涡轮流量计工作原理及选型、安装

2013-01-12 15:21:08来源: 21IC
1 涡轮的工作原理

涡轮流量计由涡轮、轴承、前置放大器、显示仪表组成。

涡轮流量计的原理示意图如图3—1所示.在管道中心安放一个涡轮,两端由轴承支撑.当流体通过管道时,冲击涡轮叶片,对涡轮产生驱动力矩,使涡轮克服摩擦力矩和流体阻力矩而产生旋转.在一定的流量范围内,对一定的流体介质粘度,涡轮的旋转角速度与流体流速成正比.由此,流体流速可通过涡轮的旋转角速度得到,从而可以计算得到通过管道的流体流量.

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涡轮的转速通过装在机壳外的传感线圈来检测.当涡轮叶片切割由壳体内永久磁钢产生的磁力线时,就会引起传感线圈中的磁通变化.传感线圈将检测到的磁通周期变化信号送入前置放大器,对信号进行放大、整形,产生与流速成正比的脉冲信号,送入单位换算与流量积算电路得到并显示累积流量值;同时亦将脉冲信号送入频率电流转换电路,将脉冲信号转换成模拟电流量,进而指示瞬时流量值.

涡轮流量计总体原理框用见图3—2所示.

被测流体冲击涡轮叶片,使涡轮旋转,涡轮的转速随流量的变化而变化,即流量大,涡轮的转速也大,再经磁电转换装置把涡轮的转速转换为相应频率的电脉冲,经前置放大器放大后,送入显示仪表进行计数和显示,根据单位时间内的脉冲数和累计脉冲数即可求出瞬时流量和累积流量。

涡轮变送器的工作原理是当流体沿着管道的轴线方向流动,并冲击涡轮叶片时,便有与流量qv、流速V和流体密度ρ乘积成比例的力作用在叶片上,推动涡轮旋转。在涡轮旋转的同时,叶片周期性地切割电磁铁产生的磁力线,改变线圈的磁通量。根据电磁感应原理,在线圈内将感应出脉动的电势信号,此脉动信号的频率与被测流体的流量成正比,即: 其中,qv为流体的体积总量,N为变送器产生的脉动总数;ξ为流量系数。

ξ是涡轮变送器的重要特性参数,不同的仪表有不同的ξ,并随仪表长期使用的磨损情况而变化;其含义是单位体积流量通过变送器时,变送器的输出的脉冲数。

涡轮变送器输出的脉冲信号,经前置于放大器放大后,送入显示仪表,就可以实现流量的测量。

2.涡轮流量计的构造

流体从机壳的进口流入.通过支架将一对袖承固定在管中心轴线上,涡轮安装在轴承上.在涡轮上下游的支架上装有呈辐射形的整流板,以对流体起导向作用,以避免流体自旋而改变对涡轮叶片的作用角度.在涡轮上方机壳外部装有传感线圈,接收磁通变化信号.

下面介绍主要部件.

(1)涡轮

涡轮由导磁不锈钢材料制成,装有螺旋状叶片.叶片数量根据直径变化而不同,2-24片不等.为了使涡轮对流速有很好的响应,要求质量尽可能小.对涡轮叶片结构参数的一般要求为:叶片倾角10°-15°(气体),30°-45°(液体);叶片重叠度P为1—1.2;叶片与内壳间的间隙为0.5—1mm.

(2)轴承

涡轮的轴承一般采用滑动配合的硬质合金轴承,要求耐磨性能好.由于流体通过涡轮时会对涡轮产生一个轴向推力,使铀承的摩擦转矩增大,加速铀承磨损,为了消除轴向力,需在结构上采取水力平衡措施,这方法的原理见图3—3所示.由于涡轮处直径DH略小于前后支架处直径Ds,所以,在涡轮段流通截而扩大,流速降低,使流体静压上升△P,这个△P的静压将起到抵消部分轴向推力的作用.

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图3-3 水力平衡原理示意图

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关键字:涡轮流量计  放大器  驱动力矩

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2013/0112/article_6651.html
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