從20世紀(jì)60年代中期，渦輪流量計(jì)開始在我國應(yīng)用，經(jīng)過多年改進(jìn)，已成為當(dāng)前較為成熟的高精度儀表。它由傳感器和流量積算儀組成，利用渦輪轉(zhuǎn)速與流體流速的對應(yīng)關(guān)系，通過測量轉(zhuǎn)速來得到體積流量。圖2.1為渦輪流量計(jì)的簡要結(jié)構(gòu)，它由1儀表殼體、2前導(dǎo)流器、3渦輪、4后導(dǎo)流器和5帶有放大器的磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器等組成。
其中用作固定各內(nèi)部部件和連接管道的儀表殼體與起導(dǎo)向整流并避免擾動和支承渦輪作用的前后導(dǎo)流器均由不導(dǎo)磁的不銹鋼制成；用于將渦輪機(jī)械轉(zhuǎn)動信號轉(zhuǎn)換為脈沖頻率輸出信號的磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器由永久磁鋼、鐵芯及線圈等組成；而作為傳感器的重要檢測部件渦輪則由高導(dǎo)磁性材料制成，它是在軸承的支承下與儀表殼體同軸，由口徑的大小來確定其葉片數(shù)。
在被測流體通過流量計(jì)時，經(jīng)過導(dǎo)流器后，渦輪葉片受到?jīng)_擊，由于葉片與流速間存一夾角，使得產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩，為克服相應(yīng)力矩而渦輪轉(zhuǎn)動。此時渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度與流過的流量成一定的比例關(guān)系，為測得流量即可通過測量渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度。圖2.2為渦輪流量計(jì)的工作原理示意圖。
為測得ω將傳感器的殼外安裝上帶有放大器的磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器，當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)動后，葉片不斷地接近和離開感應(yīng)線圈，這樣周期性地改變使得線圈的磁通量發(fā)生周期性的變化，而產(chǎn)生與流量成正比的脈沖頻率信號f。脈沖信號經(jīng)由放大濾波整形后通過相關(guān)計(jì)算，最終得到體積流量qV。
式中：K—儀表系數(shù)，1/m3；
qV—體積流量，m3/s；
需說明的是在渦輪流量計(jì)的量程范圍內(nèi)，K值是不隨流量的變化而變化，其為常數(shù)并由實(shí)際標(biāo)定得到。 |
