高精度渦輪流量計概述

渦輪流量計是速度式流量儀表中的一種，也叫葉輪式流量計，以動量矩守恒原理為基礎(chǔ)。

渦輪流量計的結(jié)構(gòu)見圖，流體在管道中流動時沖擊渦輪葉片，使渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪的旋轉(zhuǎn)速度隨流量的變化而變化，*后從渦輪的轉(zhuǎn)數(shù)求算出流量值，在二次儀表上進行計數(shù)和顯示，可反映出瞬時流量和累積流量（或稱總量），也可轉(zhuǎn)換成標準信號進行遠傳。此外，傳感器輸出的脈沖頻率信號可以單獨與計算機配套使用，由計算機代替流量顯示儀表實現(xiàn)密度或溫度、壓力補償，顯示流體體積流量或質(zhì)量流量。是目前流量儀表中比較成熟的高準確度儀表之一。

高精度渦輪流量計部件組成

通常渦輪流量計由整流器、儀表管段、傳感器和前置放大器構(gòu)成。

整流器是為了消除或減少流動中的漩渦流、偏心流等各種非軸對稱流和脈動流而設(shè)置于流量計前端管道中的裝置。

儀表管段是指包括整流器、上下游直管段以及流量計在內(nèi)的配管部分。

傳感器是把轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成電信號的裝置。通常把渦輪流量計中感知流體流速的渦輪及其組合（包括前后導(dǎo)流架、軸承、殼體及前置放大器）統(tǒng)稱為渦輪流量傳感器。

前置放大器是為了傳送傳感器的電信號而對其進行放大、整形，從而得到輸出信號的裝置。將輸出信號的信號處理、轉(zhuǎn)換部分稱為二次儀表或顯示儀表。

高精度渦輪流量計工作原理

流體通過傳感器殼體時，由于葉輪的葉片與流向有一定的角度，流體的沖力使葉片具有轉(zhuǎn)動力矩，克服摩擦力矩和流體阻力之后葉片旋轉(zhuǎn)，在力矩平衡后轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，在一定的條件下，轉(zhuǎn)速與流速成正比，由于葉片有導(dǎo)磁性，它處于信號檢測器（由永久磁鋼和線圈組成）的磁場中，旋轉(zhuǎn)的葉片切割磁力線，周期性的改變著線圈的磁通量，從而使線圈兩端感應(yīng)出電脈沖信號，此信號經(jīng)過放大器的放大整形，形成有一定幅度的連續(xù)的矩形脈沖波，可傳至顯示儀表，顯示出流體的瞬時流量或累積流量。

在一定的流量范圍內(nèi)，脈沖頻率 f 與流經(jīng)傳感器的流體的瞬時流量 Q 成正比，流量方程為： 

式中 qv —— 流體的瞬時流量（工作狀態(tài)下）m3/h ；

f —— 脈沖頻率，Hz； 

K —— 傳感器的儀表系數(shù) m-3 ，由校驗單給出。 

每臺傳感器的儀表系數(shù)由我公司填寫在檢定**中，K 值設(shè)入配套的顯示儀表中，便可顯示出瞬時流量和累積總量。

高精度渦輪流量計產(chǎn)品特點與材質(zhì)

本公司產(chǎn)品的各項零部件均采用高精度的數(shù)控機床加工成型，具有一致性好，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，各項指標均優(yōu)于同類國標要求。

傳感器閥體采用國標 304 不銹鋼制作，法蘭采用 HG20593-2009、PN16 標準；

前后導(dǎo)向支架選用 304 不銹鋼精密鑄造成型，表面光潔度高，對流體通過時阻力小，與閥體緊密配合，在大流量通過時無噪聲。

軸承選用高品質(zhì)硬質(zhì)合金軸承，耐磨蝕、耐腐蝕、壽命高。

葉輪選用高導(dǎo)磁不銹鋼材料，整體式設(shè)計，經(jīng)過高精密加工中心的一道道精雕細琢，品質(zhì)優(yōu)良，從而保證了整機的性能要求。

二次儀表選用國內(nèi)知名廠家的產(chǎn)品，以確保整機在使用中的穩(wěn)定性和精準性。

高精度渦輪流量計適用場合

我公司研制生產(chǎn)的 LWGY 型渦輪流量計是在吸收國內(nèi)外流量儀表的先進技術(shù)并結(jié)合實際使用情況加以優(yōu)化設(shè)計而成的新一代渦輪流量計，廣泛應(yīng)用于測量封閉管道中與不銹鋼 1Cr18Ni9Ti、2Gr13、剛玉 Al2O3和硬質(zhì)合金不起腐蝕作用，且無纖維、顆粒等雜質(zhì)，工作溫度下運動粘度小于 5*10-6m2/s 的液體，對于運動粘度大于 5*10-6m2/s 的液體，可對流量計進行實液標定后使用。若與具有特殊功能的顯示儀表配套，還可以實現(xiàn)定量控制、超量報警等功能，是流量計量和節(jié)能的理想儀表。與相應(yīng)的流量積算儀表、現(xiàn)場顯示表等配套可用于測量液體的流量和總量。它被廣泛用于石油、化工、冶金、科研、國防、計量等領(lǐng)域的計量、控制系統(tǒng)。

如用戶需用特殊形式的傳感器，可協(xié)商訂貨，需防爆型傳感器時，在訂貨中加以說明。

高精度渦輪流量計規(guī)格代號與儀表參數(shù)

1 規(guī)格代號的表示方法 

LWGY 型渦輪流量傳感器型號和規(guī)格代號表：

2 儀表參數(shù) 

傳感器的公稱通徑、流量范圍、流體溫度、公稱壓力、環(huán)境溫度、相對濕度、*大壓力損失表：

高精度渦輪流量計產(chǎn)品特點

本公司生產(chǎn)的渦輪流量計主要有以下特點： 

1 優(yōu)點

①準確度高。渦輪流量計的測量精度一般為±0.25%R～±0.5%R，高精度型可達±0.15%R。在線性流量范圍內(nèi)，即使流量有所變化也不會降低累積準確度。

②測量范圍寬。*大和*小線性流量比通常為 6:1～10:1，有的大口徑流量計甚至可達 40:1，故適宜流量大幅度變化的場合。

③重復(fù)性好。短期重復(fù)性可達 0.05%～0.2%，由于具有良好的重復(fù)性，因此在貿(mào)易結(jié)算中是優(yōu)先選用的流量計。

④壓力損失小。流通能力大（同樣口徑可通過的流量大）。

⑤耐高壓。由于外形簡單并且采用磁電感應(yīng)結(jié)構(gòu)，儀表殼體上無需開孔，容易實現(xiàn)耐高壓設(shè)計，可用于高壓液流的測量。

⑥數(shù)字信號輸出。傳感器輸出的是與流量成正比的脈沖頻率信號（即數(shù)字信號），易于遠傳，因此適用于總量及瞬時流量的計量與控制，信號的抗干擾能力也較強。獲得的信號頻率高，信號分辨率強。

⑦安裝維修方便。結(jié)構(gòu)簡單輕巧，安裝維護方便。因為無滯留部分，內(nèi)部清洗簡單。如發(fā)生故障，并不影響管道內(nèi)流體的輸送。

⑧適用范圍廣?；旧蠟閳A筒形設(shè)計，容易適應(yīng)高溫、高壓的要求和低溫流體的測量；

⑨耐腐蝕。傳感器采用國標不銹鋼抗腐蝕材料制作，耐腐蝕性能好。

2 局限性

①不能長期保持校準特性，需定期校驗。對于貿(mào)易儲運等有高準確度測量要求的，*好配備現(xiàn)場校驗設(shè)備，可定期校驗以保持其特性。

②不太適宜高黏度型介質(zhì)。對黏度變化反應(yīng)敏感。介質(zhì)黏度增大使流量計測量下限值提高，范圍度縮小，線性度變差。

③儀表受來流流速分布畸變和旋轉(zhuǎn)流影響較大，傳感器上下游所需直管段較長，如安裝空間受限制，可加裝流動調(diào)制器（整流器）以縮短直管段長度。

④對被測介質(zhì)清潔度要求較高。

高精度渦輪流量計外形尺寸參數(shù)

高精度渦輪流量計安裝方法

渦輪流量傳感器的安裝布置簡圖如圖。

渦輪流量計在出廠時將流量傳感器、檢測部件、流量顯示儀表等組件分開包裝，在現(xiàn)場安裝的步驟如下：

①檢查傳感器、檢測部件、流量顯示儀表的出廠編號（或儀表系數(shù)）是否一致，切不可將不同出廠編號（或儀表系數(shù)）的組件混合安裝，以免影響測量準確度。

②按安裝要求將傳感器組件裝在管路上。

③用螺紋連接方式將檢測部件固定在傳感器組件上。

④在傳感器殼體上安裝流量顯示儀表組件（整體安裝），或?qū)⒘髁匡@示儀表安裝在傳感器附件的管路上。

高精度渦輪流量計的安裝

1.在安裝渦輪流量傳感器時，必須保證滿管安裝，即管道中充滿流體。否則流量測量會受到影響，導(dǎo)致測量誤差。水平安裝時如圖示意安裝，垂直時如圖示意安裝。

2.若流量傳感器安裝位置位于管線的低點，為防止流體中雜質(zhì)沉淀滯留，應(yīng)在其后的管線安裝排放閥，定期排放沉淀雜質(zhì)。

3.流量計一般水平安裝，要垂直安裝時需在訂貨時說明。

4.流量傳感器不應(yīng)裝在水平管線的*高點，以免管線內(nèi)聚集的氣體（如停流時混入空氣）停留在流量傳感器處不易排出而影響測量。正確安裝參見圖的方式。

5.傳感器的安裝方式根據(jù)規(guī)格不同，采用螺紋或者法蘭安裝。嚴禁在流量計殼體上進行焊接。焊接時必須將流量計拆離管線。

6.安裝流量計前應(yīng)將管道內(nèi)的雜物、焊渣、粉塵清理干凈。

7.在需要連續(xù)運行不能停流的場合，為了檢修時不致影響流體的正常輸送，建議在流量傳感器的安裝處，按圖設(shè)置旁通管路和可靠的截止閥，測量時應(yīng)保證旁通管路無泄漏。

8.流量計安裝時，其上、下游應(yīng)根據(jù)使用說明書的要求配置相應(yīng)長度的直管段。傳感器上游端至少有 20 倍公稱通徑長度的直管段，下游端應(yīng)不少于 5 倍公稱通徑長度的直管段。

9.為保證流量計的使用壽命，必須安裝過濾器。對于不能停流的，應(yīng)并聯(lián)安裝兩套過濾器，輪流清除雜質(zhì)，或選用自動清洗型過濾器。

10.安裝時注意流體方向，不得反向安裝。

11.需要安裝流量調(diào)節(jié)閥的場合，調(diào)節(jié)閥應(yīng)安裝在流量計的下游處，以減少來自上游的流量干擾，利于流量的調(diào)節(jié)穩(wěn)定。上游側(cè)的截止閥測量時應(yīng)全開，且這些閥門都不得產(chǎn)生振動和向外泄漏。壓力表可裝在上下游進出口處，溫度計應(yīng)裝在下游 5DN 處。對于可能產(chǎn)生逆向流的管線應(yīng)加裝止回閥以防止流體反向流動。

12.流量傳感器露天安裝時，請做好遮陽和防雨淋措施。

13.流量計外殼設(shè)有接地端子，應(yīng)可靠接地，但不得與強電系統(tǒng)地線共用。

14.現(xiàn)場安裝、維護必須遵守“有爆炸性氣體時勿開蓋”的警告語，并在開蓋前關(guān)掉外電源。

15.拆裝流量計時，對磁感應(yīng)部分不能碰撞。

16.投入運行前先進行儀表系數(shù)的設(shè)定。仔細檢查，確保儀表接線無誤，接地良好，方可送電。

17.渦輪流量計所安裝的管道不得對其施加任何應(yīng)力。

18.進行管道耐壓試驗時，渦輪流量計不得安裝在管道上。

19.流量計顯示儀表應(yīng)可以轉(zhuǎn)動一定角度。

高精度渦輪流量計連接管道的安裝

流量計連接管道的安裝情況對流量計的測量準確度影響很大。

安裝配管的要求：

①流速分布不均和管內(nèi)二次流的存在是影響渦輪流量計測量準確度的重要因素。渦輪流量計對上、下游直管段有一定要求。在工業(yè)測量上，一般要求上游 20D，下游 5D 的直管長度。為消除二次流動，*好在上游端加裝整流器。這樣可使流量計的測量準確度達到標定時的準確度等級。

②保證通過流量計的液體是單相流，即不能混有空氣或者蒸氣，如有則需加裝消氣器。對于易氣化的液體，在流量計下游必須保證一定背壓。該背壓的大小可取*大流量下流量傳感器壓降的二倍加上*高溫度下被測液體蒸氣壓的 1.2 倍。

③管道內(nèi)安裝過濾器保證流體的清潔。

④消氣器和過濾器的消氣口和排污口要通向安全的場所。

⑤與流量計相連接的前后管道的內(nèi)徑應(yīng)與流量計口徑一致。管道和流量計連接處不許有凸出物伸入管道內(nèi),以免改變通道截面和流量計進口流場分布，并要求管道中心河流量計中心一致。流量計上游直管段長度 L 與管道內(nèi)徑 D 的比值應(yīng)滿足式 6-1 的要求：

式中

K—漩渦速度比，取決于流量計上游局部阻流件的類型；

f—管道內(nèi)壁摩擦系數(shù)，流動處于紊流狀態(tài)時一般可取 0.0175。

K 值與上游直管段長度見表 6-1：

若上游局部阻流件狀況不明確，一般推薦上游直管段長度應(yīng)不小于 20D，下游直管段長度不小于5D。當(dāng)上游直管段不能滿足要求時，應(yīng)在流量計和阻流件之間安裝流動調(diào)整器。

高精度渦輪流量計的使用

渦輪流量計*適合用于測量潔凈的、低黏度的單相流體，如水、輕油、石油溶劑、酸、堿、液氧、液 氮、液氫等相關(guān)液體。請按以下要求正確使用渦輪流量計以延長使用壽命，降低維護費用。

1、使用前請檢查所用流量計的流量范圍與實際工作的流量范圍是否吻合。即使用時的*小流量不得低于該口徑允許測量的*小流量，使用時的*大流量不得高于該口徑允許測量的*大流量。從測量準確度和使用壽命兩方面考慮，一般認為在斷續(xù)使用的情況下（日運行 8 小時以下），按實際使用時的*大流量的 1.3 倍選擇傳感器口徑；連續(xù)使用的場合（日均大于 8 小時），按實際使用時的*大流量的 1.4 倍選擇傳感器口徑；在惡劣工況條件下使用（如易汽化的液體、含微小顆粒的液體等），則使用時的*大流量應(yīng)該為該口徑允測*大流量的 40%。如果傳感器口徑與流程管道通徑不一致時，則應(yīng)以異徑接管和等徑直管改裝管道。

一般情況下，傳感器流量范圍下限附近誤差稍大，通常將實際*小流量的 0.8 倍作為選用傳感器流量范圍下限值，并保證有一定的余量。

2、使用前應(yīng)檢查渦輪流量計上游管道內(nèi)是否清潔，特別要注意管道內(nèi)的異物，如焊渣等。

3、渦輪流量計投入運行時，對未安裝旁路管道的流量傳感器，應(yīng)先以中等開度開啟流量計上游閥，然后緩慢開啟下游閥。以較小的流量運行一段時間（約 10 分鐘），然后全開上游閥，再開大下游閥開度，調(diào)節(jié)到所需正常流量。

4、對于安裝了旁通管路的流量計，先全開旁通管路閥門，先以中等開度開啟流量計上游閥，再緩慢開啟下游閥，關(guān)小旁通閥開度，使儀表以較小的流量運行一段時間。然后全開上游閥，全關(guān)旁路閥（必須保證旁路閥無泄漏），*后調(diào)節(jié)下游閥開度到所需的流量。

5、對于低溫和高溫流體，在流通前要排凈管道中的水分，流通時先以很小流量運行 15 分鐘，再逐漸上升到正常流量。停流時也要緩慢進行，使管道溫度和環(huán)境溫度逐漸接近。

6、啟閉閥門應(yīng)盡可能平緩，如采用自動控制閥門的啟閉，*好采用“兩段開啟，兩段關(guān)閉”的方式，以防止流體突然沖擊葉輪甚至發(fā)生水錘現(xiàn)象損壞葉輪。

7、當(dāng)管道壓力不高時，應(yīng)檢查流量計下游壓力。一般在投入運行初期，觀察*大流量時流量計下游的壓力是否大于 Pmin，以防止產(chǎn)生氣穴。其中：

Pmin = 2△P+1.25Pv

式中

△P—流量計*大流量時的壓力損失；

Pv—被測流體*高使用溫度時的蒸氣壓。

8、正確使用流量計的儀表系數(shù)。渦輪流量計的儀表系數(shù) K 由我公司填寫在給客戶的合格證上，謹防丟失。渦輪流量計長期使用后因軸承磨損等原因，儀表系數(shù) K 會發(fā)生變化，應(yīng)定期現(xiàn)場或離線檢定。若測量誤差超過范圍，應(yīng)及時調(diào)換傳感器，并按新的儀表系數(shù)重新設(shè)定顯示儀表。

9、要定期清掃管線，清管時所有流體的流向、流量、壓力、溫度等均應(yīng)符合渦輪流量計的規(guī)定。

10、選型應(yīng)在規(guī)定的流量范圍內(nèi)，防止超速運行，以獲得理想的準確度和保證正常使用壽命。禁止超流量長時間運轉(zhuǎn)，否則會損壞機芯。

11、流量計在運行時不允許打開后蓋或更動內(nèi)部有關(guān)參數(shù)，不得隨意松開流量計的固定部分，否則會影響流量計的正常運行。如要打開后蓋，請在開蓋前關(guān)掉外電源。

12、保證過濾器的通暢。過濾器若被雜物堵塞，流量計入口、出口處的壓力表讀數(shù)差將增大，需及時清除，不然堵塞會嚴重降低流量。定期排放消氣器中從液體逸出的氣體。流量計從管道上拆下暫時不用時，應(yīng)用輕質(zhì)油清洗干凈，并在兩端加蓋防護，以防銹蝕或雜質(zhì)進入儀表內(nèi)部。

13、在多雨雪季節(jié)，應(yīng)對流量計的顯示儀表進行保護。

14、定期檢查維護流量計和其外接輔助設(shè)備，一旦發(fā)現(xiàn)異常及時采取措施排除，以保證整套儀表正常工作。

15、應(yīng)加強對現(xiàn)場操作人員的技能培訓(xùn)，降低人為對流量計的損壞。