淺析渦輪流量計(jì)和渦輪變送器的工作原理

1 渦輪變送器的工作原理

上海自動(dòng)化儀表渦輪流量計(jì)由渦輪、軸承、前置放大器、顯示儀表組成。被測(cè)流體沖擊渦輪葉片，使渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪的轉(zhuǎn)速隨流量的變化而變化，即流量大，渦輪的轉(zhuǎn)速也大，再經(jīng)磁電轉(zhuǎn)換裝置把渦輪的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為相應(yīng)頻率的電脈沖，經(jīng)前置放大器放大后，送入顯示儀表進(jìn)行計(jì)數(shù)和顯示，根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)和累計(jì)脈沖數(shù)即可求出瞬時(shí)流量和累積流量。

渦輪變送器的工作原理是當(dāng)流體沿著管道的軸線(xiàn)方向流動(dòng)，并沖擊渦輪葉片時(shí)，便有與流量qv　、流速V和流體密度ρ乘積成比例的力作用在葉片上，推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)。在渦輪旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，葉片周期性地切割電磁鐵產(chǎn)生的磁力線(xiàn)，改變線(xiàn)圈的磁通量。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，在線(xiàn)圈內(nèi)將感應(yīng)出脈動(dòng)的電勢(shì)信號(hào)，此脈動(dòng)信號(hào)的頻率與被測(cè)流體的流量成正比。

渦輪變送器輸出的脈沖信號(hào)，經(jīng)前置于放大器放大后，送入顯示儀表，就可以實(shí)現(xiàn)流量的測(cè)量。

2 渦輪流量計(jì)的選型

（1）流量計(jì)本體好選區(qū)用316不銹鋼材料以防腐，如是防爆區(qū)還必須是防爆結(jié)果。
（2）軸承一般有炭化鎢，聚四氟乙烯，碳石墨三種規(guī)格：碳化鎢的精度高，它作為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)件；聚四氟乙烯，碳石墨能防腐，一般在化工場(chǎng)所優(yōu)先考慮。軸承的壽命流速的平方成正反比，故流速好的在大流速的1/3速度比較好。
（3）感應(yīng)探頭是檢測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)體的運(yùn)動(dòng)并把它轉(zhuǎn)化為脈沖數(shù)字電信號(hào)，它電磁線(xiàn)圈電壓輸出值接近正弦曲線(xiàn)，脈沖信號(hào)的頻率范圍隨測(cè)量的流量大小成線(xiàn)性變化，典型的范圍為10:1，25:1
和100:1三種規(guī)格。電磁線(xiàn)圈的電阻一般小于2000Ω，大于該值可能損壞。

3　渦輪流量計(jì)的安裝

（1）變送器的電源線(xiàn)采用金屬屏蔽線(xiàn)，接地要良好可靠。電源為直流24V，650Ω阻抗。
（2）變送器應(yīng)水平安裝，避免垂直安裝，并保證其前后有適應(yīng)的直管段，一般前10D，后5D。
（3）保證流體的流動(dòng)方向與儀表外殼的箭頭方向一致，不得裝反。
（4）被測(cè)介質(zhì)對(duì)渦輪不能有腐蝕，特別是軸承處，否則應(yīng)采取措施。
（5）注意對(duì)磁感應(yīng)部分不能碰撞。

4　渦輪流量計(jì)的組態(tài)與校正

標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)定方法是十點(diǎn)水標(biāo)定法，但黏度不同標(biāo)定的值不同，故通常要做黏度標(biāo)定曲線(xiàn)。

5　渦輪流量計(jì)的顯示儀表

顯示儀表的任務(wù)是將單位時(shí)間輸出脈沖數(shù)和輸出脈沖總數(shù)轉(zhuǎn)換成瞬流量和總流量，并顯示出來(lái)。

由前放大器輸出的脈沖信號(hào)，其幅值、波形都是不規(guī)則的，在進(jìn)入顯示儀表后，先需經(jīng)整形電路整形成為有規(guī)則　的具有一定幅值的矩形電脈沖信號(hào)民，再經(jīng)過(guò)頻率/電流轉(zhuǎn)換電路，將頻率信號(hào)變?yōu)橄鄳?yīng)的電流信號(hào)（4～20mA）再轉(zhuǎn)換能瞬時(shí)流量值，總量由轉(zhuǎn)換及積算電路得到。有的顯示儀表就地顯示，有的送DCS顯示。

6　注意事項(xiàng)

（1）安裝渦輪流量計(jì)前，管道要清掃。被測(cè)介質(zhì)不潔凈時(shí)，要加過(guò)濾器。否則渦輪、軸承易被卡住，測(cè)不出流量來(lái)。
（2）拆裝流量計(jì)時(shí)，對(duì)磁感應(yīng)部分不能碰撞。
（3）投運(yùn)前先進(jìn)行儀表系數(shù)的設(shè)定。仔細(xì)檢查，確定儀表接線(xiàn)無(wú)誤，接地良好，方可送電。
（4）安裝渦輪流量計(jì)時(shí)，前后管道法蘭要水平，否則管道應(yīng)力對(duì)流量計(jì)影響很大。

7　發(fā)展前景

隨著科學(xué)的不斷發(fā)展，當(dāng)今渦輪變送器已發(fā)展成小型化、高集成度的模塊，設(shè)計(jì)，有強(qiáng)大的功能軟件，并設(shè)有RS232標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)通信接口，對(duì)維護(hù)檢修提供了方便。可與DCS連接通信，DCS替代了顯示儀表，如HOFFER流量計(jì)在工業(yè)臨近生產(chǎn)過(guò)程中更方便實(shí)用。

總之，渦輪流量計(jì)是一種速度式流量?jī)x表，上海自動(dòng)化儀表由于具有測(cè)量精度高，反應(yīng)速度快，測(cè)量范圍廣，價(jià)格低廉，安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于化工生產(chǎn)中。