涡轮流量计2012823

1、涡轮流量计涡轮流量计内内 容容概述工作原理 涡轮流量计结构 主要特点安装故障及故障排除方法1.概论1、涡轮 它是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。1.概论2、历史回顾 据称美国早在1886年即发布过第一个涡轮流量计的专利，1914年的专利认为涡轮流量计的流量与频率有关；美国的第一台涡轮流量计是在1938年开发的，它用于飞机上燃油的流量测量，只是直到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。1.概论3、涡轮流量计是速度流量计的主要品

2、种，并获得广泛使用 广泛应用于石油、有机液体、无机液、液化气、天然气、煤气和低温流体的测量等。在欧洲和美国涡轮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，他们已成为优良的天然气流量计1.概论 在国外液化石油气、成品油和轻质原油等的转运及集输站，大型原油输送管线的首末站都大量采用它进行贸易结算 涡轮流量计作为最通用的流量计，其产品已发展为多品种、全系列、多规格批量生产的规模1.概论 4、具有精度高的特点 在各种流量计中涡轮、容积式流量计(椭圆齿轮流量计、腰轮、双转子、刮板式等)和科氏质量流量计是三类重复性、精确

3、度最佳的产品 1.概论 5、具有自身的独特特点 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2.工作原理 流体流经传感器壳体，由于叶轮的叶片与流体的流向有一定的角度，流体的冲击力使叶片具有转动力矩，克服摩擦力矩和流体阻力矩之后叶片旋转，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，由于叶片具有导磁性，它处于信号检测器（由永久磁钢和线圈组成）的磁场中，旋转的叶片切割磁力线，周期性地改变着线圈的磁通量，从而使线圈两端感应出电脉冲信号，此信号经放大器的放大整形，形成有一定幅度的连续的矩形波，可远传至显示仪表，显示出流体的

4、体积流量或总量。在一定流量范围内，脉冲频率f 与流经传感器的流体的体积流量Q成正比。涡轮流量计的流量方程为涡轮流量计的流量方程为KfQv/体积流量体积流量 f 流量计输出信号的频率流量计输出信号的频率Hz；K流量计的仪表系数，流量计的仪表系数，P/m3。仪表系数可分为二段，即线性段和非线性段。仪表系数可分为二段，即线性段和非线性段。 涡轮流量计特性曲线涡轮流量计特性曲线计量特性计量特性 从特性曲线可以看出，当流量从零开始增大时，叶轮必须先克服轴与轴承间产生的静磨擦力矩后才开始旋转，极小量的流体通过涡轮流量计时，涡轮并不转动，只有当流量大于某一最小值时，克服了起动磨擦力矩，涡轮才开始转动。这一最

5、小流量值与流体的密度成平方根关系，所以它对密度较大的流体灵敏度较好，在流量较小时，流量特性变化很大，主要受粘滞性磨擦力矩影响。计量特性计量特性 当流量大于某一数值后，流量与转数才近似为线性关系，这就是涡轮流量计的工作区域。 当然，由于轴承寿命，叶轮的强度和压损等条件的限制，涡轮也不能转得太快，所以涡轮流量计和其它流量计一样，也有测量上、下限的限制 。工作原理流程图涡涡 轮轮磁电转换磁电转换前置放大前置放大显示仪表显示仪表流量流量变送器变送器转数转数电脉冲电脉冲脉冲脉冲3.涡轮流量计结构涡轮流量计结构(1)壳体壳体 （表体）（表体）： 承受被测流体的压力、固定安装检测部件和连接管道承受被测流体的

6、压力、固定安装检测部件和连接管道 壳体采用不导磁不锈钢或硬铝合金制造。壳体采用不导磁不锈钢或硬铝合金制造。 (2)导向体导向体 ：对流体起导向整流以及支撑叶轮的作用，通常选对流体起导向整流以及支撑叶轮的作用，通常选 用不导磁不锈钢或硬铝材料制作。用不导磁不锈钢或硬铝材料制作。(3)涡轮（叶轮）涡轮（叶轮）：流量计的检测元件，高导磁性材料。：流量计的检测元件，高导磁性材料。 叶轮有直板叶片、螺旋叶片和丁字形叶片等几种。叶轮有直板叶片、螺旋叶片和丁字形叶片等几种。 叶轮的动平衡直接影响仪表性能和使用寿命。叶轮的动平衡直接影响仪表性能和使用寿命。 (4)轴与轴承：轴与轴承：支撑叶轮旋转支撑叶轮旋转(

7、5)磁电感应转换器磁电感应转换器:由线圈和磁铁组成，用以将叶轮的转速转由线圈和磁铁组成，用以将叶轮的转速转 换成相应的电信号。换成相应的电信号。(6)放大器放大器:用以放大磁电感应转换器输出的微弱电信号，进行用以放大磁电感应转换器输出的微弱电信号，进行 远距离传送。远距离传送。3.液体涡轮结构图液体涡轮结构图 1叶轮 2轴承 3磁铁 4感应线圈 5壳体 6导向件 3.气体涡轮传感器结构4.主要特点4.1 高精确度 对于液体：一般为0.25R0.5R，高精度型可达0.15R； 对于气体：一般为1R1.5R，特殊专用型为0.5R1R。4.2 重复性好 短期重复性可达0.05-0.2。4.主要特点4

8、.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4.4 可获得很高的频率信号（3-4kHz），信号分辨力强4.5 范围度宽，中大口径可达40：1-10：1，小口径为6：1或5：1。4.主要特点4.6结构紧凑轻巧，安装维护方便，流通能力大。4.7适用高压测量，仪表表体上不必开孔，易制成高压型仪表。4.8专用型传感器类型多4.9 可制成插入型4.10主要缺点是： 轴承与轴之间的摩擦导致磨损，使仪表的 准确度下降。4.主要特点4.11不适用与高粘度液体，随着粘度的增大，流量计测量下限值提高，范围度缩小，线性度变差。 4.12要求被测介质洁净，减少对轴承的磨损，并防止涡轮被

9、卡住，应在变送器前加过滤装置。 4.13流量计受来流流速分布畸变和旋转流的影响较大，不适于脉动流和混相流的测量 4.14小口径（DN50以下）仪表的流量特性受物性影响严重，故小口径TUF的仪表性能难以提高5.主要特点 5.15仪表的精确度与范围度有关，同一台仪表如果要求精确度等级较高，只能在较低的范围度得到，如果想得到较大范围度，则必须要降低精确度等级。如范围度5：1、精度0.2%R；范围度10：1精度0.5%R。 5.16汽液两相流、气固两相流、浓固两相流均不能用涡轮流量计进行测量5. 安装5.1、基本要求5.1.1、在安装前，应当检查涡轮流量计以确信没有由运输引起的损坏以及所有附件完整无缺

10、。5.1.2、撕去流量计进出口法兰的粘贴纸，按流量计上标明的流动方向安装5.1.3 、变送器应水平安装，避免垂直安装，与前后直管段要同轴安装，密封垫不得入管内。5. 安装5.1、基本要求5.1.4、介质气应当干燥没有灰尘和杂质5.1.5、对新的系统，建议临时安装一个过滤网或锥形罩来保护流量计5.1.6、站场扫线时，应将流量计拆除，以短管代替，扫线作业完成后按装流量计5.1.7、投产前流量计应进行试压5. 安装5.1、基本要求5.1.8、传感器应安装在便于维修，管道无振动、无强电磁干扰与热辐射影响的场所。5.1.9、进入传感器应为充分发展管流 对管道内流速分布畸变及旋转流是敏感，因此要根据传感器

11、上游侧阻流件类型配备必要的直管段或流动调整器5. 安装5.1、基本要求5.1.10、若上游侧阻流件情况不明确，一般推荐上游直管段长度不小于20D，下游直管段长度不小于5D，如安装空间不能满足上述要求，可在阻流件与传感器之间安装流动调整器5.1.11、传感器安装在室外时，应有避直射阳光和防雨淋的措施5. 安装5.2、安装管道配置 过滤器：将流体中的各中杂质（如颗粒、纤维、铁磁性质）过滤掉，不使之进入传感器内，以保证传感器内零件（特别是滚动轴承）不损坏，测量准确 整直（流）器：以消除偏流，旋转流，涡流等对测量精确度的影响。5. 安装5.3、安装、使用条件5.3.1、传感器应水平安装，流体流动方向应

12、与壳体上的流向标志方向相同。上、下游侧应分别有不少于20D 和5D 的直管段，否则应在上下游侧分别安装整流器5.3.2、当流体中含有杂质时，应加装过滤器，过滤网目数根据流体杂质情况而定，一般为2050 目 5. 安装5.3、安装、使用条件5.3.3、根据实际情况，允许传感器通径与主管线通径不同，必须采用同心扩张管和收缩管。5.3.4、传感器是精密机械类仪表，由于叶轮旋转速度高，流速的突然变化易损坏叶轮，所以应将调节阀门装在传感器下游，缓解调节流量，严禁猛开猛关，以防止冲击现象的发生5. 安装5.3、安装、使用条件5.3.5、外界电磁场干扰和机械震动都应小到忽略不计的程度5.3.6、传感器上的涡

13、轮放大器（包括防爆型和普通型）应采用直流电源供电，分别为12V或+24V 两种，可由显示仪表供给，也可以单独供给 5. 安装5.4、使用和调整5.4.1、传感器直接输出的是脉冲信号，而用户需要的是体积总量或体积流量，可通过传感器的仪表系数K 和显示仪表的拨码开关，倍乘开关转换成用户需要的体积单位。5.4.2、在传感器安装前，先与显示仪表或示波器接好连线，通电源，用嘴吹使叶轮旋转（旋转时不应有不规则的杂音），观察有无显示，当有显示时，再安装传感器。否则，应检查有关各部分，排除故障。5. 安装5.2、安装管道配置有螺纹连接和法兰连接两种安装形式。涡轮流量传感器安装管路配置图6.6.故障及故障排除方

14、法故障及故障排除方法故障及故障排除方法 涡轮流量计的故障一般可归纳为三点：第一、流量计或配套的显示仪表没有输出信号；第二、流量为零仍有信号输出；第三、指示流量与实际流量不符。这些故障代表原因大致如下表：故障及故障排除方法故障及故障排除方法故障现场故障现场故障原因故障原因排除方法排除方法没有信号输出接线不对叶轮卡死不转检测线圈断路或短路；前置放大器不良前置放大器没有电源或电源电压太低显示仪表本身有故障检查接线是否正确检查管道内是否有杂物检修放大器检修放大器或提高电源电压规定要求检修显示仪表流量为零时有输出信号外界强电磁场干扰管道震动引起叶轮来回摆动检查屏蔽线接地是否良好或排除干扰消除管道震动指示

15、流量与实际流量不符第二故障原因引起前置放大器不良出口压力过低轴承磨损叶轮附着杂质、赃物显示仪表故障消除管道震动检修放大器增加压力更换轴承清洗管道检修显示仪表涡轮国内外品牌 国内：天津迅尔仪表、红旗仪表、金湖统创仪表有限公司、北京海瑞拓等。 国外：美国NUFLO、美国CAMERON（喀麦隆）、德国科威尔等。旋进旋涡传感器结构原理图涡轮、涡街、旋进旋涡区别 首先发生体不一样，精度也不一样，涡街精度最低，涡轮的分气体涡轮和液体涡轮，通常气体涡轮用的多一些，一般都是用在石油、化工、科研、国防、计量各部门中，精度高。旋进旋涡流量计是双探头的，比较稳定，还可以测量温度和压力的涡轮、涡街、旋进旋涡区别 涡轮

16、流量计：传感器基于力矩平衡原理，属于速度式流量仪表。传感器具有结构简单、轻巧、精度高、复现性好、反应灵敏，安装维护使用方便等特点，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（由永久磁钢和线圈组成）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或总量。涡轮、涡街、旋进旋涡区别 涡街流量计

17、：在流体中设置非流线型旋涡发生体（阻流体），则从旋涡发生体两侧交替地产生两列有规则的旋涡，这种旋涡称为卡门涡街，如下图所示。 涡轮、涡街、旋进旋涡区别 旋进旋涡流量计：流量传感器的流通剖面类似文丘里管的型线。在入口侧安放一组螺旋型导流叶片，当流体进入流量传感器时，导流叶片迫使流体产生剧烈的旋涡流。当流体进入扩散段时，旋涡流受到回流的作用，开始作二次旋转，形成陀螺式的涡流进动现象。该进动频率与流量大小成正比，不受流体物理性质和密度的影响，检测元件测得流体二次旋转进动频率就能在较宽的流量范围内获得良好的线性度。信号经前置放大器放大、滤波、整形转换为与流速成正比的脉冲信号，然后再与温度、压力等检测信号一起被送往微处理器进行积算处理，最后在液晶显示屏上显示出测量结果（瞬时流量、累积流量及温度、压力数据）。涡轮与电磁 涡轮和电磁流量计都