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1．高精度渦輪流量計(jì)的工作原理：

傳感器內(nèi)的渦輪在流體作用下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，使信號(hào)檢測(cè)器的磁場(chǎng)產(chǎn)生變化，因此在信號(hào)檢測(cè)器的線(xiàn)圈中感應(yīng)出交變電壓，在經(jīng)過(guò)放大器放大、濾波、整形輸出方波信號(hào)。

渦輪的轉(zhuǎn)速通過(guò)裝在機(jī)殼外的傳感線(xiàn)圈來(lái)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(xiàn)時(shí)，就會(huì)引起傳感線(xiàn)圈中的磁通變化．傳感線(xiàn)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．

2．高精度渦輪流量計(jì)的構(gòu)造

流體從機(jī)殼的進(jìn)口流入．通過(guò)支架將一對(duì)袖承固定在管中心軸線(xiàn)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(xiàn)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(guò)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(jiàn)圖3—3所示．由于渦輪處直徑D_H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(jiàn)圖3—4所示．

磁電轉(zhuǎn)換器國(guó)內(nèi)一般采用磁阻式，它由*磁鋼及外部纏繞的感應(yīng)線(xiàn)圈組成．當(dāng)流體通過(guò)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(xiàn)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(guò)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(guò)流量計(jì)的流量．

該比例系數(shù)亦稱(chēng)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(lái)的脈沖信號(hào)變換成累積流量和瞬時(shí)流量并顯示．

渦輪流量計(jì)的特點(diǎn)與安裝使用

1．渦輪流量計(jì)的特點(diǎn)

從前面的討論中可知，渦輪流量計(jì)是一種有很多優(yōu)點(diǎn)的流量?jī)x表．歸納起來(lái)，它有如下特點(diǎn)．

（1）準(zhǔn)確度高

渦輪流量計(jì)的準(zhǔn)確度在（0．5－0. 1）％左右．在線(xiàn)性流量范圍內(nèi)，即使流量發(fā)生變化，累積流量準(zhǔn)確度也不會(huì)降低．并且在短時(shí)間內(nèi)，渦輪流量計(jì)的再現(xiàn)性可達(dá)0．05％．

（2）量程比寬

渦輪流量計(jì)的量程比可達(dá)8—10．在同樣口徑下，渦輪流量計(jì)的zui大流量值大于很多其它流量計(jì)．

（3）適應(yīng)性強(qiáng)

渦輪流量計(jì)可以做成封閉結(jié)構(gòu)，其轉(zhuǎn)速信號(hào)是非接觸測(cè)量，所以容易實(shí)現(xiàn)耐高壓設(shè)計(jì)。

如果流量計(jì)的渦輪和軸承選擇耐高溫、熱膨脹系數(shù)小的材料，就可以在較寬的溫度范圍內(nèi)使用．這時(shí)，應(yīng)注意對(duì)它的儀表系數(shù)進(jìn)行修正（主要是其流通截面的變化）：

K＝K₀[1－（ _R＋2 _H）（t－to）] （3－23）

式中 K，K₀——使用時(shí)和校驗(yàn)時(shí)的儀表系數(shù)；

t，t₀——使用時(shí)和校驗(yàn)時(shí)的流體溫度；

_R， _H分別為渦輪和機(jī)殼的材料膨脹系數(shù)．

（4）數(shù)字信號(hào)輸出

渦輪流量計(jì)輸出為與流量成正比的脈沖數(shù)字信號(hào)．它具有在傳輸過(guò)程中準(zhǔn)確度不降低、易于累積、易于送入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)．

2. 渦輪流量計(jì)的安裝使用

要想充分發(fā)揮渦輪流量計(jì)的特點(diǎn)，在流量計(jì)的安裝使用上還必須加以充分注意．下面概要討論一下這方面的問(wèn)題．

（1）被測(cè)介質(zhì)

渦輪流量計(jì)所測(cè)得的液體，一般是低粘度的（一般應(yīng)小于15×l0^－6m²／s）、低腐蝕性的液體．雖然目前已經(jīng)有用于各種介質(zhì)測(cè)量的渦輪流量計(jì)，但對(duì)高溫、高粘度、強(qiáng)腐蝕介質(zhì)的測(cè)量仍需仔細(xì)考慮，采取相應(yīng)的措施．當(dāng)介質(zhì)粘度v大于15×l0^－6m²／s時(shí)，流量計(jì)的儀表系數(shù)必須進(jìn)行實(shí)液標(biāo)定，否則會(huì)產(chǎn)生較大的誤差．

汽－液兩相流、氣－固兩相流、濃－固兩相流均不能用渦輪流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量．

（2）安裝配管要求

流量計(jì)的安裝情況對(duì)流量計(jì)的測(cè)量準(zhǔn)確度影響很大．

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(jì)測(cè)量準(zhǔn)確度的重要因素．所以，渦輪流量計(jì)對(duì)上、下游直管段有—定要求．對(duì)于工業(yè)測(cè)量，一般要求上游20D，下游5D的直管長(zhǎng)度．為消除二次流動(dòng)，在上游端加裝整流器．若上游端能保證有20D左右的直管段，并加裝整流器，可使流量計(jì)的測(cè)量準(zhǔn)確度達(dá)到標(biāo)定時(shí)的準(zhǔn)確度等級(jí)．

②渦輪流量計(jì)對(duì)流體的清潔度有較高要求，在流量計(jì)前須安裝過(guò)濾器來(lái)保證流體的清潔．過(guò)濾器可采用漏斗型的，其本身清潔度，可測(cè)其兩端的差壓變化得到．

③為保證通過(guò)流量計(jì)的液體是單相的，即不能讓空氣或蒸氣進(jìn)入流量計(jì)，在流量計(jì)上游必要時(shí)應(yīng)裝消氣器．對(duì)于易氣化的液體，在流量計(jì)下游必須保證一定背壓．該背壓的大小可取zui大流量下流量傳感器壓降的二倍加上zui高溫度下被測(cè)液體蒸氣壓的1．2倍．

（3）信號(hào)傳輸線(xiàn)

為了保證顯示儀表對(duì)渦輪傳感器輸出的脈沖信號(hào)有足夠的靈敏度，就要提高信噪比．為此，在安裝時(shí)應(yīng)防止各種電干擾現(xiàn)象，即電磁感應(yīng)，靜電及電容耦合．所以，在配置信號(hào)傳輸線(xiàn)時(shí)，必須注意如下幾點(diǎn)：

①限制信號(hào)線(xiàn)的zui大長(zhǎng)度．信號(hào)線(xiàn)的zui大長(zhǎng)度為，L＝dV；其中，V為在zui小流量時(shí)傳感線(xiàn)圈的輸出電壓有效值，mV；d為系數(shù)，m／mV，其值可?。?/span>V＜1000mV時(shí)，d＝1．0；1000 mV＜d＜5000 mV時(shí)，d＝1．5；V＞5000mV時(shí)，d＝2．0．