广州卡箍涡轮流量计

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。

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。

★ 压力损失小，叶轮具有防腐功能；
★ 采用的功耗单片微机技术，整机功能强、功耗低、性能优越。
★ 具有非线性精度补偿功能的智能流量显示器。修正公式精度优于±0.02%
★ 仪表系数可由按键在线设置，并可显示在LCD屏上，LCD屏直观清晰，可靠性强
★ 采用EEPROM对累积流量、仪表系数掉电保护，保护时间大于10年
★ 采用高性能MCU中央处理器，完成数据采集处理显示输出、累积流量瞬时流量同
★ 屏显示方便的人机界面实现， 以标准485形式进行数据传输。
★ 采用全硬质合金（碳化钨）屏蔽式悬臂梁结构轴承，集转动轴承与压力轴承于一体，大大提高了轴承寿命，并可在有少量泥沙与污物的介质中工作。
★ 采用1Cr18Ni9Ti全不锈钢结构，（涡轮采用2Cr13）防腐性能好。
★ 容易维修，有自整流的结构，小型轻巧，结构简单，可在短时间内将其组合拆开，
★ 内部清洗简单。
★ 有较强抗磁干扰和振动能力、性能可靠、寿命长
★ 下限流速低,测量范围宽，
★ 现场显示型液晶屏显示清晰直观，功耗低，3V锂电池供电可连续运行5年以上，
★ 耐腐蚀，适用于酸碱溶液

使用
涡轮流量计使用时应该注意哪些方面：
1 每一路的使用
1.1 安装就位后，应确保所有的切屑和残渣均已清除，系统已经吹洗、试压、气流进入并升压至流量计阀。
1.2 打开涡轮流量计上游旁通小球阀
1.3 缓慢打开ZR-LWGY涡轮流量计上游旁通小截止阀，气体缓慢充入直到涡轮流量计下游电动强制密封球阀前。
注意：压力剧烈震荡或过快的高速加压会损坏涡轮流量计。为了保护气体涡轮流量计，加到涡轮流量计上的压力升高不能超过35kPa/s。如现场不能测量压力变化，则监视涡轮流量计流量不能超限。
1.4 关闭旁通小球阀和截止阀。
1.5 转动手轮打开强制密封阀。
1.6 缓慢打开涡轮流量计下游电动强制密封球阀(至少持续1分钟)，好使用电动执行机构上的手动开关，一定要小心，不要使涡轮流量计超速运转。
1.7 按1.2-1.6 步骤操作，整个系统充压完毕，天然气开始被计量。
2 在线比对气体涡轮流量计(工作路和主路进行比对)
2.1 确保主路的和出口阀门是关闭的。
2.2 按照“1 每一路的使用”中的步骤1.2,1.3,1.4,给主路充压。
2.3 关闭工作路出口电动强制密封球阀，缓慢打开比对管路的强制密封球阀，缓慢打开主路出口电动强制密封球阀（好是同时做三项工作）。
2.4 气体依次通过工作路和主路。两台涡轮流量计可以互相比对，来检查是否有大的偏差。
2.5 当比对结束后，关闭比对管路上和主路上的两个强制密封球阀，打开工作管路的出口球阀（好是同时做三项工作）。
2.6 这时工作路重新投入工作。
3 用移动标定车在线标定气体ZR-LWGY涡轮流量计
3.1 确保两个标定口之间的电动强制密封球阀处于关闭的状态。
3.2 打开标定口法兰盲板上的小球阀，确保法兰盲板内部无压力。然后取下法兰盲板。
3.3 将移动标定车和标定口连接好。
3.4 按照“1 每一路的使用”中的步骤1.2,1.3,1.4,给主路充压。
3.5 关闭工作路出口电动强制密封球阀，缓慢打开比对管路的强制密封球阀，缓慢打开主路上两个标定强制密封球阀（好是同时做这四项工作）。
3.6 这时，气体依次流过橇座内的两台气体涡轮流量计和移动标定车。 3.7 完成在线标定后，关闭标定口的两个球阀，缓慢打开比对管路的强制密封球阀，缓慢打开工作路出口电动强制密封球阀（好是同时做这四项工作）。
3.8 将法兰盲板装回，不要忘了关闭法兰盲板上的小球阀。 3.9 这时工作路重新投入工作。

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