hào)接收與顯示

    信號(hào)接收與顯示器內(nèi)系數(shù)校正器、加法器和頻電轉(zhuǎn)換器等組成，其作用是將從前置放大器送來的脈沖信號(hào)變換成累積流量和瞬時(shí)流量并顯示．