《安全技术评价》课件_第4章.ppt

涡轮流量计的结构如图4-79所示。当被测流体流过传感器时，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。检测线圈中的磁通随之发生周期性的变化，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。涡轮式流量计在管形壳体的内壁上装有导流器，一方面促使流体沿轴线方向平行流动，另一方面支承了涡轮的前后轴承和涡轮上装有螺旋桨形的叶片，在流体冲击下旋转。为了测出涡轮的转速，管壁外装有带线圈的永久磁铁，并将线圈两端引出。由于涡轮具有一定的铁磁性，当叶片在永久磁铁前扫过时，会引起磁通的变化，因而在线圈两端产生感应电动势，此感应交流电信号的频率与被测流体的体积流量成正比。如将该频率信号送入脉冲计数器即可得到累积总流量。图4-79涡轮式流量计假设涡轮流量计的仪表常数为K（它完全取决于结构参数），则输出的体积流量QV与信号频率f的关系为（4-83）理想情况下，仪表结构常数K恒定不变，则QV与f成线性关系。但实际情况是涡轮有轴承摩擦力矩、电磁阻力矩、流体对涡轮的粘性摩擦阻力等因素，所以K并不严格保持常数。特别是在流量很小的情况下，由于阻力矩的影响相对较大，K也不稳定，所以最好应用在量程上限为5%以上，这时有比较好的线性关系。涡轮流量计传感器由表体、导向体（导流器）、叶轮、轴、轴承及信号检测器组成。表体是传感器的主要部件，它起到承受被测流体的压力、固定安装检测部件、连接管道的作用。表体采用不导磁不锈钢或硬铝合金制作。在传感器进、出口装有导向体，它对流体起导向整流以及支撑叶轮的作用，通常选用不导磁不锈钢或硬铝合金制作。涡轮也称叶轮，是传感器的检测元件，它由高导磁性材料制成。轴和轴承支撑叶轮旋转，需有足够的刚度、强度和硬度、耐磨性及耐腐蚀性等，它决定着传感器的可靠性和使用期限。信号检测器由永久磁铁、导磁棒（铁芯）、线圈等组成，输出信号有效值在10mV以上的可直接配用流量计算机。涡轮流量计测量精度高，可以达到0.5级以上；反应迅速，可测脉动流量；耐高压。适用于清洁液体、气体的测量。在所有流量计中，它属于最精确的；重复性好；输出脉冲频率信号适于总量计量及与计算机连接，无零点漂移，抗干扰能力强；可获得很高的频率信号（3～4kHz），信号分辨率高；范围度宽，中、大口径可达40∶1～10∶1，小口径为6∶1～5∶1；结构紧凑轻巧，安装维护方便，流通能力大；适用高压测量，仪表表体上不开孔，易制成高压型仪表；可制成插入式，适用于大口径测量，压力损失小，价格低，可不断流取出，安装维护方便。但涡轮流量计也存在难以长期保持校准特性的问题，需要定期校验；对于无润滑性的液体，液体中含有悬浮物或腐蚀性，造成轴承磨损及卡住等问题，限制了其使用范围。一般液体涡轮流量计不适用于较高黏度介质，流体物性（密度、黏度）对仪表影响较大；流量计受来流流速分布畸变和旋转流的影响较大，传感器上、下游侧需安装较长直管段，如安装空间有限制，可加装流动调整器（整流器）以缩短直管段长度；不适于脉动流和混相流的测量；对被测介质的清洁度要求较高，限制了其使用范围。2.旋涡流量计1）工作原理旋涡流量计是利用流体力学中卡门涡街的原理制作的一种仪表。如图4-80所示。它是把一个称做旋涡发生体的对称形状的物体（如圆柱体、三角柱体等）垂直插在管道中，流体绕过旋涡发生体时，出现附面层分离，在旋涡发生体的左右两侧后方会交替产生旋涡，如图4-81所示，左右两侧旋涡的旋转方向相反。这种旋涡列通常被称为卡门旋涡列，也称卡门涡街。3）频差法发射换能器和接收换能器可以经过放大器接成闭环，使接收到的脉冲放大之后去驱动发射换能器，这就构成了振荡器。振荡频率取决于从发射到接收的时间，即上述t1或t2。如果A发射，B接收，则频率为（4-67）反之，如果B发射，A接收，则频率为（4-68）以上两个频率之差为（4-69）可见，频差和流速成正比，式(4-69)中也不含声速c，测量结果不受温度影响，这种方法更为简单实用。不过一般频率差Δf很小，直接测量不易精确，往往采用倍频电路。因为两个换能器是轮流担任发射和接收的，所以要有控制其转换的电路，两个方向闭环振荡的倍频利用可逆计数器求差，然后经数模转换,并放大成0～10mA或4～20mA。4）多普勒法这种流量计是利用流体中的散射体(微粒物质)对声能的反射原理工作的，即将超声波射束放射于与流体同一速度流动的微粒子，并由接收器接收从微粒子反射回来的超声波信号，通过测量多普勒频移来求出流速，从而求出体积流量。可以用发射器本身，即同一个换能器做接收器，也可以用另一个单独的换能器做接收器，