气体涡轮流量计.ppt

1、燃气涡轮流量计、燃气涡轮流量计和燃气涡轮流量计是一种速度流量计，具有压力损失小、精度高、初始流量低、量程比大、抗振动和抗脉动性能好等特点。该类产品广泛应用于石油、化工、电力、工业锅炉、燃气调压站、天然气输配管网、城市天然气等领域，并已广泛应用于贸易计量。在欧美，燃气涡轮流量计是继孔板流量计之后的天然气计量仪表。作为最常见的流量计之一，燃气涡轮流量计已经发展成为多品种、全系列、多规格的批量生产规模。燃气涡轮流量计的分类燃气涡轮流量变送器由涡轮流量传感器、放大电路或传输装置组成，将流体流量转换成电脉冲信号或电流信号，输出时不需要显示机构。普通燃气涡轮流量计：分为机械式和电子式。前者由燃气涡轮流量传

2、感器和机械计数器组成。后者由燃气轮机流量传感器和流量积算器组成，但两者都没有压力和温度补偿功能，只测量工作条件下的气体体积流量。机械计数式、电子式、温度压力补偿式燃气涡轮流量计由涡轮流量传感器、压力传感器、温度传感器和温度压力补偿器组成，将工况体积流量转换为标准体积流量，直接测量标准体积流量和总量。它有两种结构形式：一、集成式温度压力补偿燃气涡轮流量计：没有机械计数器，集成有燃气涡轮流量传感器、压力传感器、温度传感器和温度压力补偿器；与通用燃气涡轮流量计(机械式)和容积校正器结合。补偿式(电子式)、补偿式(双显示器)、燃气轮机流量传感器结构涡轮流量传感器的总体结构主要由外壳、先导液(整流器)、

3、导流环、涡轮(叶轮)、防尘迷宫、轴承、主轴、内置储油管、后导流液、加油系统、信号发生盘、信号传感器、压力传感器和温度传感器组成。蜗杆、连杆、磁力联轴器、齿轮组、机械计数器等。还增加了机械计数器。电子、机械、部件组成及组装演示、防尘迷宫：避免灰尘进入机芯，保护轴承。这部分的设计直接影响涡轮流量计的使用寿命。实际使用证明，静密封比动密封具有更好的防尘效果，因此最好与汽轮机一起设计形成一个径向迷宫。导向流体：它可以压缩、校正和引导被测流体，支撑叶轮(如果使用导向环，它也可以固定导向环)。材料可以是塑料、锌合金、铝合金和非磁性不锈钢。导向环：它对被测流体的流量进行导向、节流和调节，在划分仪器的流量范围

4、中起着重要的作用。材料是铝合金。涡轮(叶轮):它是传感器的检测元件，接收流体动量并克服阻力矩，是齿轮传动机构的动力源。不同的制造商根据他们的需要使用不同的材料。它可由高磁导率材料制成，其高频信号可由叶轮切割电感传感器产生。它也可以由塑料或铝合金材料制成，上面嵌有磁性导体或磁铁，或者在后面加一个发射板来产生高频信号。后导向液：支撑轴承、机芯和注油接口，防止灰尘进入机芯。材料是铝合金或锌合金。推力反向器涡轮流量传感器的后偏转器也需要能够产生足够的推力，这有许多结构形式。轴承：为了支撑主轴和叶轮的转动，降低转轴的摩擦力矩，应选用精度高、噪音低、刚度、强度和硬度足够、耐磨性和耐腐蚀性好的不锈钢轴承，这

5、与主轴一起直接决定了传感器的可靠性和使用寿命。传感器的故障通常是由轴和轴承引起的，因此其结构和材料的选择和维护非常重要。材料也应该是具有良好耐磨性和高硬度的不锈钢。内置储油管：这种结构件一般用于带注油系统的涡轮流量传感器，是注油系统的缓冲装置，可以有效避免一次注油对仪表精度的影响和对机芯的污染，也可以有效避免使用过程中因漏油造成的轴承损坏。对于那些不使用加油系统的人，没有这样的机制。低频信号模块：根据一定的脉冲当量，将机械计数器的读数转换成电脉冲信号，输出低频脉冲信号给音量校正仪。加油系统：由油杯组件、止回阀、油管、接头、密封圈等组成。如果不使用换料系统，就没有这样的机制。机械计数器：显示累计

6、流量。信号发生面板(高频信号):由不锈钢制成，与涡轮同步旋转。接近开关传感器检测涡轮的旋转频率。还有其他信号检测方法，如光电、电磁感应、磁阻等。传动机构：由涡杆、连杆、磁力联轴器和齿轮组组成，将涡轮的旋转按一定的数量比传递给机械计数器。工作原理当气流进入流量计时，它首先通过运动的先导流体并加速。在流体的作用下，由于涡轮叶片与流体的流动方向形成一定的角度，涡轮产生旋转力矩，在涡轮克服阻力矩和摩擦力矩后开始旋转。当扭矩平衡时，转速稳定，涡轮转速与流量成线性关系。对于机械计数器涡轮流量计，计数器由传动机构驱动旋转和计数。对于使用电子流量积算器的流量计，代表涡轮转速的脉冲信号通过旋转传输板或信号传感器

7、和放大电路输出，脉冲信号的频率与流体的体积流量成比例。也就是说，在公式f=KQ中，k是涡轮流量计的流量计系数，这意味着当单位体积的流体通过流量计时输出的脉冲数(1/L或1/m3)，并且它应该是流量计应用范围内的常数。为了使涡轮流量计在一定流量范围内正常工作，仪表系数k应恒定。但实际上，涡轮流量计的仪表系数k与体积流量q有一定的函数关系，即k=f/q，这种函数关系称为涡轮流量计的数学模型。下面是一个简单而详细的分析。理想状态的数学模型所谓涡轮的理想状态，是指当忽略涡轮轴与轴承之间的摩擦力矩、流体通过涡轮产生的流动阻力力矩和其他阻力力矩，并假定涡轮处于匀速运动的平衡状态时，可以简单地推导如下：(1

8、)涡轮叶片与轴之间的角度示意图，如下图所示： 涡轮叶片与轴之间的角度和涡轮的平均半径为R，涡轮的流动横截面积为A。当涡轮速度变为N时，流体在平均半径处的切向速度：v=2rn。 当流经叶片时，测得流体的轴向平均流速为u=q/a，因为在TG=v/u=2RNA/q=2RNA/TG中，R、A都是恒定值，所以通过涡轮的流速与涡轮速度成正比。信号传感器的输出脉冲频率f与涡轮转速n之间存在以下关系：f=nZ，其中： n为转速，r/min；z是汽轮机(或传动盘)磁钢(或导磁体)的数量；f是脉冲频率，赫兹，Q=f/K，涡轮流量计的实际数学模型。在旋转过程中，涡轮受到几个扭矩的影响：流体的驱动扭矩Tr(驱动扭矩)

9、；涡轮轴和轴承之间的摩擦阻力矩Trm流动阻力矩Trf由通过涡轮的流体产生；信号传感器对涡轮产生的电磁阻力矩Tre。涡轮机的运动方程由涡轮机的扭矩得到：其中j是涡轮机的旋转动量；是涡轮的旋转角速度。可以推导出涡轮流量计的详细数学模型。其中：q是t的密度和体积流量燃气涡轮流量计的特性分析(1)理想特性曲线：当忽略涡轮轴和轴承的耐磨力矩Trm和流体通过涡轮产生的流阻力矩Trf时，其公式可从上述公式中看出，理想特性仅与涡轮结构参数有关，与流量无关，仪表系数K为常数。(与上述公式一致)，并对涡轮流量计的流量特性(K-Q)曲线进行分析，仪表系数可分为两个部分：线性部分和非线性部分。在线性部分，其特性与传感

10、器结构的尺寸有关。在非线性部分，轴承摩擦和流体粘滞阻力对其特性影响很大。当流速低于传感器流速的下限时，仪器系数随流速快速变化。当流量超过流量上限时，应注意防止气蚀。结构相似的涡轮流量计的特性曲线形状相似，但系统误差程度不同。对于燃气涡轮流量计，测量精度一般分为两段，即0.2Qmax为边界流量点，精度高：全量程一般为12.0，高精度型为0.51.0；这是一种高精度。由于脉冲频率信号一般用于输出，因此适用于全面测量和与计算机连接，无零点漂移，抗干扰能力强。同时，如果使用高频信号输出，可以获得高频信号(3-4千赫)，信号分辨率强。主要优点：结构紧凑，体积轻，安装使用方便，循环量大。的重复性通常高达0

11、.050.2。由于其良好的重复性，经过定期校准或在线校准后，可以达到极高的精度，因此是贸易结算中首选的流量计之一。具有广泛的：通常，大直径可以达到201以上，小直径为101，并且初始流速也很低。压力损失小，常压下一般为0.12.5千帕。可采用多种显示方式，如机械计数器或普通流量积算仪，机械计数器增加温度和压力补偿器，或只增加温度和压力补偿器，可长时间由电池供电，使用方便。主要缺点是长时间保持校准特性，并且需要定期校准。介质中含有的悬浮物或腐蚀性成分会导致轴承磨损和卡死等问题，这将改变其精度并限制其应用范围。虽然使用耐磨硬质合金轴和轴承后情况有所改善，但这个问题仍然存在。因此，必须定期校准。对于贸易储运和高精度测量的要求，最好配备现场校准设备。定期加油，确保轴承充分润滑，确保计量准确，延长使用寿命。介质的物理性质(如密度、粘度等。)对涡轮流量计的特性有很大影响。气体流量计易受密度影响，与温度和压力密切相关，因此应进行温度和压力校正。不允许在有快速开关的情况下使用。主要缺点是涡轮流量计受流场分布的影响很大，因此进口无整流器的流量计应根据需要在传感器的上下游侧设置直管段，进口有整流器的流量计也应