二、智能液體渦輪流量計(jì)工作原理

    為渦輪流量傳感器結(jié)構(gòu)簡圖，由圖可見，當(dāng)被測(cè)流體流過傳感器時(shí)，在流體作用下，葉輪受力旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速與管道平均流速成正比，葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)周期地改變磁電轉(zhuǎn)換器的磁阻值。檢測(cè)線圈中的磁通隨之發(fā)生周期性變化，產(chǎn)生周期性的感應(yīng)電勢(shì)，即電脈沖信號(hào)，經(jīng)放大器放大后，送至顯示儀表顯示。

智能液體渦輪流量計(jì)的流量方程可分為兩種：實(shí)用流量方程和理論流量方程。

                                                                             

（1）       實(shí)用流量方程

qv=f/K               公式1

qm=qvρ              公式2

式中   qv, qm ……分別為體積流量，m3/s，質(zhì)量流量，kg/s;

           f ……流量計(jì)輸出信號(hào)的頻率，Hz;

           K ……流量計(jì)的儀表系數(shù)，P/m3。

   流量計(jì)的系數(shù)與流量（或管道雷諾數(shù)）的關(guān)系曲線如圖2所示。由圖可見，儀表系數(shù)可分為二段，即線性段和非線性段。線性段約為其工作段的三分之二，其特性與傳感器結(jié)構(gòu)尺寸及流體粘性有關(guān)。在非線性段，特性受軸承摩擦力，流體粘性阻力影響較大。當(dāng)流量低于傳感器流量下限時(shí)，儀表系數(shù)隨著流量迅速變化。壓力損失與流量近似為平方關(guān)系。當(dāng)流量超過流量上限時(shí)要注意防止空穴現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)相似的TUF特性曲線的形狀是相似的，它僅在系統(tǒng)誤差水平方面有所不同。

   
智能液體渦輪流量計(jì)特性曲線

    傳感器的儀表系數(shù)由流量校驗(yàn)裝置校驗(yàn)得出，它完全不問傳感器內(nèi)部流體機(jī)理，把傳感器作為一個(gè)黑匣子，根據(jù)輸入（流量）和輸出（頻率脈沖信號(hào)）確定其轉(zhuǎn)換系數(shù)，它便于實(shí)際應(yīng)用。但要注意，此轉(zhuǎn)換系數(shù)（儀表系數(shù)）是有條件的，其校驗(yàn)條件是參考條件，如果使用時(shí)偏離此條件系數(shù)將發(fā)生變化，變化的情況視傳感器類型，管道安裝條件和流體物性參數(shù)的情況而定。

（2）       理論流量方程

智能液體渦輪流量計(jì)根據(jù)動(dòng)量矩定理可以列出葉輪的運(yùn)動(dòng)方程

               公式3

式中     J：     葉輪的慣性矩；

     dw/dt：     葉輪的旋轉(zhuǎn)加速度；

M1：   流體的驅(qū)動(dòng)力拒；

M2：   粘性阻力矩；

M3：   軸承摩擦阻力矩；

M4：   磁阻力矩。

當(dāng)葉輪以恒速旋轉(zhuǎn)時(shí)， 0，則M1=M2+M3+M4。經(jīng)理論分析與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證可得

               公式4

式中   n：   葉輪轉(zhuǎn)速；

qv：   體積流量；

A：   與流體物性（密度、粘度等），葉輪結(jié)構(gòu)參數(shù)（葉片傾角、葉輪直徑、

流道截面積等）有關(guān)的系數(shù)；

B：   與葉片頂隙，流體流速分布有關(guān)的系數(shù)；

C：   與摩擦力矩有關(guān)的系數(shù)。

   國內(nèi)外學(xué)者提出許多理論流量方程，它們適用于各種傳感器結(jié)構(gòu)及流體工作條件。至今渦輪儀表特性的水動(dòng)力學(xué)特性仍舊不很清楚，它與流體物性及流動(dòng)特性有復(fù)雜的關(guān)系。比如當(dāng)流場(chǎng)有旋渦和非對(duì)稱速度分布時(shí)水動(dòng)力學(xué)特性就非常復(fù)雜。不能用理論式推導(dǎo)儀表系數(shù)，儀表系數(shù)仍需由實(shí)流校驗(yàn)確定。但是理論流量方程有巨大的實(shí)用意義，它可用于指導(dǎo)傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)使用條件變化時(shí)儀表系數(shù)變化規(guī)律的預(yù)測(cè)和估算。

 

三、智能液體渦輪流量計(jì)特點(diǎn)：

1.         高精確度，一般可達(dá)±1%R、±0.5%R，高精度型可達(dá)±0.2%R；

2.         重復(fù)性好，短期重復(fù)性可達(dá)0.05%~0.2%,正是由于具有良好的重復(fù)性，如經(jīng)常校準(zhǔn)或在線校準(zhǔn)可得到極高的精確度，在貿(mào)易結(jié)算中是優(yōu)先選用的流量計(jì)；

3.         輸出脈沖頻率信號(hào)，適于總量計(jì)量及與計(jì)算機(jī)連接，無零點(diǎn)漂移，抗干擾能力強(qiáng)；

4.         可獲得很高的頻率信號(hào)（3~4kHz），信號(hào)分辨力強(qiáng)；

5.         范圍度寬，中大口徑可達(dá)1:20，小口徑為1:10；

6.         結(jié)構(gòu)緊湊輕巧，安裝維護(hù)方便，流通能力大；

7.         適用高壓測(cè)量，儀表表體上不必開孔，易制成高壓型儀表；

8.         專用型傳感器類型多，可根據(jù)用戶特殊需要設(shè)計(jì)為各類專用型傳感器，例如低溫型、雙向型、井下型、混砂專用型等；

9.         可制成插入型，適用于大口徑測(cè)量，壓力損失小，價(jià)格低，可不斷流取出，安裝維護(hù)方便。

 

四、智能液體渦輪流量計(jì)基本參數(shù)與技術(shù)性能

1.智能液體渦輪流量計(jì)技術(shù)性能表1

儀表口徑及連接方式	4、6、10、15、20、25、32、40采用螺紋連接 （15、20、25、32、40）50、65、80、100、125、150、200采用法蘭連接
精度等級(jí)	±1%R、±0.5%R、±0.2%R（需特制）
量程比	1:10；1:15；1:20
儀表材質(zhì)	304不銹鋼、316（L）不銹鋼等
被測(cè)介質(zhì)溫度（℃）	-20～＋120℃
環(huán)境條件	溫度－10～+55℃，相對(duì)濕度5％～90％，大氣壓力86～106Kpa
輸出信號(hào)	傳感器：脈沖頻率信號(hào)，低電平≤0.8V 高電平≥8V 變送器：兩線制4 ~ 20mADC電流信號(hào)
供電電源	傳感器：+12VDC 、+24VDC（可選） 變送器：+24VDC 現(xiàn)場(chǎng)顯示型：儀表自帶3.2V鋰電池
信號(hào)傳輸線	STVPV3×0.3（三線制），2×0.3（二線制）
傳輸距離	≤1000m
信號(hào)線接口	基本型：豪斯曼接頭，防爆型：內(nèi)螺紋M20×1.5
防爆等級(jí)	基本型：非防爆產(chǎn)品，防爆型：ExdIIBT6
防護(hù)等級(jí)	IP65

2.智能液體渦輪流量計(jì)測(cè)量范圍及工作壓力表

儀表口徑 （mm）	正常流量范圍（m3/h）	擴(kuò)展流量范圍（m3/h）	常規(guī)耐受壓力 （MPa）	特制耐壓等級(jí)（MPa） （法蘭連接方式）
DN 4	0.04～0.25	0.04～0.4	6.3	12、16、25
DN 6	0.1～0.6	0.06～0.6	6.3	12、16、25
DN 10	0.2～1.2	0.15～1.5	6.3	12、16、25
DN 15	0.6～6	0.4～8	6.3、2.5（法蘭）	4.0、6.3、12、16、25
DN 20	0.8～8	0.45～9	6.3、2.5（法蘭）	4.0、6.3、12、16、25
DN 25	1～10	0.5～10	6.3、2.5（法蘭）	4.0、6.3、12、16、25
DN 32	1.5～15	0.8～15	6.3、2.5（法蘭）	4.0、6.3、12、16、25
DN 40	2～20	1～20	6.3、2.5（法蘭）	4.0、6.3、12、16、25
DN 50	4～40	2～40	2.5	4.0、6.3、12、16、25
DN 65	7～70	4～70	2.5	4.0、6.3、12、16、25
DN 80	10～100	5～100	2.5	4.0、6.3、12、16、25
DN 100	20～200	10～200	2.5	4.0、6.3、12、16、25
DN 125	25～250	13～250	1.6	2.5、4.0、6.3、12、16
DN 150	30～300	15～300	1.6	2.5、4.0、6.3、12、16
DN 200	80～800	40～800	1.6	2.5、4.0、6.3、12、16