涡轮流量计的工作原理及选型 流量计是如何工作的

涡轮流量计的工作原理

　　 涡轮流量计 由涡轮、轴承、前置放大器、显示仪表组成

　　被测流体冲击涡轮叶片，使涡轮旋转，涡轮的转速随流量的变化而变化，即流量大，涡轮的转速也大，再经磁电转换装置把涡轮的转速转换为相应频率的电脉冲，经前置放大器放大后，送入显示仪表进行计数和显示，根据单位时间内的脉冲数和累计脉冲数即可求出瞬时流量和累积流量。

　　涡轮流量计的工作原理是当流体沿着管道的轴线方向流动，并冲击涡轮叶片时，便有与流量qv、流速V和流体密度ρ乘积成比例的力作用在叶片上，推动涡轮旋转。在涡轮旋转的同时，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，此脉动信号的频率与被测流体的流量成正比。

　　涡轮流量计输出的脉冲信号，经前置于放大器放大后，送入显示仪表，就可以实现流量的测量。

涡轮流量计 的选型

　　（1）流量计本体可以选区用316不锈钢材料以防腐，如是防爆区还必须是防爆结果。

　　（2）轴承一般有炭化钨，聚四氟乙烯，碳石墨三种规格：碳化钨的精度最高，它作为工业控制的标准件；聚四氟乙烯，碳石墨能防腐，一般在化工场所优先考虑。轴承的寿命流速的平方成正反比，故流速可以的在最大流速的1/3速度比较好。

　　（3）感应探头是检测转动体的运动并把它转化为脉冲数字电信号，它电磁线圈电压输出值接近正弦曲线，脉冲信号的频率范围随测量的流量大小成线性变化，典型的范围为10:1，25:1和100:1三种规格。电磁线圈的电阻一般小于2000Ω，大于该值可能损坏。

 

在推导频率与流速关系式时，使用了涡街的稳定条件：间隔比h／ ，这说明旋涡产生的频率受到一定的旋涡空间构造影响，而旋涡的空间结构与旋涡发生体的形状有关．

另外，在前面的讨论中，我们还应该注意到：

①在上述推导过程中，均是在一维流动的条件下的．然而在圆管中的流动，是具有轴对称分布的三维流动．
②在上流有管道存在的条件下，会有附加的流速分布畸变、旋流、波动等不稳定因素．

上述两点都会对旋涡的稳定性与规律性产生重要的影响．所以，在涡街现象发现以后的很长时间内，一直未能用来进行测量流量，除了信号检测技术以外，上述两点也是重要的原因．为了克服上述因素带来的影响，必须对旋涡发生体形状有一定要求，使管内的旋涡发生体处流动尽量接近二维流动，以控制三维流动中旋涡发生体发出的旋涡相位，使涡线弯曲变得极小．

由此可见，旋涡发生体形状对涡的发出有决定性的影响．

1. 旋涡发生体形状的基本要求

旋涡发生体的形状目前已有很多种式样，但它们必须具有一些相同的基本要求：

①有钝的(即非流线型的)截面形状――这是产生旋涡的条件；
②上下截面形状相同，并且左右对称――流动接近二维流动的条件；
③边界层分离点是固定的——斯特罗哈数St恒定的条件．

同时，旋涡发生体在管道中的安装位置必须严格对称．旋涡发生体上游必须具有10倍D以上的直管，下游必须有5倍D的直管．

2．旋涡发生体的基本结构

旋涡发生体形状有圆柱、三角往、T型柱、四角柱等，以下主要介绍圆柱与三角柱这两种型式。

(1)圆柱型旋涡发生体

前面关于旋涡理论部分的内容就是以圆柱为例进行讨论的。虽然这种型式使用较早，但严格地说，在高流速下它的斯特罗哈数St并不稳定．因此，人们就将其改进成开狭缝或导压孔形式．

图1 圆柱旋涡发生器 图2 电容式三角柱旋涡发生体
1－导压孔；2－空腔；3－隔墙；4－铂缘

开导压孔的圆柱旋涡发生器如图1所示．由于有导压孔存在，当旋涡发出的同时产生的交替升力使流体通过导压孔流动，产生一边吸入，一边吹出的效果．当流体附面层在圆柱表面开始分离时，在吸入一侧，分离被抑制；在吹出一例，分离则被促进发生．这样就可使流体分离点的位置固定下来，也就可以使斯特罗哈数St相对稳定．

（2）三角柱型旋涡发生体

目前采用较多的旋涡发生体是三角柱形的，其形状一般由实验确定．它不仅可以得到比圆柱更强烈的旋涡，而且它的边界层分离点是固定的，即其斯特罗哈数St相对恒定，大约为St＝0．16．这样，涡频与流速的关系为f＝0．16 u／d，其中d为三角柱的底边宽度．形状可见图2所示．

如何正确的安装涡街流量计

　　在安装涡街流量计时如果安装的不得当会导致涡街流量无法正常工作，或者显示的测量值不准确等问题。下面我们就来说说如何正确的安装涡街流量计。

　　涡街流量计安装注意事项如下：

　　1、连接管道的法兰尺寸必须与仪表的公称尺寸相同，法兰孔要光滑，可以是对焊法兰；

　　2、流量计必须安装在无障碍物的直管上；

　　3、安装法兰密封圈时注意不要使流体产生蒸汽；

　　4、流量计不能安装在泵的进出口，泵经常会产生振荡的流体，会影响涡街流量计阻流体产生管道的振动；

　　5、流量计若安装在泵的出口，会经受严重的流量脉动，引起传感器的损坏；

　　6、流量计安装在振动调节阀的附近会造成同样的损坏；

　　7、仪表上游四倍的管道直径和下游二倍管道直径范围内的管道内表面应无扎屑、砂孔、裂缝、凸出物和其它表面凹凸不平；

　　8、当安装仪表时应考虑仪表的维护方便。若更换传感器时不能中断流体，则在安装流量计前应安装隔离支管；

　　9、可以安装旁路管，以使维修时移走整个仪表。

　　10、在测量液体时，建议将流量计安装在调节阀的上游，这样能保证满管和足够的背压避免液体的闪蒸和汽蚀；

　　11、在测量气体时，有几种安装方式，对最大的可测范围而言，建议将流量计安装于调节阀的下游10至30倍的管道直径或更远处，这样能保证流量计有最大的流速，从而使传感器产生比较有效的信号；

　　12、若流体流动稳定时，流量计可以安装在调节阀的上游，因为调节阀上游的压力波动通常比较小；

　　13、当测量蒸汽时，建议将流量计安装在调节阀的下游10至30管道直径距离处，这样对测量饱和蒸汽特别有效，能够保证流量计处的冷凝量最小。

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