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- 工作原理
圖1所示為渦輪流量傳感器結(jié)構(gòu)簡圖，由圖可見，當被測流體流過傳感器時，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)動周期地改變磁電轉(zhuǎn)換器的磁阻值。檢測線圈中的磁通隨之發(fā)生周期性變化，產(chǎn)生周期性的感應電勢，即電脈沖信號，經(jīng)放大器放大后，送至顯示儀表顯示。
渦輪流量計的流量方程可分為兩種：實用流量方程和理論流量方程。
- 實用流量方程
qv=f/k
qm=qvp
式中
qvqm……分別為體積流量，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。
流量計的系數(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)可分兩段，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)。壓力損失與流量近似為平方關(guān)系。當流量超過流量上*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。
傳感器的儀表系數(shù)由流量校驗裝置校驗得出，它*不問傳感器內(nèi)部流體機理，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，其校驗條件時參考文件，如果使用時偏離此條件系數(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。
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- 理論流量方程
根據(jù)動量矩定理可以列出葉輪的運動方程
J=M1-M2-M3-M4
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)動力矩；
M2：粘性阻力矩；
M3：軸承摩擦阻力矩；
M4：磁阻力矩。
當葉輪以恒速旋轉(zhuǎn)時，J×=0，則M1=M2+M3+M4。
論分析與實驗驗證可得
n=Aqv+B-C/qv
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)外學者提出許多理論流量方程，他們適用于各種傳感器及流體工作條件。至今渦輪儀表特性的水動力學特性仍舊不很清楚，它與流體物性及流動特性有復雜的關(guān)系。比如當現(xiàn)場有旋渦和非對稱速度分布時水動力特征就非常復雜。不能用立論式推導儀表系數(shù)，儀表系數(shù)仍需由實流校驗確定。但是理論流量發(fā)成有巨大的實用意義，它可用于指導傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計計現(xiàn)場使用條件變化時儀表系數(shù)變化規(guī)律的預測和估算。
- 產(chǎn)品特點
- 高精度，一般可達±1%R、±0.5%R，高精度型可達±0.2%R；
- 重復性好，短期重復性可達0.05%~0.2%，正是由于具有良好的重復性，如經(jīng)常校準或在線校準可得到*的精確度，在貿(mào)易結(jié)算中是優(yōu)先選用的流量計；
- 輸出脈沖頻率信號，適用總量計量及與計算機連接，無零點漂移，抗*力強；
- 可獲得很高的頻率信號（3~4kHz），信號分辨力強；
- 范圍度款，中大口徑可達1:20，小口徑為1:10；
- 結(jié)構(gòu)緊湊輕巧，安裝維護方便，流通能力大；
- 適用高壓測量，儀表表體上不必開孔，易制成高壓型儀表；
- 型傳感器類型多，可根據(jù)用戶特殊需要設(shè)計為各類型傳感器，例如低溫型、雙向型、井下型、混砂型等；
- 可制成插入型，適用于大口徑測量，壓力損失小，價格低，可不斷流取出，安裝維護方便。
- 技術(shù)參數(shù)
- 基本參數(shù) 表1
執(zhí)行標準 | 渦輪流量傳感器（JB/T9246-1999） |
儀表口徑（mm）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、200采用法蘭連接 |
精度等級 | ±1%R、±0.5%R、±0.2%R（需特制） |
量程比 | 1:10；1:15；1:20 |
傳感器材質(zhì) | 304不銹鋼、316（L）不銹鋼等 |
使用條件 | 介質(zhì)溫度：-20℃~+120℃ 環(huán)境溫度：-20℃~+60℃ 相對濕度：5%~90% 大氣壓力：86Kpa~106Kpa |
信號輸出功能 | 脈沖信號、4~20mA信號 |
通訊輸出功能 | RS485通訊、HART協(xié)議等 |
工作電源 |
|
信號線接口 | 基本型：豪斯曼接頭或自帶三芯線纜；防爆型：內(nèi)螺紋M20*1.5 |
防爆等級 | ExiaIICT4或ExdIIBT6 |
防護等級 | IP65或更高（可訂制） |
選型表
型 號 | 說 明 | |||||||
LWGY─ | □ | /□ | /□ | /□ | /□ | /□ | /□ | |
公 稱 通 徑 | 4 | * | * | * | * | * | * | 4mm，標準量程0.04～0.25m3/h，寬量程為0.04～0.4m3/h |
6 | 6mm，標準量程0.1～0.6m3/h，寬量輪為0.06～0.6m3/h | |||||||
10 | 10mm，標準量程0.2～1.2m3/h，寬量程為0.15～1.5m3/h | |||||||
15 | 15mm，標準量程0.6～6m3/h寬量程為0.4～8m3/h | |||||||
20 | 20mm，標準量程0.8～8m3/h，寬量程為0.4～8m3/h | |||||||
25 | 25mm，標準量程1～10m3/h，寬量程為0.5～10m3/h | |||||||
32 | 32mm，標準量程1.5～15m3/h，寬量程為0.8～15m3/h | |||||||
40 | 40mm，標準量程2～20m3/h，寬量程為1～20m3/h | |||||||
50 | 50mm，標準量程4～40m3/h，寬量程為2～40m3/h | |||||||
65 | 65mm，標準量程7～70m3/h，寬量程為4～70m3/h | |||||||
80 | 80mm，標準量程10～100m3/h，寬量程為5～100m3/h | |||||||
100 | 100mm，標準量程20～200m3/h，寬量程為10～200m3/h | |||||||
125 | 125mm，標準量程25～250m3/h，寬量程為13～250m3/h | |||||||
150 | 150mm，標準量程30～300m3/h，寬量程為15～300m3/h | |||||||
200 | 200mm，標準量程80～800m3/h，寬量程為40～800m3/h | |||||||
類型 | B | 電池供電現(xiàn)場顯示型 | ||||||
C | 現(xiàn)場顯示/4～20mA 兩線制電流輸出 | |||||||
C1 | 現(xiàn)場顯示/RS485通訊協(xié)議 | |||||||
C2 | 現(xiàn)場顯示/HART通訊協(xié)議 | |||||||
精度等級 | 05 | 精度0.5級 | ||||||
10 | 精度1.0級 | |||||||
渦輪 類型 | W | 寬量程渦輪 | ||||||
S | 標準渦輪 | |||||||
材質(zhì) | S | 304不銹鋼 | ||||||
L | 316（L）不銹鋼 | |||||||
防爆 | E | 防爆型（防爆等級：ExdⅡBT6） | ||||||
壓力等級 | N | 常規(guī) | ||||||
H(x) | 高壓 | |||||||
注：DN15～DN40常規(guī)為螺紋連接，如希望采用法蘭連接，請在“公稱通徑”后加“（FL）”
液體渦輪流量計是吸取了國內(nèi)外流量儀表*技術(shù)經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計，具有結(jié)構(gòu)簡單、輕巧、精度高、復現(xiàn)性好、反應靈敏，安裝維護使用方便等特點的新一代渦輪流量計，廣泛用于測量封閉管道中與不銹鋼1Cr18Ni9Ti、2Cr13及剛玉Al2O3、硬質(zhì)合金不起腐蝕作用
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