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閱讀：1459發(fā)布時(shí)間：2022-6-26
渦輪流量計(jì)的工作原理、選擇和安裝由京儀股份為您整理，歡迎閱讀了解。
今天，邊肖將講述渦輪流量計(jì)的工作原理、選型和安裝。
渦輪流量計(jì)由渦輪、軸承、前置放大器和顯示儀表組成。渦輪流量計(jì)的示意圖如圖1所示。渦輪機(jī)安裝在管道的中心，兩端由軸承支撐。當(dāng)流體通過(guò)管道時(shí)，它沖擊渦輪葉片并產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)扭矩給渦輪，這導(dǎo)致渦輪逆著摩擦扭矩和流體阻力扭矩旋轉(zhuǎn)。在一定的流量范圍內(nèi)，對(duì)于一定的流體介質(zhì)粘度，渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度與流體流速成比例。因此，可以通過(guò)渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)角速度獲得流體流速，并且因此可以計(jì)算通過(guò)管道的流體流速。
渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)速由安裝在外殼外部的感應(yīng)線圈檢測(cè)。當(dāng)渦輪葉片切斷外殼中永磁鋼產(chǎn)生的磁力線時(shí)，會(huì)導(dǎo)致感應(yīng)線圈中的磁通量發(fā)生變化。感測(cè)線圈將檢測(cè)到的磁通量周期性變化信號(hào)發(fā)送到前置放大器，對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大和整形，產(chǎn)生與流量成比例的脈沖信號(hào)，并將其發(fā)送到單位轉(zhuǎn)換和流量積分電路，以獲得和顯示累積流量值。同時(shí)，脈沖信號(hào)也被送到頻率-電流轉(zhuǎn)換電路，將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電流量，從而指示瞬時(shí)流量值。
渦輪流量計(jì)的總體原理框圖如圖2所示。待測(cè)量的流體沖擊渦輪葉片以旋轉(zhuǎn)渦輪。渦輪的轉(zhuǎn)速隨著流量的變化而變化，即流量大，渦輪的轉(zhuǎn)速也大。磁電轉(zhuǎn)換裝置將渦輪轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成相應(yīng)頻率的電脈沖。經(jīng)過(guò)前置放大器放大后，電脈沖被送到顯示儀器進(jìn)行計(jì)數(shù)和顯示。根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)和累計(jì)脈沖數(shù)可以得到瞬時(shí)流量和累計(jì)流量。
渦輪變送器的工作原理是，當(dāng)流體沿管道軸向流動(dòng)并沖擊渦輪葉片時(shí)，一個(gè)與流量qv、流速V和流體密度ρ的乘積成正比的力作用在葉片上，推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)。當(dāng)渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉片周期性地切斷電磁鐵產(chǎn)生的磁力線，以改變線圈的磁通量。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，線圈中會(huì)感應(yīng)出脈動(dòng)的電位信號(hào)。脈動(dòng)信號(hào)的頻率與待測(cè)流體的流速成正比，即qv是流體的總體積，N是變送器產(chǎn)生的總脈動(dòng)。ξ是流量系數(shù)。
ξ是汽輪機(jī)變送器的一個(gè)重要特性參數(shù)。不同的儀器有不同的ξ，ξ隨長(zhǎng)期使用儀器的磨損而變化。它是指當(dāng)單位體積流量通過(guò)變送器時(shí)，變送器輸出的脈沖數(shù)。渦輪變送器輸出的脈沖信號(hào)經(jīng)前置放大器放大后送至顯示儀表，實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量。
2.渦輪流量計(jì)的結(jié)構(gòu)流體從殼體的入口流入。一對(duì)套筒軸承通過(guò)支架固定在管道的中心軸線上，渦輪機(jī)安裝在軸承上。輻射整流板安裝在渦輪上游和下游的支架上，以引導(dǎo)流體，從而防止流體旋轉(zhuǎn)和改變渦輪葉片上的作用角度。感應(yīng)線圈安裝在渦輪機(jī)上方的外殼外部，以接收磁通量變化信號(hào)。
主要部件如下所述。
(1)渦輪機(jī)由導(dǎo)磁不銹鋼制成，并配有螺旋葉片。葉片的數(shù)量根據(jù)直徑變化而變化，范圍從2到24。為了使渦輪機(jī)對(duì)流量有良好的響應(yīng)，要求質(zhì)量盡可能小。對(duì)渦輪葉片結(jié)構(gòu)參數(shù)的一般要求是:葉片傾角15°(氣體)，30-45°(液體)；葉片重疊度為1.2；葉片和內(nèi)殼之間的間隙為0.1毫米
(2)軸承汽輪機(jī)的軸承一般采用滑動(dòng)配合的硬質(zhì)合金軸承，要求耐磨性好。當(dāng)流體流過(guò)渦輪時(shí)，它將對(duì)渦輪產(chǎn)生軸向推力，這將增加鈾軸承的摩擦扭矩并加速鈾軸承的磨損。為了消除軸向力，結(jié)構(gòu)中應(yīng)采用液壓平衡措施。這種方法的原理如圖3所示。由于渦輪處的直徑DH略小于前后支架處的直徑Ds，渦輪部分的流動(dòng)部分將膨脹，流速將降低，流體靜壓將上升△P。△P的靜壓將抵消部分軸向推力。
(3)前置放大器前置放大器由磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器和放大整形電路組成。示意圖如圖4所示。在中國(guó)，磁電轉(zhuǎn)換器通常是磁阻型的，由永磁鋼和纏繞在外面的感應(yīng)線圈組成。當(dāng)流體通過(guò)并旋轉(zhuǎn)諷刺輪時(shí)，當(dāng)葉片直接在永磁鋼下面時(shí)，葉片的磁阻較小，當(dāng)兩個(gè)葉片之間的間隙在磁鋼下面時(shí)，磁阻較大，并且渦輪機(jī)運(yùn)行以連續(xù)改變磁路的磁通量。線圈中產(chǎn)生的可變感應(yīng)電勢(shì)被發(fā)送到放大和整形電路以成為脈沖信號(hào)。輸出脈沖的頻率與通過(guò)流量計(jì)的流量成比例，其比例系數(shù)K為K = f/qv，其中f是渦輪流量計(jì)的輸出脈沖頻率。QV——通過(guò)流量計(jì)的流量。這個(gè)比例系數(shù)也稱(chēng)為渦輪流量計(jì)的儀表系數(shù)。
(4)信號(hào)接收和顯示信號(hào)接收和顯示由系數(shù)校正器、加法器和頻率-電轉(zhuǎn)換器等組成。其功能是將前置放大器發(fā)出的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成累計(jì)流量和瞬時(shí)流量并顯示出來(lái)。
2.渦輪流量計(jì)的選擇
(1)車(chē)身防腐較好選用316不銹鋼材料。如果是防爆區(qū)域，也必須是防爆結(jié)果。
(2)軸承一般有三種規(guī)格:碳化鎢、聚四氟乙烯和碳石墨。碳化鎢具有較高的精度，被用作工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)零件。聚四氟乙烯和碳石墨可用于防腐，在化學(xué)工業(yè)中通常是優(yōu)選的。軸承壽命速度的平方是正負(fù)比率，所以較佳速度是較大速度的1/3。
(3)感應(yīng)探頭檢測(cè)旋轉(zhuǎn)體的運(yùn)動(dòng)，并將其轉(zhuǎn)換成脈沖數(shù)字電信號(hào)。其電磁線圈的電壓輸出值接近正弦曲線。脈沖信號(hào)的頻率范圍隨測(cè)量流量線性變化，典型范圍為10:1、25:1和100:1。
3.渦輪流量計(jì)的安裝
(1)變送器的電源線應(yīng)為金屬屏蔽線，接地良好可靠。電源為DC 24V，650ω阻抗。
(2)變送器應(yīng)水平安裝，避免垂直安裝，前后應(yīng)有合適的直管段，一般在安裝天和安裝后5天。
(3)確保流體的流動(dòng)方向與儀器外殼的箭頭方向一致，并且不得反向。(4)試驗(yàn)介質(zhì)不應(yīng)腐蝕汽輪機(jī)，尤其是軸承，否則應(yīng)采取措施。(5)注意磁感應(yīng)部分不能碰撞。
4.渦輪流量計(jì)配置和校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)的校準(zhǔn)方法是十點(diǎn)水校準(zhǔn)法，但不同粘度的校準(zhǔn)值不同，因此通常需要粘度校準(zhǔn)曲線。
5.渦輪流量計(jì)顯示儀的任務(wù)是將單位時(shí)間的輸出脈沖數(shù)和總輸出脈沖數(shù)轉(zhuǎn)換成瞬時(shí)流量和總流量并顯示出來(lái)。前置放大器輸出的脈沖信號(hào)的幅度和波形不規(guī)則。脈沖信號(hào)進(jìn)入顯示儀器后，需要通過(guò)整形電路整形成一定幅度的規(guī)則矩形電脈沖信號(hào)，然后通過(guò)頻率/電流轉(zhuǎn)換電路將頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流信號(hào)(20mA)，然后轉(zhuǎn)換能量的瞬時(shí)流量值。總量由轉(zhuǎn)換和積分電路獲得。一些顯示儀表在本地顯示，另一些發(fā)送到集散控制系統(tǒng)進(jìn)行顯示。
6.預(yù)防措施
(1)安裝渦輪流量計(jì)前，應(yīng)清洗管道。當(dāng)測(cè)試介質(zhì)不干凈時(shí)，添加過(guò)濾器。否則，渦輪和軸承很容易堵塞，流量無(wú)法測(cè)量。
(2)拆卸和組裝流量計(jì)時(shí)，磁感應(yīng)部分不能碰撞。
(3)投入運(yùn)行前設(shè)定儀表系數(shù)。在通電前，仔細(xì)檢查以確保儀器連接正確且接地正確。
(4)安裝渦輪流量計(jì)時(shí)，前后管法蘭應(yīng)水平，否則管道應(yīng)力會(huì)對(duì)流量計(jì)產(chǎn)生很大影響。隨著科學(xué)的不斷發(fā)展，今天的渦輪變送器已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)小型化、高度集成的模塊，具有強(qiáng)大的功能軟件和RS232標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)通信接口，為維護(hù)和維修提供了方便。
可與集散控制系統(tǒng)連接和通信，集散控制系統(tǒng)取代了霍弗流量計(jì)等顯示儀表，在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中更加方便實(shí)用。總之，渦輪流量計(jì)是一種速度流量計(jì)，由于其測(cè)量精度高、反應(yīng)速度快、測(cè)量范圍廣、價(jià)格低、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，在化工生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。
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