渦輪流量計(jì)工作原理及選型、安裝
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渦輪流量計(jì)由渦輪、軸承、前置放大器、顯示儀表組成。
渦輪流量計(jì)的原理示意圖如圖3—1所示．在管道中心安放一個(gè)渦輪，兩端由軸承支撐．當(dāng)流體通過(guò)管道時(shí)，沖擊渦輪葉片，對(duì)渦輪產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力矩，使渦輪克服摩擦力矩和流體阻力矩而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)．在一定的流量范圍內(nèi)，對(duì)一定的流體介質(zhì)粘度，渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度與流體流速成正比．由此，流體流速可通過(guò)渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度得到，從而可以計(jì)算得到通過(guò)管道的流體流量．
渦輪流量計(jì)總體原理框用見圖3—2所示．
被測(cè)流體沖擊渦輪葉片，使渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪的轉(zhuǎn)速隨流量的變化而變化，即流量大，渦輪的轉(zhuǎn)速也大，再經(jīng)磁電轉(zhuǎn)換裝置把渦輪的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為相應(yīng)頻率的電脈沖，經(jīng)前置放大器放大后，送入顯示儀表進(jìn)行計(jì)數(shù)和顯示，根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)和累計(jì)脈沖數(shù)即可求出瞬時(shí)流量和累積流量。
渦輪變送器的工作原理是當(dāng)流體沿著管道的軸線方向流動(dòng)，并沖擊渦輪葉片時(shí)，便有與流量qv、流速V和流體密度ρ乘積成比例的力作用在葉片上，推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)。在渦輪旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，葉片周期性地切割電磁鐵產(chǎn)生的磁力線，改變線圈的磁通量。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，在線圈內(nèi)將感應(yīng)出脈動(dòng)的電勢(shì)信號(hào)，此脈動(dòng)信號(hào)的頻率與被測(cè)流體的流量成正比，即： 其中，qv為流體的體積總量，N為變送器產(chǎn)生的脈動(dòng)總數(shù)；ξ為流量系數(shù)。
ξ是渦輪變送器的重要特性參數(shù)，不同的儀表有不同的ξ，并隨儀表長(zhǎng)期使用的磨損情況而變化；其含義是單位體積流量通過(guò)變送器時(shí)，變送器的輸出的脈沖數(shù)。
渦輪變送器輸出的脈沖信號(hào)，經(jīng)前置于放大器放大后，送入顯示儀表，就可以實(shí)現(xiàn)流量的測(cè)量。
2．渦輪流量計(jì)的構(gòu)造
流體從機(jī)殼的進(jìn)口流入．通過(guò)支架將一對(duì)袖承固定在管中心軸線上，渦輪安裝在軸承上．在渦輪上下游的支架上裝有呈輻射形的整流板，以對(duì)流體起導(dǎo)向作用，以避免流體自旋而改變對(duì)渦輪葉片的作用角度．在渦輪上方機(jī)殼外部裝有傳感線圈，接收磁通變化信號(hào)．
下面介紹主要部件．
(1)渦輪
渦輪由導(dǎo)磁不銹鋼材料制成，裝有螺旋狀葉片．葉片數(shù)量根據(jù)直徑變化而不同，2－24片不等．為了使渦輪對(duì)流速有很好的響應(yīng)，要求質(zhì)量盡可能?。畬?duì)渦輪葉片結(jié)構(gòu)參數(shù)的一般要求為：葉片傾角10°－15°(氣體)，30°－45°（液體）；葉片重疊度P為1—1．2；葉片與內(nèi)殼間的間隙為0．5—1mm．
(2)軸承
渦輪的軸承一般采用滑動(dòng)配合的硬質(zhì)合金軸承，要求耐磨性能好．由于流體通過(guò)渦輪時(shí)會(huì)對(duì)渦輪產(chǎn)生一個(gè)軸向推力，使鈾承的摩擦轉(zhuǎn)矩增大，加速鈾承磨損，為了消除軸向力，需在結(jié)構(gòu)上采取水力平衡措施，這方法的原理見圖3—3所示．由于渦輪處直徑DH略小于前后支架處直徑Ds，所以，在渦輪段流通截而擴(kuò)大，流速降低，使流體靜壓上升△P，這個(gè)△P的靜壓將起到抵消部分軸向推力的作用．
圖3－3 水力平衡原理示意圖
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