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渦輪流量計由渦輪、軸承、前置放大器、顯示儀表組成,被測流體沖擊渦輪葉片,使渦輪旋轉(zhuǎn),渦輪的轉(zhuǎn)速隨流量的變化而變化,即流量大,渦輪的轉(zhuǎn)速也大,再經(jīng)磁電轉(zhuǎn)換裝置把渦輪的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為相應頻率的電脈沖,經(jīng)前置放大器放大后送入。
1、渦輪變送器的工作原理
渦輪流量計由渦輪、軸承、前置放大器、顯示儀表組成,被測流體沖擊渦輪葉片,使渦輪旋轉(zhuǎn),渦輪的轉(zhuǎn)速隨流量的變化而變化,即流量大,渦輪的轉(zhuǎn)速也大,再經(jīng)磁電轉(zhuǎn)換裝置把渦輪的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為相應頻率的電脈沖,經(jīng)前置放大器放大后,送入顯示儀表進行計數(shù)和顯示,根據(jù)單位時間內(nèi)的脈沖數(shù)和累計脈沖數(shù)即可求出瞬時流量和累積流量。
渦輪變送器的工作原理是當流體沿著管道的軸線方向流動,并沖擊渦輪葉片時,便有與流量qv、流速V和流體密度ρ乘積成比例的力作用在葉片上,推動渦輪旋轉(zhuǎn)。在渦輪旋轉(zhuǎn)的同時,葉片周期性地切割電磁鐵產(chǎn)生的磁力線,改變線圈的磁通量。根據(jù)電磁感應原理,在線圈內(nèi)將感應出脈動的電勢信號,此脈動信號的頻率與被測流體的流量成正比,即:其中,qv為流體的體積總量,N為變送器產(chǎn)生的脈動總數(shù);ξ為流量系數(shù)。ξ是渦輪變送器的重要特性參數(shù),不同的儀表有不同的ξ,并隨儀表長期使用的磨損情況而變化;其含義是單位體積流量通過變送器時,變送器的輸出的脈沖數(shù)。渦輪變送器輸出的脈沖信號,經(jīng)前置于放大器放大后,送入顯示儀表,就可以實現(xiàn)流量的測量。
2、渦輪流量計的顯示儀表
顯示儀表的任務是將單位時間輸出脈沖數(shù)和輸出脈沖總數(shù)轉(zhuǎn)換成瞬流量和總流量,并顯示出來。
由前放大器輸出的脈沖信號,其幅值、波形都是不規(guī)則的,在進入顯示儀表后,先需經(jīng)整形電路整形成為有規(guī)則的具有一定幅值的矩形電脈沖信號民,再經(jīng)過頻率/電流轉(zhuǎn)換電路,將頻率信號變?yōu)橄鄳碾娏餍盘枺?~20mA)再轉(zhuǎn)換能瞬時流量值,總量由轉(zhuǎn)換及積算電路得到。有的顯示儀表就地顯示,有的送DCS顯示。
3、渦輪流量計的選型
?。?)流量計本體選區(qū)用316不銹鋼材料以防腐,如是防爆區(qū)還必須是防爆結(jié)果。
?。?)軸承一般有炭化鎢,聚四氟乙烯,碳石墨三種規(guī)格:碳化鎢的精度zui高,它作為工業(yè)控制的標準件;聚四氟乙烯,碳石墨能防腐,一般在化工場所優(yōu)先考慮。軸承的壽命流速的平方成正反比,故流速的在zui大流速的1/3速度比較好。
?。?)感應探頭是檢測轉(zhuǎn)動體的運動并把它轉(zhuǎn)化為脈沖數(shù)字電信號,它電磁線圈電壓輸出值接近正弦曲線,脈沖信號的頻率范圍隨測量的流量大小成線性變化,典型的范圍為10:1,25:1和100:1三種規(guī)格。電磁線圈的電阻一般小于2000Ω,大于該值可能損壞。
4、渦輪流量計的安裝
?。?)變送器的電源線采用金屬屏蔽線,接地要良好可靠。電源為直流24V,650Ω阻抗。
(2)變送器應水平安裝,避免垂直安裝,并保證其前后有適應的直管段,一般*D,后5D。
?。?)保證流體的流動方向與儀表外殼的箭頭方向一致,不得裝反。
(4)被測介質(zhì)對渦輪不能有腐蝕,特別是軸承處,否則應采取措施。
(5)注意對磁感應部分不能碰撞。
5、渦輪流量計的校正與組態(tài)
標準的標定方法是十點水標定法,但黏度不同標定的值不同,故通常要做黏度標定曲線。
6、注意事項
(1)安裝渦輪流量計前,管道要清掃。被測介質(zhì)不潔凈時,要加過濾器。否則渦輪、軸承易被卡住,測不出流量來。
?。?)拆裝流量計時,對磁感應部分不能碰撞。
(3)投運前行儀表系數(shù)的設定。仔細檢查,確定儀表接線無誤,接地良好,方可送電。
?。?)安裝渦輪流量計時,前后管道法蘭要水平,否則管道應力對流量計影響很大。
7、前景與發(fā)展
隨著科學的不斷發(fā)展,當今渦輪變送器已發(fā)展成小型化、高集成度的模塊,設計,有強大的功能軟件,并設有RS232標準計算機通信接口,對維護檢修提供了方便??膳cDCS連接通信,DCS替代了顯示儀表,如華海流量計在工業(yè)臨近生產(chǎn)過程中更方便實用。
總之,渦輪流量計是一種速度式流量儀表,由于具有測量精度高,反應速度快,測量范圍廣,價格低廉,安裝方便等優(yōu)點,被廣泛應用于化工生產(chǎn)。
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