1、渦輪流量計(jì)基本概述

葉輪式流量計(jì)是一種速度式流量儀表，主要有渦輪流量計(jì)、分流旋翼流量計(jì)、水表和葉輪風(fēng)速計(jì)等。渦輪流量計(jì)是葉輪式流量計(jì)的主要品種，在國際上已有近半個(gè)世紀(jì)的工業(yè)應(yīng)用歷史，我國從60年代中期開始生產(chǎn)，已形成全系列化儀表。它利用置于流體中的葉輪的旋轉(zhuǎn)角速度與流體流速成比例的關(guān)系，通過測量葉輪的轉(zhuǎn)速來反映通過管道的體積流量大小，是目前流量儀表中比較成熟的高精度儀表。渦輪流量計(jì)由渦輪流量傳感器和流量顯示儀表(流量積算儀)組成，可實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)流量和累積流量的計(jì)量。傳感器輸出與流量成正比的脈沖頻率信號(hào)，該信號(hào)通過傳輸線路遠(yuǎn)距離傳送給顯示儀表，便于進(jìn)行累積和顯示。此外，傳感器輸出的脈沖頻率信號(hào)可以單獨(dú)與計(jì)算機(jī)配套使用，由計(jì)算機(jī)代替流量顯示儀表實(shí)現(xiàn)密度或溫度、壓力補(bǔ)償，顯示質(zhì)量流量或氣體體積流量。本儀表適用于輕質(zhì)成品油、石化產(chǎn)品等液體和空氣、天然氣等低粘度流體介質(zhì)，通常用于流體總量的測量。如今，渦輪流量計(jì)已在石油、化工、科研、國防和計(jì)量等各部門中獲得廣泛應(yīng)用。

2、渦輪流量計(jì)的工作原理

渦輪流量傳感器的結(jié)構(gòu)如圖6-1所示。

它主要由儀表殼體1、前后導(dǎo)向架組件2和4、葉輪組件3和信號(hào)檢測放大器6組成。當(dāng)被測流體通過渦輪流量傳感器時(shí)，流體通過導(dǎo)流器沖擊渦輪葉片，由于渦輪的葉片與流體流向間有一傾角θ，流體的沖擊力對渦輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，使渦輪克服機(jī)械摩擦阻力距和流動(dòng)阻力矩而轉(zhuǎn)動(dòng)。實(shí)踐表明，在一定的流量范圍內(nèi)，對于一定的流體介質(zhì)粘度，渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度與通過渦輪的流量成正比。所以，可以通過測量渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度來測量流量。

渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度一般都是通過安裝在傳感器殼體外面的信號(hào)檢測放大器用磁電感應(yīng)的原理來測量轉(zhuǎn)換的。當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，渦輪上由導(dǎo)磁不銹鋼制成的螺旋形葉片依次接近和離開處于管壁外的磁電感應(yīng)線圈，周期性地改變感應(yīng)線圈磁回路的磁阻，使通過線圈的磁通量發(fā)生周期性的變化而產(chǎn)生與流量成正比的脈沖電信號(hào)。此脈沖信號(hào)經(jīng)信號(hào)檢測放大器放大整形后送至顯示儀表（或計(jì)算機(jī)）顯示流體流量或總量。

在某**量范圍和一定粘度范圍內(nèi)，渦輪流量計(jì)輸出的信號(hào)脈沖頻率ｆ與通過渦輪流量計(jì)的體積流量qν成正比。即

ｆ=Kqν

式中，K是渦輪流量計(jì)的儀表系數(shù)（1/L或1/m3），在渦輪流量計(jì)的使用范圍內(nèi)，儀表系數(shù)K應(yīng)為一常數(shù)，其數(shù)值由實(shí)驗(yàn)標(biāo)定得到。每一臺(tái)渦輪流量傳感器的校驗(yàn)合格證上都標(biāo)明經(jīng)過實(shí)流校驗(yàn)測得的儀表系數(shù)K值。

儀表系數(shù)K的意義是單位體積流量（或單位體積的流體量）通過渦輪流量傳感器時(shí)傳感器輸出的信號(hào)脈沖頻率ｆ（或信號(hào)脈沖總數(shù)N）。所以，當(dāng)測得傳感器輸出的信號(hào)脈沖頻率或某一時(shí)間內(nèi)的脈沖總數(shù)N后，分別除以儀表系數(shù)K（1/L或1/m3），就可得到體積流量qν（L/s或m3/s）或流體總量V（L或m3）。即