涡轮流量计适合测量什么流体

涡轮流量计具有测量精度高、反应快、可以测量脉冲流量等优点。 同时，涡轮流量计可以很方便地安装在任何形式的管道上，可以适用于高流速管道中的流速测量。

（1）测试原理

涡轮流量计是叶轮式流量（流速）计的主要品种，在流体流动的管道内，安装一个可以自由转动的叶轮，当流体通过叶轮时，流体的动能使叶轮旋转，流体的流速越高，动能就越大，叶轮的转速就越高，因此，测出叶轮的转数或转速，就可以确定流过管道的流量，这种仪表被称为速度式流量计（叶轮式）。 涡轮流量计正是利用相同的原理，在结构上加以改进后制成，其结构如图2．34所示。 涡轮流量计主要由涡轮、导流器、电磁感应式信号检出器、外壳等组成。 涡轮是用高磁导率的不锈钢材料制成，叶轮芯上装有螺旋形叶片，流体作用于叶片上使之旋转。导流器是用以稳定流体的流向和支承叶轮的，由前后两个导流轮组成。 电磁感应式信号检出器包括磁电感应转换器、前置放大器，磁电感应器由线圈和磁钢组成，用以将叶轮的转速转换成相应的电信号，前置放大器的作用是放大磁电感应转换器输出的微弱电信号，以便于检测或进行远距离传输。 外壳则由非磁的不锈钢制成，其作用是固定和保护内部零件，并与流体管道连接。

涡轮流量计是在动量矩守恒原理的基础上设计的。 涡轮叶片因流动流体的冲击而旋转，当涡轮旋转时便周期性地改变磁电系统的磁阻值，使通过涡轮上方线圈的磁通量发生周期性地变化，因而在线圈内感应出脉冲电信号，即脉冲数，并通过放大后在仪表上显示出来。 因此，通过涡轮流量计的流量为

图2．34 涡轮流量计

1—紧固件；2—壳体；3—前导流轮；4—止推片；5—涡轮；6—电磁感应式信号检出器；7—轴承；8—后导流轮

式中 Vs——被测流体的体积流量，m3／s；

f——脉冲数；

ξ——涡轮流量计的流量系数，s／m3。

由于影响ξ的因素很多，其值由实验测定，在允许的流量范围内取得ξ的平均值。 每个涡轮流量计都有一个流量系数，相互不能混淆，而且必须在相应的流量和黏度范围内使用，否则有较大的误差。

（2）涡轮流量计的安装与使用

选用涡轮流量计时，应了解被测流体的物性、腐蚀性和清洁程度。 涡轮流量计适合用来测量洁净（或基本洁净）、单相、低黏度流体的流量，常用流体举例如下：一般流体，包括水、空气、氧气、高压氢气、牛奶、咖啡等；石油化工类，包括汽油、轻油、喷气燃料、轻柴油、石脑油、乙烯、聚乙烯、苯乙烯、液化气、二氧化碳及天然气；化学溶液类，包括氨水、甲醇、盐水等；有机液体，包括酒精、乙醚、苯、甲苯、二甲苯、丁二烯、四氯化碳、甲基胺、丙烯腈等；无机液，包括甲醛、酢酸、苛性钠、二硫化碳等。 对于腐蚀性介质，使用材质选择要注意，含杂质多及腐蚀性介质不推荐使用。 不适合采用涡轮流量计的有：含杂质多的流体，如循环冷却水、河水、排污水、燃油等；流量急剧变化的场所，如锅炉供水系统、有空气锤的供气系统等；测量液体时，管道压力不高而流量又较大，仪表下游侧压力可能接近饱和蒸汽压，有液体气化产生气穴的危险，如液氨从高位槽靠位能自由流出，在排放口处就不宜安装；电焊机、电动机、有触点的继电器等的附近，存在严重电磁干扰的场所；上下游直管段长度严重不足；锅炉自动供水系统如频繁地起泵和停泵，会对叶轮造成冲击，使传感器很快损坏。

涡轮流量计的一般工作点最好在仪表测量范围上限的50％以上。 这样，流量稍有波动，不致使工作点移到特性曲线下限以外的区域。 涡轮流量计的使用状况分连续工作和间歇工作两种，连续工作是指每天工作时间超过8h，间歇工作是每天工作时间少于8h。 对于连续工作最大流量应选在仪表上限流量的较低处，而间歇工作可选在较高处。 一般连续工作是将实际最大流量乘以1．4作为流量范围的上限流量，而间歇工作则乘以1．3。 如果仪表口径与工艺管道通径不一致时，则应以异径管和等径直管改装管道。 对于流速偏低的工艺管道，最小流量成为选择仪表口径首先要考虑的问题，通常以实际最小流量乘以0．8作为流量范围的下限流量，使其留有一定的裕量。 若配有分段线性化功能的显示仪，在传感器流量下限值不能满足实际最小流量时，应要求生产厂在实际最小流量及其附近进行流量校验，将测得的仪表系数输入显示仪，这样就能既降低仪表的流量下限值，还能保持测量的精确度。

了解被测介质的密度、黏度及其变化情况，考虑是否必须对流量计的特性进行修正。 液体用涡轮流量计对液体黏度敏感。 当液体黏度增大时，仪表系数的线性区变窄，下限流量增大，当黏度增加到一定数值时，甚至无线性区域。 螺旋叶片的情况比直叶片要好得多。 对于液体，通常用水校验传感器，当精度为0．5级时，可在5×10－6mm2／s以下的液体而不必考虑黏度的影响。当流体黏度高于5×10－6mm2／s时，可用相当黏度的液体校验而不必作黏度修正。此外也可采取一些措施来补偿黏度的影响。 如缩小使用范围度，提高流量下限值或仪表系数乘以雷诺数修正系数等。 黏度对仪表系数的影响与传感器结构类型及参数口径大小等有关。 有几种黏度对仪表系数影响的表示方法：仪表系数与雷诺数的关系，在几种黏度下，仪表系数与输出频率的关系和仪表系数与输出频率除以运动黏度的比值的关系等等。 气体用涡轮流量计主要考虑流体密度对仪表系数的影响，密度的影响主要在低流量区域。 密度的增大（即压力增大）使特性曲线直线部分向下限流量区域拓展，传感器的范围度扩大，线性度改善。

由于涡轮流量计出厂时是在水平安装的情况下标定的，因此使用时必须水平安装，否则会引起变送器的仪表常数发生变化。 安装涡轮流量计时，还必须注意被测流体的流动方向必须与涡轮流量计变送器所标箭头方向一致。 同时，应安装在便于维修，管道无振动、无强电磁干扰与热辐射影响的场所。 为了确保涡轮流量计的叶轮正常工作，流体必须保持清洁，切勿使污物、铁屑、棉纱等进入。因此，需要在涡轮流量计前加装滤网，网孔大小一般为100孔／cm2，特殊情况下可选用400孔／cm2。若忽视该问题，将导致测量精度下降、数据重复性差、使用寿命缩短、叶轮不能正常转动甚至卡住或被损坏等后果。 另外，涡轮流量计对管道内流速分布畸变及旋转流是敏感的，进入传感器应为充分发展管流，因此要根据传感器上游侧阻流件类型配备必要的直管段或流动调整器，如表2．13所示。 若上游侧阻流件情况不明确，一般推荐上游直管段长度不小于20D，下游直管段长度不小于5D，如安装空间不能满足上述要求，可在阻流件与传感器之间安装流动调整器。 变送器安装在室外时，应有避阳光直射和防雨淋的措施。

表2．13 涡轮流量计所要求的最短直管段长度 （mm）

在涡轮流量计的使用过程中，决不要轻易转动或移动感应线圈，否则会引起较大的测量误差。 一定要动时，事后必须重新校验。 涡轮流量计的轴承损坏是涡轮运转不好的常见原因之一，轴承和轴的间隙应为0．02～0．03mm，若太大时应更换轴承，换后必须重新校验。