液體渦輪流量計(jì)廠家

一、 概論

液體渦輪流量計(jì)（以下簡(jiǎn)稱TUF）是葉輪式流量（流速）計(jì)的主要品種，葉輪式流量計(jì)還有風(fēng)速計(jì)、水表等。

在各種流量計(jì)中TUF、容積式流量計(jì)和科氏質(zhì)量流量計(jì)是三類重復(fù)性、精確度的產(chǎn)品，而TUF又具有自己的特點(diǎn)，如結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工零部件少、重量輕、維修方便、流通能力大（同樣口徑可通過的流量大）和可適應(yīng)高參數(shù)（高溫、高壓和低溫）等。至今，這類流量計(jì)產(chǎn)品可達(dá)技術(shù)參數(shù)：口徑4-750mm，壓力達(dá)250MPa，溫度為-240-700℃，像這樣的技術(shù)參數(shù)其他兩類流量計(jì)則是難以達(dá)到的。

TUF廣泛應(yīng)用于以下一些測(cè)量對(duì)象：石油、有機(jī)液體、無機(jī)液、液化氣、天然氣、煤氣和低溫流體等。在國(guó)外液化石油氣、成品油和輕質(zhì)原油等的轉(zhuǎn)運(yùn)及集輸站，大型原油輸送管線的首末站都大量采用它進(jìn)行貿(mào)易結(jié)算。在歐洲和美國(guó)TUF是僅次于孔板流量計(jì)的天然氣計(jì)量?jī)x表，僅荷蘭在天然氣管線上就采用了2600多臺(tái)各種尺寸，壓力從0.8MPa到6.5MPa的氣體TUF，他們已成為優(yōu)良的天然氣流量計(jì)。

盡管TUF的優(yōu)良計(jì)量特性受到人們的青睞，可是給人的印象是由活動(dòng)部件，使用期短，在選用時(shí)不免躊躇，經(jīng)過人們的不懈努力，情況大有改觀。

TUF作為通用的流量計(jì)，其產(chǎn)品已發(fā)展為多品種、全系列、多規(guī)格批量生產(chǎn)的規(guī)模。應(yīng)該指出，TUF除前述工業(yè)部門大量應(yīng)用外，在一些特殊部門亦得到廣泛應(yīng)用，如科研實(shí)驗(yàn)、國(guó)防科技、計(jì)量部門，這些領(lǐng)域的使用恰好避開了其弱點(diǎn)（不適于長(zhǎng)期連續(xù)使用），充分發(fā)揮其特點(diǎn)（高精度，重復(fù)性好，可用于高壓、高溫、低溫及微流量等條件）。在這些領(lǐng)域，大多是根據(jù)被測(cè)對(duì)象的特殊要求進(jìn)行專門的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，它們是儀表不進(jìn)行批量生產(chǎn)。

液體渦輪流量計(jì)廠家

二、液體渦輪流量計(jì)工作原理

圖1所示為TUF傳感器結(jié)構(gòu)圖，由圖可見，當(dāng)被測(cè)流體流過傳感器時(shí)，在流體作用下，葉輪受力旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速與管道平均流速成正比，葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)周期地改變磁電轉(zhuǎn)換器的磁阻值。檢測(cè)線圈中磁通隨之發(fā)生周期性變化，產(chǎn)生周期性的感應(yīng)電勢(shì)，即電脈沖信號(hào)，經(jīng)放大器放大后，送至顯示儀表顯示。

TUF的實(shí)用流量方程為

qv=f/K(7.1)

qm=qvρ(7.2)

式中 qv,qm－分別為體積流量，m3/s，

質(zhì)量流量，kg/s；

f－流量計(jì)輸出信號(hào)的頻率，Hz；

K－流量計(jì)的儀表系數(shù)，P/m3。

流量計(jì)的儀表系數(shù)與流量（或管道雷諾數(shù)）的關(guān)系曲線

如圖2所示。由圖可見，儀表系數(shù)可分為二段，即線性段和非線性段。線性段約為工作段的三分之二，其特性與傳感器結(jié)構(gòu)尺寸及流體粘性有關(guān)。在非線性段，特性受軸承摩擦力，流體粘性阻力影響較大。當(dāng)流量低于傳感器流量下*，儀表系數(shù)隨著流量迅速變化。壓力損失與流量近似為平方關(guān)系。當(dāng)流量超過流量上*要注意防止空穴現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)相似的TUF特性曲線的形狀是相似的，他僅在系統(tǒng)誤差水平方面有所不同。

傳感器的儀表系數(shù)由流量校驗(yàn)裝置校驗(yàn)得出，它*不問傳感器內(nèi)部流體的流動(dòng)機(jī)理，把傳感器作為一個(gè)黑匣子，根據(jù)輸入（流量）和輸出（頻率脈沖信號(hào)）確定其轉(zhuǎn)換系數(shù)，它便于實(shí)際應(yīng)用。但要注意，此轉(zhuǎn)換系數(shù)（儀表系數(shù)）是有條件的，其校驗(yàn)條件是參考條件，如果使用時(shí)偏離此條件，系數(shù)將發(fā)生變化，變化的情況視傳感器類型，管道安裝條件和流體物性參數(shù)的情況而定。

三、 液體渦輪流量計(jì)主要特點(diǎn)

1） 高精確度，對(duì)于液體一般為±0.25％R－±0.5％R，高精度型可達(dá)±0.15％R；而介質(zhì)為氣體，一般為±1％R－±1.5％R，特殊型為±0.5％R－±1％R。在所有流量計(jì)中，它屬于精確的。

2） 重復(fù)性好，短期重復(fù)性可達(dá)0.05％-0.2％，正是由于具有良好的重復(fù)性，如經(jīng)常校準(zhǔn)或在線校準(zhǔn)可得*的精確度，在貿(mào)易結(jié)算中是優(yōu)先選用的流量計(jì)。

3） 輸出脈沖頻率信號(hào)，適于總量計(jì)量及與計(jì)算機(jī)連接，無零點(diǎn)漂移，抗*力強(qiáng)。

4） 可獲得很高的頻率信號(hào)（3-4kHz），信號(hào)分辨力強(qiáng)。

5）范圍度寬，中大口徑可達(dá)40：1-10：1，小口徑為6：1或5：1。

6） 結(jié)構(gòu)緊湊輕巧，安裝維護(hù)方便，流通能力大。

7）適用高壓測(cè)量，儀表表體上不必開孔，易制成高壓型儀表。

8）型傳感器類型多，可根據(jù)用戶特殊需要設(shè)計(jì)為各類型傳感器，例如低溫型、雙向型、井下型、混砂型等。

9）可制成插入型，適用于大口徑測(cè)量，壓力損失小，價(jià)格低，可不斷流取出，安裝維護(hù)方便。

10） 難以長(zhǎng)期保持校準(zhǔn)特性，需要定期校驗(yàn)。對(duì)于無潤(rùn)滑性的液體，液體中含有懸浮物或磨蝕性，造成軸承磨損及卡住等問題，限制了其適用范圍，采用耐磨硬質(zhì)合金軸和軸承后情況有所改進(jìn)。對(duì)于貿(mào)易儲(chǔ)運(yùn)和高精度測(cè)量要求的，好配備現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)設(shè)備，可定期校準(zhǔn)以保持其特性。

11）一般液體TUF不適用于較高粘度介質(zhì)（高粘度型除外），隨著粘度的增大，流量計(jì)測(cè)量下線值提高，范圍度縮小，線性度變差。

12）流體物性（密度、粘度）對(duì)儀表特性有較大影響。氣體流量計(jì)易受密度影響，而液體流量計(jì)對(duì)粘度變化反應(yīng)敏感。由于密度和粘度與溫度、壓力關(guān)系密切，在現(xiàn)場(chǎng)溫度、壓力波動(dòng)是難免的，要根據(jù)它們對(duì)精確度影響的程度采取補(bǔ)償措施，才能保持高的計(jì)量精度。

13）流量計(jì)受來流流速分布畸變和旋轉(zhuǎn)流的影響較大，傳感器上下游側(cè)需設(shè)置較長(zhǎng)的直管段，如安裝空間有限制，可加裝流動(dòng)調(diào)整器（整流器）以縮短直管段長(zhǎng)度。

14）不適于脈動(dòng)流和混相流的測(cè)量。

15）對(duì)被測(cè)介質(zhì)的清潔度要求較高，限制了其適用領(lǐng)域，雖可安裝過濾器以適應(yīng)臟污介質(zhì)，但亦帶來壓損增大、維護(hù)量增加等副作用。

16）小口徑（DN50以下）儀表的流量特性受物性影響嚴(yán)重，故小口徑TUF的儀表性能難以提高。

四、液體渦輪流量計(jì)選用考慮要點(diǎn)

（1）精確度

一般說來，選用TUF主要是看中其高精確度。目前TUF的精確度大致為液體：市場(chǎng)為±0.15％R，±0.2％R,±0.5％R和±1％R，國(guó)內(nèi)定型產(chǎn)品為±0.5％R和±1％R；氣體：市場(chǎng)為±0.5％R和±1％R，國(guó)內(nèi)為±1％R和±1.5％R，以上精確度指范圍度為6：1或10：1。若干渦輪流量傳感器典型參數(shù)如表1所示。精確度除與本身產(chǎn)品質(zhì)量有關(guān)外，還與使用條件密切相關(guān)。若縮小范圍度可提高精確度；特別是作為標(biāo)準(zhǔn)表法流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)，若定點(diǎn)使用，精確度可大為提高。

（2）流量范圍的選擇流量計(jì)精確度愈高，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)使用條件的變化就越敏感，要想保持其高精度，需要對(duì)儀表系數(shù)特別的處理。一種處理方法就是所謂儀表系數(shù)浮動(dòng)處理法。即由現(xiàn)場(chǎng)以下條件實(shí)時(shí)進(jìn)行處理：a）粘度受溫度的影響；b）密度受壓力、溫度的影響；c）傳感器信號(hào)冗余（一臺(tái)傳感器輸出二個(gè)信號(hào)，監(jiān)視其比值；d）系數(shù)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性（采取控制圖確定）等。對(duì)于貿(mào)易儲(chǔ)運(yùn)交接計(jì)量，常配備在線校驗(yàn)裝置，以便定期進(jìn)行校驗(yàn)。生產(chǎn)廠使用說明書列舉的儀表精確度為基本誤差，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)估算附加誤差，現(xiàn)場(chǎng)誤差應(yīng)為兩者的合成。

TUF的流量范圍的選擇對(duì)其精確度及使用期限有較大的影響。一般在工作時(shí)大流量相應(yīng)的轉(zhuǎn)速不宜過高。使用狀況分連續(xù)工作和間歇工作兩種，連續(xù)工作是指每天工作時(shí)間超過8小時(shí)，間歇工作是每天工作時(shí)間少于8小時(shí)。對(duì)于連續(xù)工作大流量應(yīng)選在儀表上限流量的較低處，而間歇工作可選在較高處。一般連續(xù)工作是將實(shí)際大流量乘以1.4作為流量范圍的上限流量，而間歇工作則乘以1.3。

如果儀表口徑與工藝管道通徑不一致時(shí)，則應(yīng)以異徑管和等徑直管改裝管道。

對(duì)于流速偏低的工藝管道，小流量成為選擇儀表口徑首先要考慮的問題，通常以實(shí)際小流量乘以0.8作為流量范圍的下限流量，使其留有一定的裕量。若配有分段線性化功能的顯示儀，在傳感器流量下限值不能滿足實(shí)際小流量時(shí)，應(yīng)要求生產(chǎn)廠在實(shí)際小流量及其附近進(jìn)行流量校驗(yàn)，將測(cè)得的儀表系數(shù)輸入顯示儀，這樣就能既降低儀表的流量下限值，還能保持測(cè)量的精確度。

（3）精確度等級(jí)

對(duì)于儀表精確度等級(jí)的要求要慎重，應(yīng)該從經(jīng)濟(jì)角度來考慮，例如大口徑輸油（輸氣）管線的貿(mào)易結(jié)算儀表，經(jīng)濟(jì)上關(guān)系重大，在儀表上多投入是合算的。至于輸送量不大或作為過程控制用只需中等精度水平即可，切忌盲目追求高精度。本安型防爆傳感器適配安全柵型號(hào)及制造廠，核查防爆等級(jí)及批準(zhǔn)文號(hào)等。若要顯示質(zhì)量流量（或標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下體積流量）要選配壓力、溫度傳感器或密度儀表。TUF顯示儀現(xiàn)已由以微處理器為基礎(chǔ)可與上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信的流量計(jì)計(jì)算機(jī)所包括，該儀表在儀表功能及使用范圍等都遠(yuǎn)超過老式渦輪流量顯示儀。目前作為貿(mào)易計(jì)量的各類型流量計(jì)都趨向于配有直讀式顯示裝置（如圖6所示）。不但有總量計(jì)量的顯示，還可附加補(bǔ)償器（一臺(tái)功能齊全的流量計(jì)算機(jī)）輸出遠(yuǎn)傳信號(hào)。

（4）對(duì)流體的要求

TUF對(duì)流體的要求為潔凈(或基本潔凈)、單相或低粘度的，常用流體舉例如下：一般流體，包括水、空氣、氧氣、高壓氫氣、牛奶、咖啡等；石油化工類：汽油、輕油、噴氣燃料、輕柴油、石腦油、乙烯、聚乙烯、苯乙烯、液化氣、二氧化碳及天然氣；化學(xué)溶液類：氨水、甲醇、鹽水等；有機(jī)液體：酒精、、苯、甲苯、二甲苯、丁二烯、四氯化碳、甲基胺、丙烯腈等；無機(jī)液：甲醛、酢酸、苛性鈉、二硫化碳等。對(duì)于腐蝕性介質(zhì)，使用材質(zhì)選擇要注意，含雜質(zhì)多及磨蝕性介質(zhì)不推薦使用。

（5）對(duì)液體粘度的要求

液體TUF為粘度敏感的流量計(jì)，當(dāng)液體粘度增大時(shí)，儀表系數(shù)的線性區(qū)變窄，下限流量增大，當(dāng)粘度增加到一定數(shù)值時(shí)，甚至無線性區(qū)域。螺旋葉片的情況比直葉片要好的多。

對(duì)于液體,通常用水校驗(yàn)傳感器,當(dāng)精度為0.5級(jí)時(shí),可在5×10-6mm2/s以下的液體而不必考慮粘度的影響。當(dāng)流體粘度高于5×10-6mm2/s時(shí)，可用相當(dāng)粘度的液體校驗(yàn)而不必作粘度修正。此外也可采取一些措施來補(bǔ)償粘度的影響。如縮小使用范圍度，提高流量下線值或儀表系數(shù)乘以雷諾數(shù)修正系數(shù)等。

粘度對(duì)儀表系數(shù)的影響與傳感器結(jié)構(gòu)類型及參數(shù)口徑大小等有關(guān)。有幾種粘度對(duì)儀表系數(shù)影響的表示方法：儀表系數(shù)與雷諾數(shù)的關(guān)系，在幾種粘度下，儀表系數(shù)與輸出頻率的關(guān)系和儀表系數(shù)與輸出頻率除以運(yùn)動(dòng)年度的比值的關(guān)系等等。這些資料有的生產(chǎn)廠準(zhǔn)備有，但并非所有的生產(chǎn)廠都有這些資料。

（6）對(duì)氣體密度的要求

氣體TUF主要考慮流體密度對(duì)儀表系數(shù)的影響，密度的影響主要在低流量區(qū)域，如圖14所示。密度的增大（即壓力增大）使特性曲線直線部分向下限流量區(qū)域拓展，傳感器的范圍度擴(kuò)大，線性度改善。若氣體TUF在常壓的空氣中校驗(yàn)使用時(shí)被測(cè)介質(zhì)工作壓力不一樣，其下限流量由下式計(jì)算

qvmin,qvamin-分別為壓力p和壓力pa(101.325kPa)下被測(cè)介質(zhì)和空氣的體積流量下限值，m3/h;

p,pa-分別為工作壓力（絕壓）和大氣壓(101.325kPa),kPa;

d-被測(cè)介質(zhì)的相對(duì)密度,無量綱。

（7）體積流量換算到質(zhì)量流量

TUF測(cè)量的是實(shí)際體積流量，無論物料平衡或能源計(jì)量，介須測(cè)量介質(zhì)流量（即標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量），這是應(yīng)由下式進(jìn)行換算

式中 qv，qvn－分別為工作狀態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量，m3/h；

p，T，Z－分別為工作狀態(tài)下壓力（Pa），熱力學(xué)溫度（K）和氣體壓縮系數(shù)；

pn，Tn，Zn－分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下壓力（Pa），熱力學(xué)溫度（K）和氣體壓縮系數(shù)；

（8）不宜選用TUF的場(chǎng)所

含雜質(zhì)多的流體，如循環(huán)冷卻水、河水、排污水、燃油等；流量急劇變化的場(chǎng)所，如鍋爐供水系統(tǒng)、有空氣錘的供氣系統(tǒng)等；測(cè)量液體時(shí)，管道壓力不高而流量又較大，儀表下游側(cè)壓力可能接近飽和蒸汽壓，有產(chǎn)生氣穴的危險(xiǎn)，如液氨從高位槽靠位能自由流出，在排放口處就不宜安裝；電焊機(jī)、電動(dòng)機(jī)、有觸點(diǎn)的繼電器等的附近，存在嚴(yán)重電磁干擾的場(chǎng)所；上下游直管段長(zhǎng)度嚴(yán)重不足，如輪船的機(jī)艙內(nèi)；鍋爐自動(dòng)供水系統(tǒng)如頻繁地起泵和停泵，對(duì)葉輪造成沖擊，使傳感器很快損壞；有腐蝕性或磨蝕性介質(zhì)選型時(shí)應(yīng)慎重，宜與制造廠聯(lián)系咨詢。

（9） 經(jīng)濟(jì)性

選用TUF用于高精確度場(chǎng)合，其經(jīng)濟(jì)因素應(yīng)多方面考慮。儀表的購(gòu)置費(fèi)只是費(fèi)用的一部分，還應(yīng)考慮以下幾方面的開支：安裝用輔助設(shè)備費(fèi)（如消氣器、過濾器等）或旁路支管包括閥門等；校驗(yàn)費(fèi)，為了保持高精度必須經(jīng)常校驗(yàn)，甚至在現(xiàn)場(chǎng)安裝一套在線校驗(yàn)裝置，其費(fèi)用相當(dāng)可觀；維護(hù)費(fèi)，TUF的易損件更換用，他是保持高性能必需的。

（10） 選用步驟

1）確認(rèn)可用的測(cè)量對(duì)象，如前所述。

2）選擇型式。按流體物性選擇，氣體和液體分別用氣體型和液體型，不能通用。在工作狀態(tài)下液體粘度超過5mPa.s應(yīng)選用高粘度型（國(guó)內(nèi)尚無定型產(chǎn)品）。酸性腐蝕性液體選用耐酸型（國(guó)內(nèi)尚無定型產(chǎn)品）。

按環(huán)境條件選擇，按環(huán)境溫度和濕度等選擇合適儀表，如周圍有爆炸易燃性氣氛應(yīng)選防爆型傳感器。

按管道連接方式選擇，傳感器有水平和垂直兩種安裝方式。水平安裝時(shí)與管道連接方式有法蘭連接、螺紋連接和夾裝連接。中等口徑選用法蘭連接，小口徑和高壓管道選用螺紋連接，夾裝連接只適用于低壓中小管徑。垂直安裝只有螺紋連接。

3）選擇規(guī)格。按現(xiàn)場(chǎng)使用條件，如流量范圍、管徑、流體壓力和溫度、安裝位置等和性能要求，如精確度、重復(fù)性、顯示方式等參照制造廠選型樣本或使用說明書選定具體規(guī)格型號(hào)，也有可能找不到合適的，只好另選其它流量計(jì)。

由于TUF類型規(guī)格繁多，特別是不同制造廠產(chǎn)品質(zhì)量有差別，必須盡量搜集制造廠及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)等資料進(jìn)行反復(fù)調(diào)查比較后再?zèng)Q定取舍。

五、安裝注意事項(xiàng)

傳感器應(yīng)安裝在便于維修，管道無振動(dòng)、無強(qiáng)電磁干擾與熱輻射影響的場(chǎng)所。液體TUF的典型安裝管路系統(tǒng)如圖7所示。圖中各部分的配置可視被測(cè)對(duì)象情況而定，并不一定全部都需要。TUF對(duì)管道內(nèi)流速分布畸變及旋轉(zhuǎn)流是敏感的，進(jìn)入傳感器應(yīng)為充分發(fā)展管流，因此要根據(jù)傳感器上游側(cè)阻流件類型配備必要的直管段或流動(dòng)調(diào)整器，如表2所示。若上游側(cè)阻流件情況不明確，一般推薦上游直管段長(zhǎng)度不小于20D，下游直管段長(zhǎng)度不小于5D，如安裝空間不能滿足上述要求，可在阻流件與傳感器之間安裝流動(dòng)調(diào)整器。傳感器安裝在室外時(shí)，應(yīng)有避直射陽(yáng)光和防雨淋的措施。