渦輪流量計是種精密流量測量儀表，與相應的流量積算儀表配套可用于測量液體的流量和總量。廣泛用于石油、化工、冶、科研等域的計量、控制系統(tǒng)。配備有衛(wèi)生接頭的渦輪流量傳感器可以應用于制藥行業(yè)。
1渦輪流量計的工作原理
渦輪流量計由渦輪、軸承、前置放大器、顯示儀表組成。
渦輪流量計的原理示意圖如圖3—1所示．在管道中心安放個渦輪，兩端由軸承支撐．當流體通過管道時，沖擊渦輪葉片，對渦輪產(chǎn)生驅(qū)動力矩，使渦輪克服摩擦力矩和流體阻力矩而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)．在定的流量范圍內(nèi)，對定的流體介質(zhì)粘度，渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度與流體流速成正比．由此，流體流速可通過渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度得到，從而可以計算得到通過管道的流體流量．
渦輪的轉(zhuǎn)速通過裝在機殼外的傳感線圈來檢測．當渦輪葉片切割由殼體內(nèi)磁鋼產(chǎn)生的磁力線時，就會引起傳感線圈中的磁通變化．傳感線圈將檢測到的磁通周期變化信號送入前置放大器，對信號進行放大、整形，產(chǎn)生與流速成正比的沖信號，送入單位換算與流量積算電路得到并顯示累積流量值；同時亦將沖信號送入頻率電流轉(zhuǎn)換電路，將沖信號轉(zhuǎn)換成模擬電流量，進而指示瞬時流量值．
被測流體沖擊渦輪葉片，使渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪的轉(zhuǎn)速隨流量的變化而變化，即流量大，渦輪的轉(zhuǎn)速也大，再經(jīng)磁電轉(zhuǎn)換裝置把渦輪的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為相應頻率的電沖，經(jīng)前置放大器放大后，送入顯示儀表進行計數(shù)和顯示，根據(jù)單位時間內(nèi)的沖數(shù)和累計沖數(shù)即可求出瞬時流量和累積流量。
渦輪變送器的工作原理是當流體沿著管道的軸線方向流動，并沖擊渦輪葉片時，便有與流量qv、流速V和流體密度ρ乘積成比例的力作用在葉片上，推動渦輪旋轉(zhuǎn)。在渦輪旋轉(zhuǎn)的同時，葉片周期性地切割電磁鐵產(chǎn)生的磁力線，改變線圈的磁通量。根據(jù)電磁感應原理，在線圈內(nèi)將感應出動的電勢信號，此動信號的頻率與被測流體的流量成正比，即： 其中，qv為流體的體積總量，N為變送器產(chǎn)生的動總數(shù)；ξ為流量系數(shù)。
ξ是渦輪變送器的重要性參數(shù)，不同的儀表有不同的ξ，并隨儀表長期使用的磨損情況而變化；其含義是單位體積流量通過變送器時，變送器的輸出的沖數(shù)。
渦輪變送器輸出的沖信號，經(jīng)前置于放大器放大后，送入顯示儀表，就可以實現(xiàn)流量的測量。
2．渦輪流量計的構(gòu)造
流體從機殼的進口流入．通過支架將對袖承固定在管中心軸線上，渦輪安裝在軸承上．在渦輪上下游的支架上裝有呈輻射形的整流板，以對流體起導向作用，以避流體自旋而改變對渦輪葉片的作用角度．在渦輪上方機殼外部裝有傳感線圈，接收磁通變化信號．
下面介紹主要部件．
1)渦輪
渦輪由導磁不銹鋼材料制成，裝有螺旋狀葉片．葉片數(shù)量根據(jù)直徑變化而不同，2－24片不等．為了使渦輪對流速有很好的響應，要求質(zhì)量盡可能小．對渦輪葉片結(jié)構(gòu)參數(shù)的般要求為：葉片傾角10°－15°(氣體)，30°－45°（液體）；葉片重疊度P為1—1．2；葉片與內(nèi)殼間的間隙為0．5—1mm．
(2)軸承
渦輪的軸承般采用滑動配合的硬質(zhì)合軸承，要求耐磨性能好．由于流體通過渦輪時會對渦輪產(chǎn)生個軸向推力，使鈾承的摩擦轉(zhuǎn)矩增大，加速鈾承磨損，為了消除軸向力，需在結(jié)構(gòu)上采取水力平衡措施，這方法的原理見圖3—3所示．由于渦輪處直徑DH略小于前后支架處直徑Ds，所以，在渦輪段流通截而擴大，流速降低，使流體靜壓上升△P，這個△P的靜壓將起到抵消部分軸向推力的作用．
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