涡轮流量计的基本概述及工作原理

1、涡轮流量计基本概述

叶轮式流量计是一种速度式流量仪表，主要有涡轮流量计、分流旋翼流量计、水表和叶轮风速计等。涡轮流量计是叶轮式流量计的主要品种，在国际上已有近半个世纪的工业应用历史，我国从60年代中期开始生产，已形成全系列化仪表。它利用置于流体中的叶轮的旋转角速度与流体流速成比例的关系，通过测量叶轮的转速来反映通过管道的体积流量大小，是目前流量仪表中比较成熟的高精度仪表。涡轮流量计由涡轮流量传感器和流量显示仪表(流量积算仪)组成，可实现瞬时流量和累积流量的计量。传感器输出与流量成正比的脉冲频率信号，该信号通过传输线路远距离传送给显示仪表，便于进行累积和显示。此外，传感器输出的脉冲频率信号可以单独与计算机配套使用，由计算机代替流量显示仪表实现密度或温度、压力补偿，显示质量流量或气体体积流量。本仪表适用于轻质成品油、石化产品等液体和空气、天然气等低粘度流体介质，通常用于流体总量的测量。如今，涡轮流量计已在石油、化工、科研、国防和计量等各部门中获得广泛应用。

2、涡轮流量计的工作原理

涡轮流量传感器的结构如图6-1所示。

它主要由仪表壳体1、前后导向架组件2和4、叶轮组件3和信号检测放大器6组成。当被测流体通过涡轮流量传感器时，流体通过导流器冲击涡轮叶片，由于涡轮的叶片与流体流向间有一倾角θ，流体的冲击力对涡轮产生转动力矩，使涡轮克服机械摩擦阻力距和流动阻力矩而转动。实践表明，在一定的流量范围内，对于一定的流体介质粘度，涡轮的旋转角速度与通过涡轮的流量成正比。所以，可以通过测量涡轮的旋转角速度来测量流量。

涡轮的旋转角速度一般都是通过安装在传感器壳体外面的信号检测放大器用磁电感应的原理来测量转换的。当涡轮转动时，涡轮上由导磁不锈钢制成的螺旋形叶片依次接近和离开处于管壁外的磁电感应线圈，周期性地改变感应线圈磁回路的磁阻，使通过线圈的磁通量发生周期性的变化而产生与流量成正比的脉冲电信号。此脉冲信号经信号检测放大器放大整形后送至显示仪表（或计算机）显示流体流量或总量。

在某一流量范围和一定粘度范围内，涡轮流量计输出的信号脉冲频率ｆ与通过涡轮流量计的体积流量qν成正比。即

ｆ=Kqν

式中，K是涡轮流量计的仪表系数（1/L或1/m3），在涡轮流量计的使用范围内，仪表系数K应为一常数，其数值由实验标定得到。每一台涡轮流量传感器的校验合格证上都标明经过实流校验测得的仪表系数K值。

仪表系数K的意义是单位体积流量（或单位体积的流体量）通过涡轮流量传感器时传感器输出的信号脉冲频率ｆ（或信号脉冲总数N）。所以，当测得传感器输出的信号脉冲频率或某一时间内的脉冲总数N后，分别除以仪表系数K（1/L或1/m3），就可得到体积流量qν（L/s或m3/s）或流体总量V（L或m3）。即