1.1渦輪流量計(jì)工作原理
渦輪流(liú)量計
是一種速度(dù)式流量計，其工作(zuo)原理是根據置于(yu)流體♻️中的葉輪的(de)旋轉角速度與流(liu)體流速成正比，通(tōng)過測量葉輪的旋(xuan)轉🌈角速度得到被(bèi)測流體的流速，從(cóng)而得到管道❌内的(de)流量值[27]。整個儀表(biao)由殼體、導向體（疏(shu)流器）、葉輪、軸、軸承(chéng)及信号檢測器等(deng)組成。流量計内部(bu)結構如圖2-2所示。
渦輪流量計(ji)在管道中心安放(fang)一個渦輪，兩端由(yóu)軸承支撐。當流體(tǐ)進入流量計時，首(shǒu)先要經過渦輪流(liú)量計内部特殊結(jie)構的前導流體并(bing)加速。在流體的🍉作(zuo)用下，渦輪葉💋片會(hui)與流體流向形成(cheng)一定角度，這個時(shi)候渦輪就會産生(shēng)轉動力矩，這個轉(zhuan)動力矩需要克服(fu)阻力力矩和摩擦(ca)力矩之後才能帶(dài)動渦輪開始轉動(dòng)。當⁉️轉動力矩、阻力(lì)力🧡矩和摩擦力矩(ju)達到平衡時，渦輪(lun)的轉速就會恒定(dìng)[27]。而且渦輪轉動速(sù)度❗與🛀流量成線性(xing)關系。葉輪的轉速(sù)經一副齒輪減速(su)🔞，同時由一個密封(feng)的磁性耦合器件(jiàn)将轉動的趨勢傳(chuán)到儀表外部的🚶機(ji)械式計數器。利用(yong)電磁感應原理，通(tong)過旋轉的渦輪葉(ye)片頂🧑🏾🤝🧑🏼端導磁體周(zhōu)期性地改㊙️變磁阻(zǔ)，将檢測線圈檢測(cè)到的磁通周期變(bian)化信号送入前置(zhi)❤️放大器，經過放大(da)、整形🔞，産生🐪與流速(sù)成正比的脈沖信(xin)号，送入單位與流(liu)量積算電路，得到(dào)并顯示累積流量(liàng)值；同時将脈沖信(xin)号送入頻率-電流(liu)⁉️轉換電路，轉換成(chéng)模拟電流，進而指(zhǐ)示瞬☂️時流量值。
渦(wo)輪流量計的流量(liàng)方程爲
Qv=f/K（2-1）
公式（2-1）中，Qv爲(wei)體積流量，單位m3/h。f爲(wèi)流量計輸出信号(hào)的頻率，單位Hz。K爲流(liu)量計的儀表系數(shù)，單位脈沖數/m3。
渦輪(lun)流量計流量特性(xing)曲線如圖2-1所示[7]。從(cóng)特性曲線可以☀️看(kàn)出，當流量計從零(ling)開始增大時，葉輪(lun)必須先☁️克服💋軸與(yǔ)軸承之間産生💚的(de)靜摩擦力矩後才(cái)開始旋轉，極💘小量(liàng)的流體通過渦輪(lun)流量計時，渦輪并(bìng)不轉動，隻有當流(liú)量大于某一最小(xiao)值時，這一最小流(liú)量值與流體的密(mì)度成平方根關系(xì)，所以它對密度較(jiào)大的流體靈㊙️敏度(dù)較好，在流量計較(jiào)小時，流⭐量特性變(bian)化很大，主要收粘(zhān)滞性摩擦力矩影(ying)響。
當流量大于某(mou)一數值後，流量與(yu)轉數才近似線性(xing)關系，這就是渦輪(lun)流量計的工作區(qū)域。
由于軸承壽命(mìng)、葉輪強度和壓損(sun)等消極的制約，渦(wō)輪不能轉動太快(kuài)，因此渦輪流量計(ji)和其他流量計一(yī)樣，存在測量的上(shang)下限。
1.2渦輪流量計優缺(que)點
渦輪流量計在(zai)石油化工、有機液(yè)體、無機液、液化氣(qì)、天然🏃♀️氣和低溫流(liu)體中有着廣泛的(de)應用，在使用量上(shàng)是僅次于孔闆流(liú)量計的計量儀表(biǎo)。
（一）渦輪流量計的(de)優點
（1）高精度
對于(yu)液體一般爲±0.25%~±0.5%，高精(jīng)度型可達到±0.15%；當介(jiè)質爲氣體🛀時，一般(bān)爲±1.5%，特殊專用型爲(wèi)±0.5%~1%，在所用流量計中(zhōng)，渦輪流量計⁉️屬于(yú)最精确的。
（2）重複性(xing)好
短期重複性可(kě)達0.05%~0.2%，正是由于其具(jù)有良好的重複性(xing)，如📞經常校準或在(zài)線校準可得極高(gāo)的精确度，使其成(cheng)爲在貿易結算計(jì)量的💯優秀解決方(fang)案之一。
（3）測量範圍(wei)寬
中大口徑可達(dá)40:1~10:1，小口徑爲6:1或5:1。
（4）輸出(chū)脈沖頻率信号
适(shì)于總量計量及計(ji)算機連接，無零點(dian)漂移，抗幹擾能力(li)強㊙️。可🈚獲⚽得很高的(de)頻率信号（3~4Hz），信号分(fèn)辨率強[23]。
（5）适用于高(gao)壓測量
儀表表體(ti)不必開孔，易制成(cheng)高壓型儀表。
（6）結構(gòu)類型多，可适應各(gè)種測量對象的需(xu)要。
（二）渦輪流量計(ji)的缺點
（1）難以長期(qī)保持校準特性，需(xu)要定期校驗。對于(yú)無潤滑性的液體(ti)，液體中含有懸浮(fu)物或具有腐蝕性(xìng)時💃🏻，容易造成軸承(chéng)磨損及卡住等問(wen)題，限制了其使用(yòng)範圍，特殊工況需(xū)要采❤️用耐磨硬質(zhi)合金軸和軸承。有(you)貿易儲運和高精(jīng)度測量要求時，最(zuì)好💃配備現場👌校驗(yan)設備，可定期校準(zhǔn)以保持其特性。
（2）不(bu)适用于較高粘度(du)介質（高粘度型除(chú)外），随着粘度的❗增(zēng)大🏃♀️，流📧量計測量下(xia)限值提高，測量範(fàn)圍縮小，線性度變(bian)差🏃🏻。
（3）流體物性（密度(du)、粘度）對儀表特性(xing)影響較大。氣體渦(wō)輪流量☀️計易🔱受到(dào)密度的影響，而液(yè)體渦輪流量計對(duì)粘度變化的反應(yīng)敏感📧。由于密度和(hé)粘度與溫度、壓力(lì)關系密切🚩，在現場(chang)溫度、壓力波動較(jiào)大的情況下，要根(gēn)據它們對精确度(du)影響的程度采取(qǔ)補償措🌈施，才能使(shǐ)流⭐量計保持在較(jiào)高的精度🌍。
（4）流量計(jì)受到來自流速分(fen)布畸變和旋轉流(liú)的影響較㊙️大，一次(cì)表上下遊都需設(she)置較長的直管段(duan)，安裝空間要求嚴(yan)格。
（5）對被測介質的(de)潔淨度要求較高(gāo)，限制了其适用領(lǐng)域，雖然可以通過(guò)安裝過濾器以适(shì)應髒污介質，但亦(yi)帶來壓😘損增大、維(wei)護量增大等一系(xì)列問題，因此在由(you)于潔淨度較差的(de)流體測量時要謹(jǐn)慎使用。
（6）小口徑（2”以(yi)下）儀表流量特性(xìng)受物性影響嚴重(zhong)，儀表性能難以🌈提(tí)高。
1.3渦輪流量計安(an)裝形式
渦輪流量(liang)計根據口徑的不(bu)同安裝形式分爲(wei)法蘭連接、螺紋連(lian)接以及夾裝式連(lian)接三種安裝方式(shi)。螺紋連接與夾裝(zhuang)✉️式連接一♊般常用(yong)于小口徑管線。渦(wo)輪流量📱計安裝時(shi)液體流動方向應(ying)與傳感器外殼上(shàng)指示流㊙️向的箭頭(tóu)方向一緻。典型的(de)渦輪流量計安裝(zhuāng)如圖2-3所示[8]。
液體渦輪流量傳(chuán)感器可水平、垂直(zhi)安裝，垂直安裝時(shí)流體⭐方🏃向必須向(xiang)上。液體應充滿管(guǎn)道，不得有氣泡。直(zhi)管段内壁應光滑(huá)清潔，無凹痕、積垢(gòu)和起皮等缺陷。
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