涡轮和涡街流量计的对比

来源:化工707

涡轮流量计的结构实物图

涡轮流量计传感器结构图

信号放大器的工作原理

切割磁力线在叶片上产生感应电势，耦合到线圈上产生信号，经放大后输出。

涡轮流量计工作原理

流体流经传感器壳体,由于叶轮的叶片与流向有一定的角度,流体的冲力使叶片具有转动力矩,克服摩擦力矩和流体阻力之后叶片旋转,在力矩平衡后转速稳定。

在一定的条件下,转速与流速成正比,由于叶片有导磁性, 它处于信号检测器, 由永久磁钢和线圈组成,的磁场中,旋转的叶片切割磁力线,周期性的改变着线圈的磁通量,从而使线圈两端感应出电脉冲信号。

此信号经过放大器的放大整形,形成有一定幅度的连续的矩形脉冲波,可远传至显示仪表,显示出流体的瞬时流量或总量。?

优点：

• 精度高:液体0.15%~0.5%,气体1%~1.5%

• 重复性好:0.05%~0.2%;

• 量程比宽:10~50:1;

• 脉冲信号输出,抗干扰能力强;

• 耐压高、压力损失小、反应速度快;

缺点：

• 轴承与轴之间的摩擦导致磨损，使仪表的准确度下降；

• 要求被检测介质洁净，减少对轴承的磨损，并防止涡轮被卡住，应在变送器前加过滤装置；

• 流量计受来流流速分布畸变和旋转流的影响较大，不适于脉动流和混相流的测量；

• 小口径（DN50以下）仪表的流量特性受物质性影响严重，故小口径的仪表性能难以提高；

• 难以长期保持较准确性，需要定期检查。

• 除特殊设计涡轮流量传感器应水平安装;

• 涡轮上游和下游直管段长度应分别大于10D和5D;

• 流体流动方向应和传感器上的箭头指向一致;

• 在传感器上游安装过滤器避免流体中杂质的影响;

• 测量易气化液体,应安装消气器;

• 流体不能完全充满管路时,应安装背压管;

• 调节阀、温度计、压力计等应安装在涡轮下游;?

• 为检修方便、应设置旁路管道。

安装条件及位置

? ??? 安装管路系统

涡轮流量计是一种精密流量测量仪表，与相应的流量积算仪表配套可用于测量液体的流量总量，瞬时流量和流量满度百分比。电池采用长效锂电池， 单功能积算表电池使用寿命可达5年以上，多功能显示表电池使用寿命也可达到12个月以上。

按照应用领域不同简要分析如下：

1. 作为流量量值传递的“标准器”。由于其精度高（0.15%),测量稳定性好,（重复性0.02%-0.05%)，

2. 因此涡轮流量计经常作为流量标准装置的标准表使用。

3. 中海油大口径水流量标准装置选用DN40、DN50、DN80、DN100、DN150、DN200口径0.2级涡轮流量计作为标准表。

4. ?航空航天燃料计量。如火箭发动机液氢、液氧燃料的计量，航天一院101所在火箭发动机测试过程中用量较大。飞机燃料航空煤油的计量。航空工业602所，中国直升机设计研究所、609所是比较大的用户。

5. 飞机和航天器液压系统中液压油的计量。如红油、蓝油。飞行器及大型机械润滑油的计量。

6. 制药行业。药液罐装通常采用涡轮流量计进行计量。如天士力集团。

7. 化工行业。化工生产过程中水、各种溶液、试剂、添加剂的计量经常采用涡轮流量计计量。

8. 某中石化项目，项目投标采用0.2级、0.5级、1.0级不同口径的涡轮流量计共计3147台。

9. 石油行业。测井、油品输送、油品分析、化学药品注入、生产用水、海水、公用系统的淡水、柴油、热介质油等大量的液体介质也经常采用涡轮流量计进行计量。

   
   

?

定期拆洗，并检查各部件；

• 注意轴和轴承磨损情况，并及时更换磨损了的轴和轴承；

• 注意每运行一年，应进行全面检查、检定仪表系数。

• 传感器拆下不用时，应在清洗后两端加保护套、妥善保存。

图说涡轮流量计

故障一

显示仪对流量信号和检验信号均无显示。

?故障一原因?

1、电源未接通，给定电压不对。?

2、显示仪有故障。?

消除故障一方法

1、接通电源，按要求给定电压。

2、检修显示仪表。

故障二?

显示仪表对“检验”信号有显示但对流量信号无显示。

故障二原因

?1、传感器与显示仪间接线有误；?

2、或有开路、短路、接触不良等故障；?

3、放大器有故障或损坏；

4、转换器线圈开路或短路；

5、叶轮被卡住；?

6、管道无流体流动或堵塞。

消除故障二的方法

1、对照传感器与显示仪表接线示意图检查接线的正确性和接线的质量。?

2、维修或更换放大器。?

3、维修或更换线圈。?

4、清洗传感器及管道。

5、开通阀门或泵清洗管道。

故障三

显示仪表工作不稳，计量不准确。

故障三原因

1、实际流量超出仪表计量范围或不稳定。?

2、仪表系数K设置有误。

3、传感器内挂上纤维等杂物。

4、液体内有气泡存在。

5、传感器旁有较强的电磁场干扰。

6、传感器轴承及轴严重磨损。

7、传感器电缆屏蔽层或其他接地导线与线路地线断开或接触不良。?

消除故障三方法??

1、使被测流量与传感器的测量范围相适应并稳定流量。

2、使系数K设置正确。

3、清洗传感器。

4、采取消气措施消除气泡。

5、尽量远离干扰源或采取屏蔽。

6、更换“导向件”或“叶轮轴”。

7、对照传感器与显示仪表接线示意图将线接好。

8、检修显示仪表。

涡街流量计=传感器+转换器

传感器:

旋涡发生体(阻流体)、检测元件、仪表表体

转换器：

前置放大器、滤波整形电路、D/A转换电路、输出接口电路、端子、支架和防护罩

涡街流量计原理

流体流经阻挡体或者是特制的元件时，产生了流动振荡，通过测定其振荡频率来反映通过的流量。

?涡街产生原理

当流体流动受到一个垂直于流动方向的非流线形柱体的阻碍时,柱体的下游两侧会发生明显的旋涡,成为卡门涡列,涡列的形成与流体雷诺数有关。

优点：

1.涡街流量计结构简单牢固，安装维护方便。
2.适用流体种类多，如液体、气体、蒸汽以及部分混相流体。
3. 无可动部件，可靠性高，长期运行十分可靠。
4.与差压式、浮子式流量计比较，精确度较高，一般可达±1%R左右。
5.范围宽度达10:1或20:1。
6.检测传感器不直接接触介质，性能稳定，寿命长。
7.压损小，约为孔板流量计的1/2~1/4。
8.输出与流量成正比的脉冲信号，适用于总量计量，无零点迁移。
9.在一定雷诺数范围内，输出频率信号不受流体物性(密度、黏度)和组分影响，仪表系数仅与旋涡发生体及管道的形状尺寸有关，可以在一种典型介质中校验而适用于各种介质。
10.可针对不同对象选用相应的旋涡检测技术。

局限性：
1、不适合测量低于雷诺数的流体流量。
2、直管段要求较长。因为“涡街流量计”是一种速度式流量计，漩涡分离的稳定性受流速分布影响，故它对直管段有一定的要求。
3、仪表系数较低，与同类测量仪表相比。
4、多相流流体中缺乏应用经验。

• 保证流量计满管测量。

• 建议流量计竖直安装，让液体从下往上流过仪表。

• 流量计最好装在整个系统的高压区，保证一定的背压。

• 保证流量计所需的前后直管段。

• 流量计应装在泵的下游，阀的上游。

• 管道内径必须略大于2mm以内，或等于流量计内径。

• 注意测蒸汽时仪表的安装。

?

进出口直管段要求总是参照连接法兰

涡街流量计是在蒸汽的计量中应用得最为普遍的，涡街流量计测量蒸汽有三种应用方式：

第一种也是使用最为广泛的，带温度和压力补偿型涡街流量计。这是一种间接式涡街质量流量计，实际使用过程中通过温度和压力的测量间接测算出密度，再与涡街流量计计量出的体积数相乘，可以算出质量。这是涡街流量计测量蒸汽的最普遍的一种形式。

第二种是：升力式涡街流量计，直接测量介质的质量。理论依据是：介质的质量流量大小与漩涡的强度有一定的比例关系，计算出漩涡强度大小，就可以直接算出介质的质量。日本横河电机公司生产过这种流量计，但精度不太理想，市场使用率不高。

第三种差压式涡街质量流量计，差压信号+涡街流量计=差压式涡街质量流量计。

差压信号是发生体上、下游特定位置的两个取压孔间的压力差。两取压孔的轴线应与发生体的轴线处在同一平面内。取压孔的距离对差压值的大小和稳定性有明显影响。距离近，差压信号大，但稳定性差；距离远，则反之。

通过试验，选择合适的取压孔位置是很重要的。和升力式涡街质量流量计相比，这种仪表更简单，更容易实现。国内已有生产厂家投人开发，并取得发明专利，产品已在部分企业应用。

1.当液体中含有脏东西或气泡时涡街的性能如何?

答：液体中含有脏东西或气泡时: 涡街仅测量液相. 其结果体积测量误差会很小?传感器的安装方向必须保证测量的是液相(气泡: 传感器头朝下或侧面垂直安装;脏东西:侧面安装或头朝上)。

2.输入气体密度时,涡街能测不同的气体吗?

答：是的,但气体的成分, 温度和压力必须保持不变。

3.差压仪表能校验，如何检查涡街?

答：涡街在安装时不需标定:

涡街不易磨损, 特别是圆形档体更是如此；

原始信号是数字的, 然后在线路板进行数字处理, 也就是说, 在线路板内无零漂。

4.是否有可能通过软件功能来减小最小流量的测量?

答：不，涡街的最小流量测量是由其测量原理来决定的。在没有漩涡时Prowirl 也不能测量，虽然如果漩涡太弱时可能通过改变放大功率来测量。

5.结垢/磨损/腐蚀会对测量产生什么影响?

答：档体或管径的几何变化都会产生标定系数的漂移和仪表的线性度的恶化。

6.振动对测量值的影响?

答：如果在技术指标内(最大1g , 10-500 Hz) , 没有误差。

7.能用涡街来测量双向流吗? 如果不能, 为什么?

答：三角形状设计的档体是测量单向流的。因此我们的传感器安装在档体后面, 此档体产生漩涡。把档体转向就不会产生有规律的涡，因此, 就不能测量流体。

8.已知此流量计用于饱和蒸汽, 能用水来标定K-系数吗?

答：?按照涡街原理, K-系数在很宽的雷诺数范围内与流体无关. 用ApplicatorTM决定的管径(最小, 正常和最大流量) 保证了在雷诺数的有效范围内。独立的测量协会(如国际仪表用户协会) 证实K-系数与介质无关。

9.能用涡街测量流速吗?

答：按照原理是可以的, 但你必须用“用户特殊单位”功能. Prowirl 73 能直接显示流速。

涡轮流量计 :?是一种速度式仪表，用于封闭管道中测量低粘度气体的体积流量和总量。在石油，化工，冶金，城市燃气管网等行业中具有广泛的使用价值。

涡街流量计:主要用于工业管道介质流体的流量测量,如气体、液体、蒸气等多种介质。

涡轮流量计是采用多叶片的转子(涡轮)感受流体平均流速，从而且推导出流量或总量的仪表。

涡街流量计是根据卡门涡街原理设计制造的。应用流体振荡原理来测量流量的，流体在管道中经过涡街流量变送器时，在三角柱的旋涡发生体后上下交替产生正比于流速的两列旋涡，旋涡的释放频率与流过旋涡发生体的流体平均速度及旋涡发生体的特征有关系。

涡轮是通过叶轮转动切割磁感线来输出信号 然后经过信号处理和输出来得到的流量计量。

涡街是通过检测卡门漩涡然后处理输出信号得到的流量计量。