第六章 渦輪流量計(jì)課件

1、1渦輪流量計(jì)2內(nèi)內(nèi) 容容概 論工作原理 主要特點(diǎn)傳感器結(jié)構(gòu)安裝渦輪流量計(jì)的管理和操作31.概論1、渦輪工作原理 它是由傳感器和轉(zhuǎn)換顯示儀組成，傳感器采用多葉片的轉(zhuǎn)子感受流體的平均流速，從而推導(dǎo)出流量或總量。41.概論2、歷史回顧 據(jù)稱美國(guó)早在1886年即發(fā)布過(guò)第一個(gè)渦輪流量計(jì)的專利，1914年的專利認(rèn)為渦輪流量計(jì)的流量與頻率有關(guān)；美國(guó)的第一臺(tái)渦輪流量計(jì)是在1938年開(kāi)發(fā)的，它用于飛機(jī)上燃油的流量測(cè)量，只是直到二戰(zhàn)后因噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和液體噴氣燃料急需一種高精度、快速響應(yīng)的流量計(jì)才使它獲得真正的工業(yè)應(yīng)用。如今，它已在石油、化工、科研、國(guó)防、計(jì)量各部門中獲得廣泛應(yīng)用。51.概論3、渦輪流量計(jì)是速度流量計(jì)

2、的主要品種，并獲得廣泛使用 廣泛應(yīng)用于石油、有機(jī)液體、無(wú)機(jī)液、液化氣、天然氣、煤氣和低溫流體的測(cè)量等。在歐洲和美國(guó)渦輪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的氣體渦輪，他們已成為優(yōu)良的天然氣流量計(jì)61.概論3、渦輪流量計(jì)是速度流量計(jì)的主要品種，并獲得廣泛使用（續(xù)上） 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71.概論3、渦輪流量計(jì)是速度流量計(jì)的主要品種，并獲得廣泛使用（續(xù)上） 渦輪流量計(jì)作為最通用的流量計(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

3、81.概論 4、具有精度高的特點(diǎn) 在各種流量計(jì)中渦輪、容積式流量計(jì)和科氏質(zhì)量流量計(jì)是三類重復(fù)性、精確度最佳的產(chǎn)品 91.概論 5、具有自身的獨(dú)特特點(diǎn) 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(guò)的流量大）和可適應(yīng)高參數(shù)（高溫、高壓和低溫）等1011122.工作原理 流體流經(jīng)傳感器殼體，由于葉輪的葉片與流體的流向有一定的角度，流體的沖擊力使葉片具有轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，克服摩擦力矩，和流體阻力矩之后葉片旋轉(zhuǎn)，在力矩平衡后轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，在一定的條件下，轉(zhuǎn)速與流速成正比，由于葉片具有導(dǎo)磁性，它處于信號(hào)檢測(cè)器（由永久磁鋼和線圈組成）的磁場(chǎng)中，旋轉(zhuǎn)的葉片切割磁力線，周期性地改變著線圈的磁通量，從

4、而使線圈兩端感應(yīng)出電脈沖信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)放大器的放大整形，形成有一定幅度的連續(xù)的矩形波，可遠(yuǎn)傳至顯示儀表，顯示出流體的體積流量或總量。在一定流量范圍內(nèi)，脈沖頻率f 與流經(jīng)傳感器的流體的體積流量Q成正比。13142021-10-2114Flow Computer DivisionOperating Principle152021-10-2115Flow Computer Division轉(zhuǎn)子類型1624” has 170 buttons2021-10-2116Flow Computer Division轉(zhuǎn)子類型172.工作原理 實(shí)用流量方程為 qv=f/K qm=qv 式中 qv,qm分別為體積流

5、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。18渦輪流量計(jì)特性曲線192.工作原理 流量計(jì)的儀表系數(shù)K ，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)系曲線如圖所示。 傳感器的儀表系數(shù)由流量校驗(yàn)裝置校驗(yàn)得出，它完全不問(wèn)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。203.主要特點(diǎn)3.1 高精確度 對(duì)于液體：一般為0.25R0.5R，高精度型可達(dá)0.15R； 對(duì)于氣體：一般為1R1.5R，特殊專用型為0.5R1R。3.2 重復(fù)性好 短期重復(fù)性可達(dá)0.05-0

6、.2。213.主要特點(diǎn)3.3 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(wú)零點(diǎn)漂移，抗干擾能力強(qiáng)3.4 可獲得很高的頻率信號(hào)（3-4kHz），信號(hào)分辨力強(qiáng)3.5 范圍度寬，中大口徑可達(dá)40：1-10：1，小口徑為6：1或5：1。223.主要特點(diǎn)3.6結(jié)構(gòu)緊湊輕巧，安裝維護(hù)方便，流通能力大。3.7適用高壓測(cè)量，儀表表體上不必開(kāi)孔，易制成高壓型儀表。3.8專用型傳感器類型多3.9 可制成插入型3.10主要缺點(diǎn)是：難以長(zhǎng)期保持校準(zhǔn)特性，需要定期校驗(yàn)。3.11一般液體渦輪不適用于較高粘度介質(zhì) 233.主要特點(diǎn)3.12流體物性（密度、粘度）對(duì)儀表特性有較大影響 3.13流量計(jì)受來(lái)流流速分布畸變和旋轉(zhuǎn)

7、流的影響較大 3.14不適于脈動(dòng)流和混相流的測(cè)量 3.15對(duì)被測(cè)介質(zhì)的清潔度要求較高 3.16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244.傳感器結(jié)構(gòu) 傳感器由表體、導(dǎo)向體（導(dǎo)流器）、葉輪、軸、軸承及信號(hào)檢測(cè)器組成（見(jiàn)下圖）。 252021-10-2125Flow Computer Division結(jié)構(gòu)262021-10-21Flow Computer Division結(jié)構(gòu)272021-10-2127Flow Computer Division轉(zhuǎn)子類型2824” has 170 buttons2021-10-2128Flow Computer Di

8、vision轉(zhuǎn)子類型29結(jié)構(gòu)304.傳感器結(jié)構(gòu)314.傳感器結(jié)構(gòu) 4.1 表體 4.2 導(dǎo)向體 4.3 渦輪(葉輪) 4.4 軸與軸承 4.5 信號(hào)檢測(cè)器 324.傳感器結(jié)構(gòu) 4.1 表體 表體是傳感器的主體部件，它起到承受被測(cè)流體的壓力，固定安裝檢測(cè)部件，連接管道的作用。 334.傳感器結(jié)構(gòu) 4.2 導(dǎo)向體 在傳感器進(jìn)出口裝有導(dǎo)向體，他對(duì)流體起導(dǎo)向整流以及支撐葉輪的作用，通常選用不導(dǎo)磁不銹鋼或硬鋁材料制作。344.傳感器結(jié)構(gòu) 4.3 渦輪(葉輪) 是傳感器的檢測(cè)元件，它由高導(dǎo)磁性材料制成。 葉輪有直板葉片、螺旋葉片和丁字形葉片等幾種，也可用嵌有許多導(dǎo)磁體的多孔護(hù)罩環(huán)來(lái)增加一定數(shù)量葉片渦輪旋轉(zhuǎn)

9、的頻率，葉輪由支架中軸承支撐，與表體同軸，其葉片數(shù)視口徑大小而定。葉輪幾何形狀及尺寸對(duì)傳感器性能有較大影響，要根據(jù)流體性質(zhì)、流量范圍、使用要求等設(shè)計(jì)，葉輪的動(dòng)平衡很重要，直接影響儀表性能和使用壽命。354.傳感器結(jié)構(gòu) 4.4 軸與軸承 軸與軸承 它支撐葉輪旋轉(zhuǎn)，需有足夠的剛度、強(qiáng)度和硬度、耐磨性、耐腐蝕性等 它決定著傳感器的可靠性和使用期限。364.傳感器結(jié)構(gòu) 4.5 信號(hào)檢測(cè)器 由永久磁鋼、導(dǎo)磁棒（鐵芯）、線圈等組成。375. 安裝5.1、基本要求5.1.1、在安裝前，應(yīng)當(dāng)檢查渦輪流量計(jì)以確信沒(méi)有由運(yùn)輸引起的損壞以及所有附件完整無(wú)缺。5.1.2、撕去流量計(jì)進(jìn)出口法蘭的粘貼紙，按流量計(jì)上標(biāo)明的

10、流動(dòng)方向安裝5.1.3 、建議水平安裝，計(jì)數(shù)器向上385. 安裝5.1、基本要求5.1.4、介質(zhì)氣應(yīng)當(dāng)干燥沒(méi)有灰塵和雜質(zhì)5.1.5、對(duì)新的系統(tǒng)，建議臨時(shí)安裝一個(gè)過(guò)濾網(wǎng)或錐形罩來(lái)保護(hù)流量計(jì)5.1.6、站場(chǎng)掃線時(shí)，應(yīng)將流量計(jì)拆除，以短管代替，掃線作業(yè)完成后按裝流量計(jì)5.1.7、投產(chǎn)前流量計(jì)應(yīng)進(jìn)行試壓395. 安裝5.1、基本要求5.1.8、傳感器應(yīng)安裝在便于維修，管道無(wú)振動(dòng)、無(wú)強(qiáng)電磁干擾與熱輻射影響的場(chǎng)所。5.1.9、進(jìn)入傳感器應(yīng)為充分發(fā)展管流 對(duì)管道內(nèi)流速分布畸變及旋轉(zhuǎn)流是敏感，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405. 安裝5.1、基本要求5.1.10、若上游側(cè)阻流件

11、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5.1.11、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412021-10-21直管段425. 安裝5.2、安裝管道配置有螺紋連接和法蘭連接兩種安裝形式。 氣體渦輪流量傳感器安裝管路配置圖435. 安裝5.2、安裝管道配置 過(guò)濾器：將流體中的各中雜質(zhì)（如顆粒、纖維、鐵磁性質(zhì)）過(guò)濾掉，不使之進(jìn)入傳感器內(nèi)，以保證傳感器內(nèi)零件（特別是滾動(dòng)軸承）不損壞，測(cè)量準(zhǔn)確 整直（流）器：以消除偏流，旋轉(zhuǎn)流，渦流等對(duì)測(cè)量精確度的影響。445. 安裝5.3、安裝、使用條件5

12、.3.1、傳感器應(yīng)水平安裝，流體流動(dòng)方向應(yīng)與殼體上的流向標(biāo)志方向相同。上、下游側(cè)應(yīng)分別有不少于20D 和5D 的直管段，否則應(yīng)在上下游側(cè)分別安裝整流器5.3.2、當(dāng)流體中含有雜質(zhì)時(shí)，應(yīng)加裝過(guò)濾器，過(guò)濾網(wǎng)目數(shù)根據(jù)流體雜質(zhì)情況而定，一般為2050 目 455. 安裝5.3、安裝、使用條件5.3.3、根據(jù)實(shí)際情況，允許傳感器通徑與主管線通徑不同，必須采用同心擴(kuò)張管和收縮管。5.3.4、傳感器是精密機(jī)械類儀表，由于葉輪旋轉(zhuǎn)速度高，流速的突然變化易損壞葉輪，所以應(yīng)將調(diào)節(jié)閥門裝在傳感器下游，緩解調(diào)節(jié)流量，嚴(yán)禁猛開(kāi)猛關(guān)，以防止沖擊現(xiàn)象的發(fā)生465. 安裝5.3、安裝、使用條件5.3.5、外界電磁場(chǎng)干擾和機(jī)械

13、震動(dòng)都應(yīng)小到忽略不計(jì)的程度5.3.6、傳感器上的渦輪放大器（包括防爆型和普通型）應(yīng)采用直流電源供電，分別為12V或+24V 兩種，可由顯示儀表供給，也可以單獨(dú)供給 475. 安裝5.4、使用和調(diào)整5.4.1、傳感器直接輸出的是脈沖信號(hào)，而用戶需要的是體積總量或體積流量，可通過(guò)傳感器的儀表系數(shù)K 和顯示儀表的撥碼開(kāi)關(guān)，倍乘開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換成用戶需要的體積單位。5.4.2、在傳感器安裝前，先與顯示儀表或示波器接好連線，通電源，用嘴吹使葉輪旋轉(zhuǎn)（旋轉(zhuǎn)時(shí)不應(yīng)有不規(guī)則的雜音），觀察有無(wú)顯示，當(dāng)有顯示時(shí)，再安裝傳感器。否則，應(yīng)檢查有關(guān)各部分，排除故障。486. 渦輪流量計(jì)的管理和操作6.1、試運(yùn)前的檢查工作6.1

14、.1、保證設(shè)計(jì)要求安裝的設(shè)備、儀表及附屬設(shè)備、備件齊全，型號(hào)規(guī)格正確 6.1.2、保證安裝完全符合設(shè)計(jì)和使用說(shuō)明書的要求，完全滿足流量計(jì)正常操作的需要。 6.1.3、檢查施工安裝中的各種記錄496. 渦輪流量計(jì)的管理和操作6.1、試運(yùn)前的檢查工作6.1.4、檢查安裝滿足直管段的要求6.1.5、流量計(jì)與管道連接處無(wú)凸出部分 6.1.6、流量計(jì)與直管段最好在工作臺(tái)上進(jìn)行嚴(yán)格測(cè)試后，安裝在管路上。安裝時(shí)防止硬撬、硬蹩等做法6.1.6、旁通能確保關(guān)閉506. 渦輪流量計(jì)的管理和操作6.1、試運(yùn)前的檢查工作6.1.6、渦輪過(guò)載，使渦輪軸承使用壽命縮短，因此在下游適當(dāng)處安裝限流裝置6.1.7、溫度計(jì)套管安

15、裝在下游。測(cè)量流體壓力的取壓口應(yīng)設(shè)置在變送氣直管段進(jìn)、出口處。 6.1.8、限制變送氣與顯示儀表間傳輸線的長(zhǎng)度516. 渦輪流量計(jì)的管理和操作6.1、試運(yùn)前的檢查工作6.1.9、信號(hào)傳輸線采用屏蔽和絕緣保護(hù)層的信號(hào)電纜。傳輸電纜的屏蔽只在一點(diǎn)接地，以防止形成接地回路。6.1.10、盡可能采用一條完整的傳輸電纜。當(dāng)有接頭時(shí)，必須用絕緣帶纏繞接頭處，保證屏蔽的連續(xù)性。526. 渦輪流量計(jì)的管理和操作6.1、試運(yùn)前的檢查工作6.1.11、備用傳輸電纜和運(yùn)行的傳輸線在同一條導(dǎo)管里時(shí)，兩者應(yīng)在同一點(diǎn)上屏蔽接地。6.1.12、要注意顯示儀表裝置地點(diǎn)的環(huán)境是否適宜，如應(yīng)考慮濕度的允許范圍，以及防腐蝕、防霉、

16、防風(fēng)雨、防爆和便于維護(hù)等。536. 渦輪流量計(jì)的管理和操作6.2、確定儀表常數(shù)的調(diào)試6.2.1、渦輪安裝的位置不同，軸承的摩阻不同，引起儀表系數(shù)的變化6.2.2、在使用現(xiàn)場(chǎng)的具體安裝條件下，流體通過(guò)渦輪流量計(jì)的流態(tài)與制造廠在校驗(yàn)時(shí)流態(tài)肯定不會(huì)一樣，儀表常數(shù)也不會(huì)一樣，必須進(jìn)行調(diào)試確定。546. 渦輪流量計(jì)的管理和操作6.3、運(yùn)行參數(shù)對(duì)儀表性能影響的調(diào)試6.3.1、流體的壓力6.3.2、溫度的變化6.3.3、流體的粘度的影響6.3.4、流量測(cè)量范圍的影響等556. 渦輪流量計(jì)的管理和操作6.4、正常運(yùn)行管理6.4.1、經(jīng)常性的檢查工作 檢查流量計(jì)、附屬設(shè)備及有關(guān)系統(tǒng)有無(wú)外漏（滲）流體；監(jiān)聽(tīng)流量計(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)的聲音，判斷流量計(jì)工作狀態(tài)是否正常；觀察表頭指針指示是否準(zhǔn)確，動(dòng)作是否正常；經(jīng)常檢查表頭的示值和遠(yuǎn)離表頭的顯示儀表的示值，并進(jìn)行比對(duì)，看給出的量值是否一致；注意檢查流量計(jì)附屬設(shè)備的工作狀態(tài)，判斷是否正常工作，是否需要維修。566. 渦輪流量計(jì)的管理和操作6.4、正常運(yùn)行管理6.4.2、經(jīng)常性的比對(duì)分析工作 為確保流量計(jì)在高的準(zhǔn)確度下運(yùn)行，就要求計(jì)量操作人員經(jīng)常性的仔細(xì)觀察。對(duì)測(cè)取的數(shù)據(jù)進(jìn)行經(jīng)常性的比對(duì)和分析。必要時(shí)，還可利用裝備的檢定設(shè)備，在不改變流量計(jì)工作狀態(tài)下，對(duì)流量計(jì)進(jìn)行校