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何谓涡轮流量计?它的结构和检测原理是怎样的?

2014-02-17 16:13

   涡轮流量计是一种速度式流量仪表。它是以动量矩守恒原理为基础的,流体冲击涡轮叶片,使涡轮旋转,涡轮的旋转速度随流量的变化而变化,最后从涡轮的转致求出流量值。在二次仪表上进行计数和显示,可反映出瞬时流量和累积流量(或称总量),也可转换成标准信号进行远传。通常将涡轮流量计的感知流体流速的涡轮及其组合(包括前后导流架、轴承、壳体及前置放大器)统称为涡轮流量传感器,而将涡轮转速检出后的信号处理、转换部分称为二次仪表或显示仪表。
涡轮流量传感器的简单结构如图2-53所示,涡轮流量传感器的结构主要由仪表壳体、导流器、叶轮涡轮、轴承和信号检测放大器等组成仪表壳体1、前后导向架组件2和4、叶轮组件3和信号检测放大器6。
    (1)仪表壳体
    仪表壳体一般采用不导磁的不锈钢(如lCrl8Ni9Ti)或硬质合金制成,对于大口径传感器亦可用碳钢与不锈钢组合的镶嵌结构。壳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。壳体内装有导流器、叶轮、轴、轴承,壳体外壁安装有信号检测放大器。
    (2)导流器
    导流器通常也选用不导磁不锈钢或硬铝材料制作,安装在传感器进出口处,对流体起导向整流以及支承叶轮的作用,避免意外扰动对叶轮的影响。
    (3)涡轮
    亦称叶轮,一般由高导磁性材料制成,是传感器的检测部件。它的作用是把流体动能转换成机械能。叶轮有直板叶片、螺旋叶片和丁字形叶片等几种,支撑涡轮的两个高精度不锈钢永久自润滑轴承,保证该组件有很长的使用寿命。涡轮流量计也可以选用外部润滑。
    涡轮流量计的检测原理是,当被测流体通过涡轮流量传感器时,流体通过导流器冲击(驱动)一只具有若干叶片并与管道同轴的转子涡轮叶片。由于涡轮的叶片与流体流向间有一倾角,流体的冲击力对涡轮产生转动力矩,使涡轮克服机械摩擦阻力矩和流动阻力矩而转动。实践表明,在一定的流量范围内,对于一定的流体介质黏度,涡轮的旋转角转速与通过涡轮的流量成正比。流量正比于转子的转速,测量转速的装置可以是机械的、光学的、磁性的或其他原理的。所以,可以通过测量涡轮的旋转角速度来测量流量。
    涡轮的旋转角速度一般都是通过安装在传感器壳体外面的信号检测放大器,用磁电感应的原理来测量转换的。当涡轮转动时,涡轮上由导磁不锈钢制成的螺旋形叶片依次接近和离开处于管壁外的磁电感应线圈,周期性地改变感应线圈磁回路的磁阻,使通过线圈的磁通量发生周期性地变化而产生与流量成正比的脉冲电信号,此脉冲信号经信号检测放大器放大整形后送至显示仪表(或计算机)显示流体流量或总量。
    在某一流量范围和一定黏度范围内,涡轮流量计输出的信号脉冲频率f与通过祸轮流量计的体积流量qv成正比。即
f = Kqv
    式中,K为涡轮流量计的仪表系数(P/L或P/m3),在涡轮流量计的使用范围内,仪表系数K应为一常数,其数值由实验标定得到。每一台涡轮流量传感器的校验(或合格)证上都标明经过实流佼验测得的仪表系数K值。
仪表系数K的意义是单位体积流量(或单位体积的流体量)通过涡轮流量传感器时,传感器输出的信号脉冲频率f(或信号脉冲总数N),所以,当测得传感器输出的信号脉冲频率或某一时间内的脉冲总数N后,分别除以仪表系数K(1/L或1/m3),就可得到体积流量qv(L/s或m3/s)或流体总量V(L或m3)。即
 

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