第六章 渦輪流量計課件

1、1渦輪流量計2內(nèi)內(nèi) 容容概 論工作原理 主要特點傳感器結(jié)構(gòu)安裝渦輪流量計的管理和操作31.概論1、渦輪工作原理 它是由傳感器和轉(zhuǎn)換顯示儀組成，傳感器采用多葉片的轉(zhuǎn)子感受流體的平均流速，從而推導(dǎo)出流量或總量。41.概論2、歷史回顧 據(jù)稱美國早在1886年即發(fā)布過第一個渦輪流量計的專利，1914年的專利認為渦輪流量計的流量與頻率有關(guān)；美國的第一臺渦輪流量計是在1938年開發(fā)的，它用于飛機上燃油的流量測量，只是直到二戰(zhàn)后因噴氣發(fā)動機和液體噴氣燃料急需一種高精度、快速響應(yīng)的流量計才使它獲得真正的工業(yè)應(yīng)用。如今，它已在石油、化工、科研、國防、計量各部門中獲得廣泛應(yīng)用。51.概論3、渦輪流量計是速度流量計

2、的主要品種，并獲得廣泛使用 廣泛應(yīng)用于石油、有機液體、無機液、液化氣、天然氣、煤氣和低溫流體的測量等。在歐洲和美國渦輪是僅次于孔板流量計的天然氣計量儀表，僅荷蘭在天然氣管線上就采用了2600多臺各種尺寸，壓力從0.8MPa到6.5MPa的氣體渦輪，他們已成為優(yōu)良的天然氣流量計61.概論3、渦輪流量計是速度流量計的主要品種，并獲得廣泛使用（續(xù)上） 在國外液化石油氣、成品油和輕質(zhì)原油等的轉(zhuǎn)運及集輸站，大型原油輸送管線的首末站都大量采用它進行貿(mào)易結(jié)算71.概論3、渦輪流量計是速度流量計的主要品種，并獲得廣泛使用（續(xù)上） 渦輪流量計作為最通用的流量計，其產(chǎn)品已發(fā)展為多品種、全系列、多規(guī)格批量生產(chǎn)的規(guī)模

3、81.概論 4、具有精度高的特點 在各種流量計中渦輪、容積式流量計和科氏質(zhì)量流量計是三類重復(fù)性、精確度最佳的產(chǎn)品 91.概論 5、具有自身的獨特特點 結(jié)構(gòu)簡單、加工零部件少、重量輕、維修方便、流通能力大（同樣口徑可通過的流量大）和可適應(yīng)高參數(shù)（高溫、高壓和低溫）等1011122.工作原理 流體流經(jīng)傳感器殼體，由于葉輪的葉片與流體的流向有一定的角度，流體的沖擊力使葉片具有轉(zhuǎn)動力矩，克服摩擦力矩，和流體阻力矩之后葉片旋轉(zhuǎn)，在力矩平衡后轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，在一定的條件下，轉(zhuǎn)速與流速成正比，由于葉片具有導(dǎo)磁性，它處于信號檢測器（由永久磁鋼和線圈組成）的磁場中，旋轉(zhuǎn)的葉片切割磁力線，周期性地改變著線圈的磁通量，從

4、而使線圈兩端感應(yīng)出電脈沖信號，此信號經(jīng)放大器的放大整形，形成有一定幅度的連續(xù)的矩形波，可遠傳至顯示儀表，顯示出流體的體積流量或總量。在一定流量范圍內(nèi)，脈沖頻率f 與流經(jīng)傳感器的流體的體積流量Q成正比。13142021-10-2114Flow Computer DivisionOperating Principle152021-10-2115Flow Computer Division轉(zhuǎn)子類型1624” has 170 buttons2021-10-2116Flow Computer Division轉(zhuǎn)子類型172.工作原理 實用流量方程為 qv=f/K qm=qv 式中 qv,qm分別為體積流

5、量，m3/s， 質(zhì)量流量，kg/s； f流量計輸出信號的頻率，Hz； K流量計的儀表系數(shù)，P/m3。18渦輪流量計特性曲線192.工作原理 流量計的儀表系數(shù)K ，P/m3。 流量計的儀表系數(shù)與流量（或管道雷諾數(shù)）的關(guān)系曲線如圖所示。 傳感器的儀表系數(shù)由流量校驗裝置校驗得出，它完全不問傳感器內(nèi)部流體的流動機理，把傳感器作為一個黑匣子，根據(jù)輸入（流量）和輸出（頻率脈沖信號）確定其轉(zhuǎn)換系數(shù)，它便于實際應(yīng)用。203.主要特點3.1 高精確度 對于液體：一般為0.25R0.5R，高精度型可達0.15R； 對于氣體：一般為1R1.5R，特殊專用型為0.5R1R。3.2 重復(fù)性好 短期重復(fù)性可達0.05-0

6、.2。213.主要特點3.3 輸出脈沖頻率信號 適于總量計量及與計算機連接，無零點漂移，抗干擾能力強3.4 可獲得很高的頻率信號（3-4kHz），信號分辨力強3.5 范圍度寬，中大口徑可達40：1-10：1，小口徑為6：1或5：1。223.主要特點3.6結(jié)構(gòu)緊湊輕巧，安裝維護方便，流通能力大。3.7適用高壓測量，儀表表體上不必開孔，易制成高壓型儀表。3.8專用型傳感器類型多3.9 可制成插入型3.10主要缺點是：難以長期保持校準(zhǔn)特性，需要定期校驗。3.11一般液體渦輪不適用于較高粘度介質(zhì) 233.主要特點3.12流體物性（密度、粘度）對儀表特性有較大影響 3.13流量計受來流流速分布畸變和旋轉(zhuǎn)

7、流的影響較大 3.14不適于脈動流和混相流的測量 3.15對被測介質(zhì)的清潔度要求較高 3.16小口徑（DN50以下）儀表的流量特性受物性影響嚴重，故小口徑TUF的儀表性能難以提高244.傳感器結(jié)構(gòu) 傳感器由表體、導(dǎo)向體（導(dǎo)流器）、葉輪、軸、軸承及信號檢測器組成（見下圖）。 252021-10-2125Flow Computer Division結(jié)構(gòu)262021-10-21Flow Computer Division結(jié)構(gòu)272021-10-2127Flow Computer Division轉(zhuǎn)子類型2824” has 170 buttons2021-10-2128Flow Computer Di

8、vision轉(zhuǎn)子類型29結(jié)構(gòu)304.傳感器結(jié)構(gòu)314.傳感器結(jié)構(gòu) 4.1 表體 4.2 導(dǎo)向體 4.3 渦輪(葉輪) 4.4 軸與軸承 4.5 信號檢測器 324.傳感器結(jié)構(gòu) 4.1 表體 表體是傳感器的主體部件，它起到承受被測流體的壓力，固定安裝檢測部件，連接管道的作用。 334.傳感器結(jié)構(gòu) 4.2 導(dǎo)向體 在傳感器進出口裝有導(dǎo)向體，他對流體起導(dǎo)向整流以及支撐葉輪的作用，通常選用不導(dǎo)磁不銹鋼或硬鋁材料制作。344.傳感器結(jié)構(gòu) 4.3 渦輪(葉輪) 是傳感器的檢測元件，它由高導(dǎo)磁性材料制成。 葉輪有直板葉片、螺旋葉片和丁字形葉片等幾種，也可用嵌有許多導(dǎo)磁體的多孔護罩環(huán)來增加一定數(shù)量葉片渦輪旋轉(zhuǎn)

9、的頻率，葉輪由支架中軸承支撐，與表體同軸，其葉片數(shù)視口徑大小而定。葉輪幾何形狀及尺寸對傳感器性能有較大影響，要根據(jù)流體性質(zhì)、流量范圍、使用要求等設(shè)計，葉輪的動平衡很重要，直接影響儀表性能和使用壽命。354.傳感器結(jié)構(gòu) 4.4 軸與軸承 軸與軸承 它支撐葉輪旋轉(zhuǎn)，需有足夠的剛度、強度和硬度、耐磨性、耐腐蝕性等 它決定著傳感器的可靠性和使用期限。364.傳感器結(jié)構(gòu) 4.5 信號檢測器 由永久磁鋼、導(dǎo)磁棒（鐵芯）、線圈等組成。375. 安裝5.1、基本要求5.1.1、在安裝前，應(yīng)當(dāng)檢查渦輪流量計以確信沒有由運輸引起的損壞以及所有附件完整無缺。5.1.2、撕去流量計進出口法蘭的粘貼紙，按流量計上標(biāo)明的

10、流動方向安裝5.1.3 、建議水平安裝，計數(shù)器向上385. 安裝5.1、基本要求5.1.4、介質(zhì)氣應(yīng)當(dāng)干燥沒有灰塵和雜質(zhì)5.1.5、對新的系統(tǒng)，建議臨時安裝一個過濾網(wǎng)或錐形罩來保護流量計5.1.6、站場掃線時，應(yīng)將流量計拆除，以短管代替，掃線作業(yè)完成后按裝流量計5.1.7、投產(chǎn)前流量計應(yīng)進行試壓395. 安裝5.1、基本要求5.1.8、傳感器應(yīng)安裝在便于維修，管道無振動、無強電磁干擾與熱輻射影響的場所。5.1.9、進入傳感器應(yīng)為充分發(fā)展管流 對管道內(nèi)流速分布畸變及旋轉(zhuǎn)流是敏感，因此要根據(jù)傳感器上游側(cè)阻流件類型配備必要的直管段或流動調(diào)整器405. 安裝5.1、基本要求5.1.10、若上游側(cè)阻流件

11、情況不明確，一般推薦上游直管段長度不小于20D，下游直管段長度不小于5D，如安裝空間不能滿足上述要求，可在阻流件與傳感器之間安裝流動調(diào)整器5.1.11、傳感器安裝在室外時，應(yīng)有避直射陽光和防雨淋的措施412021-10-21直管段425. 安裝5.2、安裝管道配置有螺紋連接和法蘭連接兩種安裝形式。 氣體渦輪流量傳感器安裝管路配置圖435. 安裝5.2、安裝管道配置 過濾器：將流體中的各中雜質(zhì)（如顆粒、纖維、鐵磁性質(zhì)）過濾掉，不使之進入傳感器內(nèi)，以保證傳感器內(nèi)零件（特別是滾動軸承）不損壞，測量準(zhǔn)確 整直（流）器：以消除偏流，旋轉(zhuǎn)流，渦流等對測量精確度的影響。445. 安裝5.3、安裝、使用條件5

12、.3.1、傳感器應(yīng)水平安裝，流體流動方向應(yīng)與殼體上的流向標(biāo)志方向相同。上、下游側(cè)應(yīng)分別有不少于20D 和5D 的直管段，否則應(yīng)在上下游側(cè)分別安裝整流器5.3.2、當(dāng)流體中含有雜質(zhì)時，應(yīng)加裝過濾器，過濾網(wǎng)目數(shù)根據(jù)流體雜質(zhì)情況而定，一般為2050 目 455. 安裝5.3、安裝、使用條件5.3.3、根據(jù)實際情況，允許傳感器通徑與主管線通徑不同，必須采用同心擴張管和收縮管。5.3.4、傳感器是精密機械類儀表，由于葉輪旋轉(zhuǎn)速度高，流速的突然變化易損壞葉輪，所以應(yīng)將調(diào)節(jié)閥門裝在傳感器下游，緩解調(diào)節(jié)流量，嚴禁猛開猛關(guān)，以防止沖擊現(xiàn)象的發(fā)生465. 安裝5.3、安裝、使用條件5.3.5、外界電磁場干擾和機械

13、震動都應(yīng)小到忽略不計的程度5.3.6、傳感器上的渦輪放大器（包括防爆型和普通型）應(yīng)采用直流電源供電，分別為12V或+24V 兩種，可由顯示儀表供給，也可以單獨供給 475. 安裝5.4、使用和調(diào)整5.4.1、傳感器直接輸出的是脈沖信號，而用戶需要的是體積總量或體積流量，可通過傳感器的儀表系數(shù)K 和顯示儀表的撥碼開關(guān)，倍乘開關(guān)轉(zhuǎn)換成用戶需要的體積單位。5.4.2、在傳感器安裝前，先與顯示儀表或示波器接好連線，通電源，用嘴吹使葉輪旋轉(zhuǎn)（旋轉(zhuǎn)時不應(yīng)有不規(guī)則的雜音），觀察有無顯示，當(dāng)有顯示時，再安裝傳感器。否則，應(yīng)檢查有關(guān)各部分，排除故障。486. 渦輪流量計的管理和操作6.1、試運前的檢查工作6.1

14、.1、保證設(shè)計要求安裝的設(shè)備、儀表及附屬設(shè)備、備件齊全，型號規(guī)格正確 6.1.2、保證安裝完全符合設(shè)計和使用說明書的要求，完全滿足流量計正常操作的需要。 6.1.3、檢查施工安裝中的各種記錄496. 渦輪流量計的管理和操作6.1、試運前的檢查工作6.1.4、檢查安裝滿足直管段的要求6.1.5、流量計與管道連接處無凸出部分 6.1.6、流量計與直管段最好在工作臺上進行嚴格測試后，安裝在管路上。安裝時防止硬撬、硬蹩等做法6.1.6、旁通能確保關(guān)閉506. 渦輪流量計的管理和操作6.1、試運前的檢查工作6.1.6、渦輪過載，使渦輪軸承使用壽命縮短，因此在下游適當(dāng)處安裝限流裝置6.1.7、溫度計套管安

15、裝在下游。測量流體壓力的取壓口應(yīng)設(shè)置在變送氣直管段進、出口處。 6.1.8、限制變送氣與顯示儀表間傳輸線的長度516. 渦輪流量計的管理和操作6.1、試運前的檢查工作6.1.9、信號傳輸線采用屏蔽和絕緣保護層的信號電纜。傳輸電纜的屏蔽只在一點接地，以防止形成接地回路。6.1.10、盡可能采用一條完整的傳輸電纜。當(dāng)有接頭時，必須用絕緣帶纏繞接頭處，保證屏蔽的連續(xù)性。526. 渦輪流量計的管理和操作6.1、試運前的檢查工作6.1.11、備用傳輸電纜和運行的傳輸線在同一條導(dǎo)管里時，兩者應(yīng)在同一點上屏蔽接地。6.1.12、要注意顯示儀表裝置地點的環(huán)境是否適宜，如應(yīng)考慮濕度的允許范圍，以及防腐蝕、防霉、

16、防風(fēng)雨、防爆和便于維護等。536. 渦輪流量計的管理和操作6.2、確定儀表常數(shù)的調(diào)試6.2.1、渦輪安裝的位置不同，軸承的摩阻不同，引起儀表系數(shù)的變化6.2.2、在使用現(xiàn)場的具體安裝條件下，流體通過渦輪流量計的流態(tài)與制造廠在校驗時流態(tài)肯定不會一樣，儀表常數(shù)也不會一樣，必須進行調(diào)試確定。546. 渦輪流量計的管理和操作6.3、運行參數(shù)對儀表性能影響的調(diào)試6.3.1、流體的壓力6.3.2、溫度的變化6.3.3、流體的粘度的影響6.3.4、流量測量范圍的影響等556. 渦輪流量計的管理和操作6.4、正常運行管理6.4.1、經(jīng)常性的檢查工作 檢查流量計、附屬設(shè)備及有關(guān)系統(tǒng)有無外漏（滲）流體；監(jiān)聽流量計運轉(zhuǎn)的聲音，判斷流量計工作狀態(tài)是否正常；觀察表頭指針指示是否準(zhǔn)確，動作是否正常；經(jīng)常檢查表頭的示值和遠離表頭的顯示儀表的示值，并進行比對，看給出的量值是否一致；注意檢查流量計附屬設(shè)備的工作狀態(tài)，判斷是否正常工作，是否需要維修。566. 渦輪流量計的管理和操作6.4、正常運行管理6.4.2、經(jīng)常性的比對分析工作 為確保流量計在高的準(zhǔn)確度下運行，就要求計量操作人員經(jīng)常性的仔細觀察。對測取的數(shù)據(jù)進行經(jīng)常性的比對和分析。必要時，還可利用裝備的檢定設(shè)備，在不改變流量計工作狀態(tài)下，對流量計進行校