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輕松了解渦輪流量計原理、選型、安裝與維護

渦輪流量計是當前應用較多的流量計種類之一。
這種流量計的優點,可以說非常的多:
體積小
重量輕
準確度高(可以當作計量標準儀表)
反應時間快(可達到毫秒級)
量程比寬(一般為10:1)
壓力損失小
適用工作流體溫度高
輸出為脈沖信號不易受到干擾
可以長距離傳輸便于各種參數處理等等
正是基于上述這些優點,渦輪流量計目前正廣泛應用于石化、冶金、燃氣等行業。
看到如此優秀的流量計,是否想深入的了解一下呢?現在儀控君就帶你了解一下這種流量計的方方面面。
渦輪流量計原理
下圖就是一款渦輪流量計的透視圖,可以看到流量計的管道中心安放了一個渦輪,渦輪兩端由軸承支撐。
當流體通過管道時,沖擊渦輪葉片,對渦輪產生驅動力矩,使渦輪克服摩擦力和流體阻力,產生旋轉。在一定的流量范圍內,對一定的流體介質粘度,渦輪的旋轉角速度與流體流速成正比。渦輪的轉速通過傳感器進行檢測,并通過后續信號調理電路對信號進行放大、濾波、整形,產生于脈沖成正比的脈沖信號。處理器通過對脈沖信號的處理,得到瞬時的流量值。
1.渦輪
渦輪又稱葉輪,大多由導磁不銹鋼材料制成,有直板葉片、螺旋葉片等多種,可用嵌有許多導磁體的多孔護罩環來增加一定數量葉片渦輪旋轉的頻率。渦輪由軸承支撐,與殼體同軸,其葉片數量視口徑大小而定。葉輪幾何形狀及尺寸對傳感器能有較大影響,要根據流體性質、流量范圍、使用要求等設計。葉輪的動平衡很重要,直接影響儀表性能和使用壽命。
2.軸與軸承
用于支撐葉輪旋轉,需要有足夠的剛度、強度和硬度、耐磨性、耐腐蝕性等。它決定著傳感器的可靠性和使用期限。傳感器實效通常是由軸與軸承引起的,因此起結構及材料的選用和維護非常重要。
3.整流器
也叫導向體,在流量計進出口裝有導向體,對流體起導向整流以及支撐葉輪的作用。通常選用不導磁材料制成。
4.信號檢測傳感器
傳感器的主要作用是把轉動的信號轉換為電信號。國內常用變磁阻式,輸出信號有效值在10mV以上,配放大器可輸出伏級信號。
5.殼體
殼體起到承受被測流體的壓力、固定安裝檢測部件、連接管道的作用。殼體采用不導磁材料制成。
6.顯示器
顯示器為渦輪流量計接受輸出信號的裝置。在流量計運行的過程中,瞬時流量、累計流量、儀表系數都可以在顯示器向顯示出來。
渦輪流量計的選型  
在實際的流量計選擇應用中,要盡量選擇合適的流量計,既要避免資源浪費造成的過度花費,又要避免選擇不合適的流量計影響測量的精度。用戶在選擇流量計之前應首先估計管線輸送介質的量和介質可能達到的溫度和壓力范圍,估算出輸送介質的最高和最低的工況流量,正確選擇規格合適的流量計。選擇渦輪流量計的總體原則是:盡量使流量計在最大流量的20%~90%的范圍內運行,這樣流量計的最佳計量性能及測量精度也是最高的。
渦輪流量計在工藝管道上安裝時,需要注意以下幾點:
1.渦輪流量計應水平安裝,流體流向必須和箭頭指向一致,安裝處的環境溫度為20—120℃,相對濕度不超過80%。
2.和渦輪流量計相連接的前后管道的內徑應與流量計口徑一致。流量計前直管段長度應大于20倍管道直徑,流量計后直管段長度應大于15倍管道直徑。
3.為了消除雜質,流量計前應裝有過濾器。為了減少由管道上游帶來的旋回流的干擾及減小流量計前后所需的直管段長度,需要安裝整流器。凡測易氣化的液體時,應安裝消氣器,以消除管道內氣體,提高測量精確度,延長流量計使用的生命周期。
4.工藝管道中心和流量計中心保持一致。管道和流量計連接處不得有凸出物伸人管道內,以免改變管道截面和流量計進口流場分布。
5.為了減少來自上游的流場干擾,控制閥應置于流量計下游側,以利于流量的平穩控制。單獨設置的壓力表可設置在流量計的進口或出口處;單獨設置的溫度計應設置在流量計的下游處。
6.在測量單向流體流量的場合,應在流量計的下游處設置單向閥,以防止因流體的反沖現象而影響流量計特性。
7.在流量計安裝過程中,應盡量減小應力,以避免由于安裝應力所引起的變形和熱脹冷縮所引起的畸變。
8.在可能的條件下,應設置旁路管道。這樣既可在啟動時起保護作用,又可以在維修時不影響流體的正常輸送。
9.對不帶前置放大器的流量計,其流量計和前置放大器之間的間距不得超過3~5m,應該采用屏蔽電纜將流量計的輸出信號傳送至前置放大器的輸入端。對帶前置放大器的流量計,應采用四芯屏蔽電纜,將其輸出信號傳輸到流量指示積算儀。
10.應保證流量計有良好的接地,以保證流量計的正常工作和安全運行。
11.安裝流量計前,應將管道內鐵屑、焊渣和雜物消除干凈。啟動儀表前,應排除管道內氣體。啟動儀表時,管路閥門不宜開得過大過快,應避免過載流量流經流量計而使儀表受損。
12.智能式流量指示積算顯示儀表應水平放置或水平安裝在儀表屏上,安裝高度應以讀數和操作方便為準,一般為1.5m左右。

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