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涡轮流量计的原理、选型、安装、标定和使用中的注意事项

发布时间:2017-12-25
 

摘要:文章介绍了涡轮流量计的工作原理及选型、安装及使用中应该注意的问题。
流量测量在工业生产中的重要性不言而喻,现在市场上的流量表型号繁多,而每一种流量计的使用方法和注意事项都不尽相同。如果使用不当,将会测量不准,给计量工作带来很大的麻烦,甚至会造成非常严重的后果。而涡轮流量计又是应用量相当大的一种流量计。涡轮变送器有精度商、线性范围宽等优点。为了更好地使用好涡轮流量计,下面我们对涡轮流量计的工作原理、选型、安装等方面进行一些探讨。
1、涡轮流量计的工作原理
涡轮流量计是一种速度式流量计,它是由涡轮、轴承、前置放大器、显示仪表组成;被测流体冲击涡轮叶片,使涡轮旋转,涡轮的转速随流量的变化而变化,即流量大,涡轮的转速也大,再经磁电转换装置把涡轮的转速转换为相应频率的电脉冲,经前置放大器放大后,送入显示仪表进行计数和显示,根据单位时间内的脉冲数和累计脉冲数即可求出瞬时流量和累积流量。涡轮变送器的工作原理是当流体沿着管道的轴线方向流动,并冲击涡轮叶片时,便有

其中:Q是流经变送器的流量(L/s);
f是电脉冲频率;
k是仪表系数,次/升。
管道内流体的力作用在叶片上,推动涡轮旋转。在涡轮旋转的同时,叶片周期性地切割电磁铁产生的磁力线,改变线圈的磁通量。根据电磁感应原理,在线圈内将感应出脉动的电势信号,此脉动信号的频率与被测流体的流量成正比,k是涡轮变送器的重要特性参数,它是代表每立方米流量有几个脉冲,或者每升流量有几个脉冲。不同的仪表有不同的k,并随仪表长期使用的磨损情况而变化。尽管涡轮流量计的设计尺寸相同,但实际加工出来的涡轮几何参数却不会完全一样,因而每台涡轮变送器的仪表常数k也不完全一样,它通常是制造厂在常温下用洁净的水标定出来的。涡轮变送器输出的脉冲信号,经前置放大器放大后,送入显示仪表,就可以实现流量的测量。
2、涡轮流量计的选型
涡轮流量计种类繁杂,材质多种多样。所以选用的时候要根据自己的需要来选择适合自己的流量计。一般情况下流量计本体最好选用316不锈钢材料以防腐,如是防爆区还必须是防爆结构。而轴承一般有碳化钨、聚四氟乙烯、碳石墨三种规格:碳化钨的精度最高,它作为工业控制的标准件;聚四氟乙烯、碳石墨能防腐,一般在化工场所优先考虑。轴承的寿命与流速的平方成反比,故流速最好的在最大流速的1/3速度比较好。
感应探头是检测转动体的运动并把它转化为脉冲数字电信号,电磁线圈电压输出值接近正弦曲线,脉冲信号的频率范围随测量的流量大小成线性变化,典型的范围为10:1、25:1和100:1三种规格。电磁线圈的电阻一般小于2000Ω,大于该值可能损坏。
3、涡轮流量计的安装应注意的问题
3.1变送器的电源线采用金属屏蔽线,接地要良好可靠。电源为直流24V,650Ω阻抗。
3.2变送器应水平安装,避免垂直安装,并保证其前后有适应的直管段,一般前15D,后5D。
3.3变送器与前后直管段要同轴安装,密封垫不得突入管内。
3.4如果被测介质中有杂质,则在直管段前还应装过滤器,以避免变送器的轴承和叶片损坏。如介质中混有游离气体,则还应装消气器。
3.5变送器的输出信号要用屏蔽电缆,并保证良好接地。
3.6保证流体的流动方向与仪表外壳的箭头方向一致,不得装反。
3.7被测介质对涡轮不能有腐蚀,特别是轴承处,否则应采取措施。注意对磁感应部分不能碰撞。
4、涡轮流量计的组态与标定
标准的标定方法是十点水标定法,但黏度不同标定的值不同,如果被测介质的粘度不大予15CST,则变送器的精度等级不会下降。如果大于
15CST,则会增加附加误差,变送器的精度等级要降低。为此,在购买涡轮流量变送器时,一定要考虑到被测介质的粘度、密度相差不大于10%的其它液体重新标定。
5、涡轮流量计的显示仪表选型
显示仪表的任务是将单位时间输出脉冲数和输出脉冲总数转换成瞬间流量和总流量,并显示出来。
由前置放大器输出的脉冲信号,其幅值、波形都是不规则的,在进入显示仪表后,先需经整形电路整形成为有规则的,具有一定幅值的矩形电脉冲信号,再经过频率/电流转换电路,将频率信号变为相应的电流信号(4~20mA)再转换为瞬时流量值,总量由转换及积算电路得到。在应用中我们可以根据需要选用就地显示表还是将信号送入DCS显示。
6、使用中的注意事项
6.1安装涡轮流量计前,管道要清扫。被测介质不洁净时,要加过滤器。否则涡轮、轴承易被卡住,测不出流量来。
6.2拆装流量计时,对磁感应部分不能碰撞。
6.3投运前先进行仪表系数的设定。仔细检查,确定仪表接线无误,接地良好,方可送电。
6.4安装涡轮流量计时,前后管道法兰要水平,否则管道压力对流量计测量准确度影响很大。
7、发展前景
随着科学的不断发展,当今涡轮变送器已发展成小型化、高集成度的模块设计,有强大的功能软件,并设有RS232标准计算机通信接口,对维护检修提供了方便。可与DCS连接通信,DCS替代了显示仪表。另外,插入式切向涡轮流量计还可以自动排除被测介质中的悬浮物。
总之,涡轮流量计是一种速度式流量仪表,由于具有测量精度高、反应速度快、测量范围广、价格低廉、安装方便等优点,被广泛应用予工业生产中。