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涡轮流量计的测量原理和应用

编辑:苏州贝特智能仪表有限公司时间:2019-04-12

  在工业出产进程中,为了有用的知道出产操作、监督和控制出产进程,流量测量时必不可少的。跟着科学技术的展开,出产环境日趋杂乱,对流量测量的要求也越来越高。因而,运用不同的物理原理和规则也相继问世与之相习气,如差压流量计、电磁流量计、涡轮流量计超声波流量计和质量流量计等等。在所有流量计中,涡轮流量计、容积式流量计及科里奥利质量流量计为重复性、准确度好的流量计。这三类流量计中,涡轮流量计具有结构简略、重量轻、维修便利、加工零部件少、流转能力打及价格低廉等特征,已经广泛运用于石油类、有机液体、无机液体、低温液体等的准确测量。本文从规划、运用的视点对涡轮流量计做简明介绍。

  一测量原理

  涡轮流量计的作业原理是依据置于流体中的叶轮的旋转角速度与流体流速成正比,通过测量叶轮的旋转角速度得到被测流体的流速,然后得到管道内的流量值。

  整个表面由壳体、导向体(疏流器)、叶轮、轴、轴承及信号检测器等组成。

  涡轮流量计在管道中心安放一个涡轮,两端由轴承支撑。当流体进入流量计时,首要要通过涡轮流量计内部特别结构的前导流体并加速。在流体的作用下,涡轮叶片会与流体流向构成必定视点,这个时分涡轮就会发生翻滚力矩,这个翻滚力矩需求战胜阻力力矩和抵触力矩之后才干带动涡轮初步翻滚。当翻滚力矩、阻力力矩和抵触力矩达到平衡时,涡轮的转速就会稳定。而且涡轮翻滚速度与流量成线性关系。叶轮的转速经一副齿轮减速,一同由一个密封的磁性耦合器件将翻滚的趋势传到表面外部的机械式计数器。利用电磁感应原理,通过旋转的涡轮叶片顶端导磁体周期性地改动磁阻,将检测线圈检测到的磁通周期改动信号送入前置扩展器,通过扩展、整形,发生与流速成正比的脉冲信号,送入单位与流量积算电路,得到并显现累积流量值;一同将脉冲信号送入频率-电流转换电路,转换成仿照电流,从而指示瞬时流量值。

  涡轮流量计的流量方程为:

  qv=f/K

  式中,qv体积流量(m3/s),f为流量计输出信号的频率(Hz),K为流量计的表面系数(脉冲数/m3)。

  二首要优缺点及运用场合

  涡轮流量计由于其结构及测量原理使其具有以下利益:

  (1)高精度关于液体一般为±0.25%~±0.5%,高精度型可达到±0.15%;当介质为气体时,一般为±1.5%,特别专用型为±0.5%~1%,在所用流量计中,涡轮流量计归于准确的。

  (2)重复性好短期重复性可达0.05%~0.2%,正是由于其具有杰出的重复性,如常常校准或在线校准可得极高的准确度,使其成为在买卖结算计量的优异处理方案之一。

  (3)测量规模宽中大口径可达40:1~10:1,小口径为6:1或5:1。

  (4)输出脉冲频率信号适于总量计量及计算机衔接,无零点漂移,抗烦扰能力强。可获得很高的频率信号(3~4Hz),信号分辨率强。

  (5)适用于高压测量表面表体不必开孔,易制成高压型表面。

  (6)结构类型多,可习气各种测量目标的需求。

  但是没有一种流量测量办法是完美的,在拥有以上利益的一同涡轮流量计的不足之处也是清楚明了的,在实践的选型与运用中要尤为留心:

  (1)难以长期坚持校准特性,需求守时校验。关于无润滑性的液体,液体中含有悬浮物或具有腐蚀性时,简略构成轴承磨损及卡住等问题,约束了其运用规模,特别工况需求采用耐磨硬质合金轴和轴承。有买卖储运和高精度测量要求时,好装备现场校验设备,可守时校准以坚持其特性。

  (2)不适用于较高粘度介质(高粘度型在外),跟着粘度的增大,流量计测量下限值前进,测量规模缩小,线性度变差。

  (3)流体物性(密度、粘度)对表面特性影响较大。气体流量计易遭到密度的影响,而液体流量计对粘度改动的反应活络。由于密度和粘度与温度、压力关系密切,在现场温度、压力动摇较大的情况下,要依据它们对准确度影响的程度采纳补偿办法,才干使流量计坚持在较高的精度。

  (4)流量计遭到来自流速散布畸变和旋转流的影响较大,一次表上下游侧需设置较长的直管段,如装置空间有限,可加装整流器以缩短直管段长度。

  (5)对被测介质的洁净度要求较高,约束了其适用范畴,尽管可以通过装置过滤器以习气脏污介质,但亦带来压损增大、维护量增大等一系列问题,因而在由于洁净度较差的流体测量时要谨慎运用。

  (6)小口径(DN50以下)表面的流量特性受物性影响严峻,表面功用难以前进。

  三、涡轮流量计的选用

  涡轮流量计作为高精度流量测量表面被广泛运用于买卖计量,为满意计量的精度要求在选用时以下几点要特别留心。

  (1)流体要求相对洁净。举荐选用的流体如石油化工类:石脑油、乙烯、苯乙烯、聚乙烯、液化石油气、天然气、液氧、液氮、二氧化碳等;化学溶液类:氨水、盐水、甲醇等;一般流体:水、空气、氧气、高压氢气等;有机液体:酒精、乙醚、苯、甲苯、丁二烯、四氯化碳等。

  (2)不举荐选用的目标或场所:含杂质多的液体,如循环冷却水、河水、排污水、燃油等;管道压力不高,流量较大(高流速),有可能发生气穴的场合;电焊机、电动机、有触点继电器的邻近存在严峻电磁烦扰的场合等。

  (3)涡轮流量计对流体粘度比较活络,粘度增大时,表面系数的线性区域会变窄,下限流量前进。关于液体,一般用水作为检测流体。液体粘度低于5x10-6mm2/s时可不考虑粘度影响,否则需采纳办法以补偿粘度的影响,如缩小适用规模,运用时前进流量下限值,表面系数诚心雷诺系数等。

  (4)有必要常常校验。关于管线传输计量,常装备在线校验设备。现在多在智能表面中进行各种影响量的补偿,如温圧补偿、非线性补偿等。

  (5)一般在作业时大流量相应的转速不能过高,以延长运用寿命。一般情况下关于接连式作业,表面流量上限为实践大流量值的1.4倍,间歇作业的则为1.3倍。

  四、涡轮流量计在实践运用中简略出现的问题及相关处理建议

  由于各种因素的影响,涡轮流量计在实践运用的进程中会简略出现一些问题的。常见的问题有以下几种:

  常见的问题有:无信号、工作速度忽慢忽快、涡轮流量计不计数、负误差增加(准确度下降)以及规划流量与实践流量不匹配等等。针对上述问题可以提出如下建议:

  1、无信号

  关于无信号的情况首要要检查电源,检查电源没问题后再对涡轮流量计本身进行检查,并判别是一次表面仍是二次表面的故障,假设二次表面没有问题,则检查信号线是否正确衔接,假设依然无信号输出,也有可能是流体的流速太慢或许传感器出现了问题,导致检测不到信号。

  2、工作速度忽快忽慢

  发生情况,首要可以通过调整表面系数来控制速度,假设表面系数改动较大,也可以检查插入杆深度是否恰当,大多数情况下,是由于叶轮无法工作,流量计内部含有污物,可以运用盐酸来清洗污物

  3、流量计不计数

  关于涡轮流量计不计数的情况,可能是由于电源或许开关接触不良导致的,所以要对涡轮流量计内部的器件进行检查,检查各个部件是否出现故障,假设出现了故障,要及时修补或替换零件。

  4、精度下降

  作为速度式流量计,跟着运行时间的增加(一般在运行两年后),内部轴承会逐步磨损,简略构成叶轮转速变慢(与正常比较),计量负误差增大,然后引起计量偏少的现象,对大流量的计量影响尤为杰出。建议改善办法:与出产厂家及代理商活跃交流,进行有针对性的维护或许爽性守时替换轴承。

  涡轮流量计作为速度式流量计的首要品种,在国外液化石油气、成品油和轻质原油等的转运及集输站,大型原油运送管线的首末站都许多采用它进行买卖结算。信赖跟着我国工业规划与国际的不断接轨,涡轮流量计往后的运用会愈加宽广。


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