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液体涡轮流量计的结构特点及工作原理介绍
液体涡轮流量计
传感器的仪表系数由流量校验装置校验得出,它完全不问传感器内部流体的流动机理,把传感器作为一个黑匣子,根据输入(流量)和输出(频率脉冲信号)确定其转换系数,它便于实际应用。但要注意,此转换系数(仪表系数)是有条件的,其校验条件是参考条件,如果使用时偏离此条件,系数将发生变化,变化的情况视传感器类型,管道安装条件和流体物性参数的情况而定。
液体涡轮流量计
的结构:流体从机壳的进口流入.通过支架将一对袖承固定在管中心轴线上,涡轮安装在轴承上.在涡轮上下游的支架上装有呈辐射形的整流板,以对流体起导向作用,以避免流体自旋而改变对涡轮叶片的作用角度.在涡轮上方机壳外部装有传感线圈,接收磁通变化信号.
下面介绍主要部件.
(1)涡轮涡轮由导磁不锈钢材料制成,装有螺旋状叶片.叶片数量根据直径变化而不同,2-24片不等.为了使涡轮对流速有很好的响应,要求质量尽可能小.对涡轮叶片结构参数的一般要求为:叶片倾角10°-15°(气体),30°-45°(液体);叶片重叠度P为1—1.2;叶片与内壳间的间隙为0.5—1mm.
(2)轴承涡轮的轴承一般采用滑动配合的硬质合金轴承,要求耐磨性能好.由于流体通过涡轮时会对涡轮产生一个轴向推力,使铀承的摩擦转矩增大,加速铀承磨损,为了消除轴向力,需在结构上采取水力平衡措施,这方法的原理见图3—3所示.由于涡轮处直径DH略小于前后支架处直径Ds,所以,在涡轮段流通截而扩大,流速降低,使流体静压上升 P,这个 P的静压将起到抵消部分轴向推力的作用.
图3-3 水力平衡原理示意图
(3)前置放大器 前置放大器由磁电感应转换器与放大整形电路两部分组成,示意图见图3—4所示.
磁电转换器国内一般采用磁阻式,它由长久磁钢及外部缠绕的感应线圈组成.当流体通过使讽轮旋转的,叶片在长久磁钢正下方时磁阻*小,两叶片空隙在磁钢下方时磁阻*大,涡轮旅转,不断地改变磁路的磁通量,使线圈中产生变化的感应电势,送入放大整形电路,变成脉冲信号.
输出脉冲的频率与通过流量计的流量成正比,其比例系数K为 K=(3-1)
式中 f――涡轮流量计输出脉冲频率;
qv——通过流量计的流量.
该比例系数亦称为涡轮流量计的仪表系数。
液体涡轮流量计
的特点:是叶轮式流量(流速)计的主要品种,叶轮式流量计还有风速计、水表等。在各种流量计中涡轮流量计、容积式流量计和科氏质量流量计是三类重复性、**度*佳的产品,而涡轮流量计又具有自己的特点,如结构简单、加工零部件少、重量轻、维修方便、流通能力大(同样口径可通过的流量大)和可适应高参数(高温、高压和低温)等。至今,这类流量计产品可达技术参数:口径4-750mm,压力达250MPa,温度为-240-700℃,像这样的技术参数其他两类流量计则是难以达到的。 图1所示为涡轮流量计传感器结构图,由图可见,当被测流体流过传感器时,在流体作用下,叶轮受力旋转,其转速与管道平均流速成正比,叶轮的转动周期地改变磁电转换器的磁阻值。检测线圈中磁通随之发���周期性变化,产生周期性的感应电势,即电脉冲信号,经放大器放大后,送至显示仪表显示。
TUF的实用流量方程为
qv=f/K (7.1)
qm=qvρ (7.2)
式中 qv,qm-分别为体积流量,m3/s,
质量流量,kg/s;
f-流量计输出信号的频率,Hz;
K-流量计的仪表系数,P/m3。
流量计的仪表系数与流量(或管道雷诺数)的关系,仪表系数可分为二段,即线性段和非线性段。线性段约为工作段的三分之二,其特性与传感器结构尺寸及流体粘性有关。在非线性段,特性受轴承摩擦力,流体粘性阻力影响较大。当流量低于传感器流量下限时,仪表系数随着流量迅速变化。压力损失与流量近似为平方关系。当流量超过流量上限时要注意防止空穴现象。结构相似的TUF特性曲线的形状是相似的,他仅在系统误差水平方面有所不同。
液体涡轮流量计
的工作原理:在管道中心安放一个涡轮,两端由轴承支撑.当流体通过管道时,冲击涡轮叶片,对涡轮产生驱动力矩,使涡轮克服摩擦力矩和流体阻力矩而产生旋转.在一定的流量范围内,对一定的流体介质粘度,涡轮的旋转角速度与流体流速成正比.由此,流体流速可通过涡轮的旋转角速度得到,从而可以计算得到通过管道的流体流量.涡轮的转速通过装在机壳外的传感线圈来检测.当涡轮叶片切割由壳体内长久磁钢产生的磁力线时,就会引起传感线圈中的磁通变化.传感线圈将检测到的磁通周期变化信号送入前置放大器,对信号进行放大、整形,产生与流速成正比的脉冲信号,送入单位换算与流量积算电路得到并显示累积流量值;同时亦将脉冲信号送入频率电流转换电路,将脉冲信号转换成模拟电流量,进而指示瞬时流量值。
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