驻马店涡轮流量计

涡轮流量计（以下简称TUF）是叶轮式流量（流速）计的主要品种，叶轮式流量计还有风速计、水表等。TUF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。转子的转速（或转数）可用机械、磁感应、光电方式检出并由读出装置进行显示和传送记录。据称美国早在1886年即发布过个TUF，1914年的认为TUF的流量与频率有关。美国的台TUF是在1938年开发的，它用于飞机上燃油的流量测量，只是直至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。
    流量计中TUF、容积式流量计和科氏质量流量计是三类重复性、度佳的产品，而TUF又具有自己的特点，如结构简单、加工零部件少、重量轻、维修方便、流通能力大和可适应高参数等，是其他两类流量计是难以达到的。
    KCLWGY系列涡轮流量计是吸取了国内外流量仪表技术经过优化设计，具有结构简单、轻巧、精度高、复现性好、反应灵敏，安装维护使用方便等特点的新一代涡轮流量计，广泛用于测量封闭管道中与不锈钢1Cr18Ni9Ti、2Cr13及刚玉Al2O3、硬质合金不起腐蚀作用，且无纤维、颗粒等杂质，工作温度下运动粘度小于5×10-6m2/s的液体，对于运动粘度大于5×10-6m2/s的液体，可对流量计进行实液标定后使用。若与具有功能的显示仪表配套，还可以进行定量控制、超量报警等，是流量计量和节能的理想仪表。
 
二、工作原理
    图1所示为涡轮流量传感器结构简图，由图可见，当被测流体流过传感器时，在流体作用下，叶轮受力旋转，其转速与管道平均流速成正比，叶轮的转动周期地改变磁电转换器的磁阻值。检测线圈中的磁通随之发生周期性变化，产生周期性的感应电势，即电脉冲信号，经放大器放大后，送至显示仪表显示。
涡轮流量计的流量方程可分为两种：实用流量方程和理论流量方程。
                                                                             
（1）       实用流量方程
qv=f/K               公式1
qm=qvρ              公式2
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，Hz;
           K ……流量计的仪表系数，P/m3。
   流量计的系数与流量（或管道雷诺数）的关系曲线如图2所示。由图可见，仪表系数可分为二段，即线性段和非线性段。线性段约为其工作段的三分之二，其特性与传感器结构尺寸及流体粘性有关。在非线性段，特性受轴承摩擦力，流体粘性阻力影响较大。当流量低于传感器流量下，仪表系数随着流量迅速变化。压力损失与流量近似为平方关系。当流量超过流量上要注意防止空穴现象。结构相似的TUF特性曲线的形状是相似的，它仅在系统误差水平方面有所不同。
    图2  涡轮流量计特性曲线
    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。但要注意，此转换系数（仪表系数）是有条件的，其校验条件是参考条件，如果使用时偏离此条件系数将发生变化，变化的情况视传感器类型，管道安装条件和流体物性参数的情况而定。
（2）       理论流量方程
根据动量矩定理可以列出叶轮的运动方程
               公式3
式中     J：     叶轮的惯性矩；
     dw/dt：     叶轮的旋转加速度；
M1：   流体的驱动力拒；
M2：   粘性阻力矩；
M3：   轴承摩擦阻力矩；
M4：   磁阻力矩。
当叶轮以恒速旋转时， 0，则M1=M2+M3+M4。经理论分析与实验验证可得
               公式4
式中   n：   叶轮转速；
qv：   体积流量；
A：   与流体物性（密度、粘度等），叶轮结构参数（叶片倾角、叶轮直径、
流道截面积等）有关的系数；
B：   与叶片顶隙，流体流速分布有关的系数；
C：   与摩擦力矩有关的系数。
   国内外学者提出许多理论流量方程，它们适用于各种传感器结构及流体工作条件。至今涡轮仪表特性的水动力学特性仍旧不很清楚，它与流体物性及流动特性有复杂的关系。比如当流场有旋涡和非对称速度分布时水动力学特性就非常复杂。不能用理论式推导仪表系数，仪表系数仍需由实流校验确定。但是理论流量方程有巨大的实用意义，它可用于传感器结构参数设计及现场使用条件变化时仪表系数变化规律的预测和估算。
 
三、产品特点
1.         高度，一般可达±1%R、±0.5%R，高精度型可达±0.2%R；
2.         重复性好，短期重复性可达0.05%~0.2%,正是由于具有良好的重复性，如经常校准或在线校准可得到极高的度，在贸易结算中是优先选用的流量计；
3.         输出脉冲频率信号，适于总量计量及与计算机连接，无零点漂移，抗干扰能力强；
4.         可获得很高的频率信号（3~4kHz），信号分辨力强；
5.         范围度宽，中大口径可达1:20，小口径为1:10；
6.         结构紧凑轻巧，安装维护方便，流通能力大；
7.         适用高压测量，仪表表体上不必开孔，易制成高压型仪表；
8.         型传感器类型多，可根据用户需要设计为各类型传感器，例如低温型、双向型、井下型、混砂型等；
9.         可制成插入型，适用于大口径测量，压力损失小，价格低，可不断流取出，安装维护方便。

智能液体涡轮流量计是采用的功耗单片微机技术研制的涡轮流量传感器与显示积算一体化的新型智能仪表，具有机构紧凑、读数直观清晰、可靠性高、不受外界电源干扰、抗雷击、成本低等明显优点。

  产品简介：

   采用涡轮进行测量的流量计。它先将流速转换为涡轮的转速，再将转速转换成与流量成正比的电信号。这种流量计用于检测瞬时流量和总的积算流量，其输出信号为频率，易于数字化。图中感应线圈和磁铁一起固定在壳体上。当铁磁性涡轮叶片经过磁铁时，磁路的磁阻发生变化，从而产生感应信号。信号经放大器放大和整形，送到计数器或频率计，显示总的积算流量。同时将脉冲频率经过频率－电压转换以指示瞬时流量。叶轮的转速正比于流量，叶轮的转数正比于流过的总量。涡轮流量计的输出是频率调制式信号，不仅提高了检测电路的抗干扰性，而且简化了流量检测系统。它的量程比可达10:1，精度在±0.2%以内。惯性小而且尺寸小的涡轮流量计的时间常数可达0.01秒。
在欧洲和美国涡轮流量计是继孔板流量计之后的第二个法定天然气流量计，已经发展为多品种、全系列，多规格，批量生产规模的天然气流量计。标准规范亦十分完备，但亦有不足之处：对测量介质洁净度要求较高，使用期限受到限制。不过据国外使用部门称：曾对240台使用8~15年的流量计进行周期检定，发现仪表准确度的偏移仍在规定范围内。另外，采用一种整流作用的整流器与涡轮流量传感器耦合成结构一体化的气体涡轮流量计，在上游侧阻流件为弯头或有半开截止阀条件下，只需要2D直管段长度，对于城市用安装空间窄小的，它是很突出的特点。
涡轮流量计是速度式流量计中的主要种类,当被测流体流过涡轮流量计传感器时，在流体的作用下，叶轮受力旋转，其转速与管道平均流速成正比，同时，叶片周期性地切割电磁铁产生的磁力线，改变线圈的磁通量，根据电磁感应原理，在线圈内将感应出脉动的电势信号，即电脉冲信号，此电脉动信号的频率与被测流体的流量成正比。
各种流量计中涡轮流量计、容积式流量计和科氏质量流量计是三类重复性、度佳的产品，而涡轮流量计又具有自己的特点，如结构简单、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。至今，这类流量计产品可达技术参数：口径4-750mm，压力达250MPa，温度为-240-700℃，像这样的技术参数其他两类流量计则是难以达到的。
涡轮流量计广泛应用于以下一些测量对象：石油、有机液体、无机液、液化气、天然气、煤气和低温流体等。在国外液化石油气、成品油和轻质等的转运及集输站，大型输送管线的首末站都大量采用它进行贸易结算。在欧洲和美国涡轮流量计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的气体涡轮流量计，他们已成为优良的天然气流量计。 尽管涡轮流量计的优良计量特性受到人们的青睐，可是给人的印象是由活动部件，使用期短，在选用时不免踌躇，经过人们的不懈努力，应该说情况大有改观。 涡轮流量计作为通用的流量计，其产品已发展为多品种、全系列、多规格批量生产的规模。
应该指出，涡轮流量计除前述工业部门大量应用外，在一些部门亦得到广泛应用，如科研实验、国防科技、计量部门，这些领域的使用恰好避开了其弱点（不适于长期连续使用），充分发挥其特点（高精度，重复性好，可用于高压、高温、低温及微流量等条件）。在这些领域，大多是根据被测对象的要求进行的结构设计，它们是仪表不进行批量生产。

KC-LWGY型涡轮流量计是一种精密流量测量仪表，与相应的流量积算仪表配套可用于测量液体的流量和总量。广泛用于石油、化工、冶金、科研等领域的计量、控制系统。配备有卫生接头的涡轮流量传感器可以应用于制药行业。
   一体化涡轮流量计结构为防爆设计，可以显示流量总量，瞬时流量和流量满度百分比。电池采用长效锂电池，单功能积算表电池使用寿命可达5年以上，多功能显示表电池使用寿命也可达到12个月以上。
    一体化表头可以显示的流量单位众多，有立方米，加仑，升，标准立方米，标准升等，可以设定固定压力、温度参数对气体进行补偿，对压力和温度参数变化不大的场合，可使用该仪表进行固定补偿积算。
液体涡轮流量计的技术性能：
对于粘度较高的液压油，机油，小口径规格可以采用实流标定。

产品概述 　
LWGY系列涡轮流量计是吸取了国内外流量仪表技术经过优化设计，具有结构简单、轻巧、精度高、复现性好、反应灵敏，安装维护使用方便等特点的新一代涡轮流量计，广泛用于测量封闭管道中与不锈钢1Cr18Ni9Ti、2Cr13及刚玉Al2O3、硬质合金不起腐蚀作用，且无纤维、颗粒等杂质，工作温度下运动粘度小于5×10-6m²/s的液体，对于运动粘度大于5×10-6m²/s的液体，可对流量计进行实液标定后使用。若与具有功能的显示仪表配套，还可以进行定量控制、超量报警等，是流量计量和节能的理想仪表。

产品特点
高精度，一般可达±1%R、±0.5%R，高精度型可达±0.2%R；
重复性好，短期重复性可达0.05%～0.2%，正是由于具有良好的重复性，如经常校准或在线校准可得到极高的度， 在贸易结算中是优先选用的流量计；
输出脉冲频率信号，适用总量计量及与计算机连接，无零点漂移，抗干扰能力强；
可获得很高的频率信号（3～4kHz），信号分辨力强；
范围度款，中大口径可达1:20，小口径为1:10；
结构紧凑轻巧，安装维护方便，流通能力大；
适用高压测量，仪表表体上不必开孔，易制成高压型仪表；
型传感器类型多，可根据用户需要设计为各类型传感器，例如低温型、双向型、井下型、混砂型等;
可制成插入型，适用于大口径测量，压力损失小，价格低，可不断流取出，安装维护方便。

技术参数
执行标准 
 涡轮流量传感器（JB/T9246-1999）
仪表口径（mm）及连接方式
 4、6、10、15、20、25、32、40、50、65、80采用螺纹连接  
精度等级 
 ±1%R、±0.5%R、±0.2%R（需特制）
量程比 
 1:10；1:15；1:20
传感器材质 
 304不锈钢、316（L）不锈钢等
使用条件 
 介质温度：-20℃～+120℃  环境温度：-20℃～+60℃
相对湿度：5%～90%       大气压力：86Kpa～106Kpa
信号输出功能 
 脉冲信号、4～20mA信号
通讯输出功能 
 RS485通讯、HART协议等
工作电源 
 外电源：+24VDC±15%，纹波≤±5%，适用于4-20mA输出、脉冲输出、RS485等
 内电源：1组3.0V10AH锂电池，电池电压在2.0V～3.0V时均可正常工作。
信号线接口 
 基本型：豪斯曼接头或自带三芯线缆；防爆型：内螺纹M20*1.5
防爆等级 
 ExiaIICT4或ExdIIBT6
防护等级 
 IP65或更高（可订制）

工作原理
涡轮流量计的工作原理 ：流体流经传感器壳体，由于叶轮的叶片与流向有一定的角度，流体的冲力使叶片具有转动力矩，克服摩擦力矩和流体阻力之后叶片旋转，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，由于叶片有导磁性，它处于信号检测器（由磁钢和线圈组成）的磁场中，旋转的叶片切割磁力线，周期性的改变着线圈的磁通量，从而使线圈两端感应出电
脉冲信号，此信号经过放大器的放大整形，形成有一定幅度的连续的矩形脉冲波，可远传至显示仪表，显示出流体的瞬时流量和累计量。在一定的流量范围内，脉冲频率f与流经传感器的流体的瞬时流量Q成正比，流量方程为：Q=3600×f/k
式中：
f——脉冲频率[Hz]；
k——传感器的仪表系数[1/m]，由校验单给出。若以[1/L]为单位Q=3.6×f/k
Q——流体的瞬时流量（工作状态下）[m3/h]；
3600——换算系数。
每台传感器的仪表系数由制造厂填写在检定证书中，k值设入配套的显示仪表中，便可显示出瞬时流量和累积总量。
组成:
涡轮流量计属于速度式流量计，也叫叶轮式流量计。叶轮式流量计是利用置于流体中的叶轮的旋转角速度与流体流速成比例的关系，通过测量叶轮的转速来反映通过管道的流体体积流量大小，是流量仪表中比较成熟的高准确度仪表之一。涡轮流量计一般由下列典型五个部分组成：
1．表体
表体的材料一般为钢或者是铸铁，其两端为法兰连接。小口径表也有采用螺纹接口方式。
2．测量的组件
涡轮上有经过精密加工的叶片，它与一套减速齿轮和轴承一起构成测量组件，支撵涡轮的两个高精度不锈钢自润滑轴承保证该组件有较长的使用寿命。涡轮流量计亦可选用外部润滑油泵润滑轴承，但注意不能过量。
3．计数器
计数器面板上有以下重要信息：
(1)大工作温度及压力：
（2)计量及小和大流量等级
（3）产品型号及编号
（4）防爆等级和标志
（5）低频或高频脉冲所对应流体的当量以及接线方式。
4．整流器
整流器用以使流体流过涡轮流量计时处于规则状态，从而消除扰动对计量无利影响。高计量精准度。
5．磁耦合传动的装置
该装置将处于大气环境中的计数器部分与被测量气体分离开来，并将测量组件的转动传递给计数器。

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