气体涡轮流量计资料讲解.ppt

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1、气体涡轮流量计流量的起源及发展公元前3000年，用测量水位的方法为测量尼罗河水位，以计算水的分配量。16世纪发明了风速计17世纪发明了用于明渠的流速计18世纪发明了皮托管伯努利方程的建立大发展：20世纪下半叶我国：20世纪50年代自主生产水表和燃气表，发展和达到质量稳定是在90年代按原理分类差压式：节流装置、均速管、靶式、临界流、内锥式、弯管、面积式速度式：涡轮、涡街、电磁、超声、热线测速仪容积式：圆盘、活塞、椭圆齿轮、腰轮（罗茨）、旋转叶片式、隔膜式质量流量计：科氏力、热式气体涡轮流量计气体涡轮流量计是一种速度式流量计，

2、它具有压力损失小、精度高、始动流量低，量程比大、抗振与抗脉动流性能好等特点。该类型产品广泛使用于石油、化工、电力、工业锅炉、燃气调压站、输配气管网天然气、城市天然气等领域，并已被广泛使用于贸易计量。在欧洲和美国气体涡轮流量计是仅次于孔板流量计的天然气计量仪表。气体涡轮流量计作为最通用的流量计之一，其产品已发展为多品种、全系列、多规格批量生产的规模。气体涡轮流量传感器的结构涡轮流量传感器一般结构主要由壳体、前导流体（整流器）、导流圈、涡轮（叶轮）、防尘迷宫件、轴承、主轴、内藏式储油管、后导流体、加油系统、讯号发生盘、信号传感

3、器、压力传感器、温度传感器等组成。带机械计数器的还增加蜗杆、连杆、磁耦合、齿轮组、机械计数器等。修正电子型修正双显示型防尘迷宫件：避免灰尘进入机芯起保护轴承作用，该件设计的优劣直接影响涡轮流量计寿命，实际使用证明静密封比动密封防尘效果好，最好与涡轮一起设计形成径向迷宫。导流体：对被测流体起压缩、整流、导向作用和支撑叶轮的作用（若采用导流圈时还起到固定导流圈的作用），材料可选用塑料、锌合金、铝合金、不导磁不锈钢。涡轮(叶轮)：是传感器的检测元件，接受流体动量，克服阻力矩,是齿轮传动机构的动力源。不同厂家根据需要采用不同的材料

4、制造，它可由高导磁性材料制成，其高频信号可以由叶轮切割电感传感器产生。也可选用塑料或铝合金材料制造，并在其上镶嵌导磁体或磁体，或在后面通过增加发信盘以产生高频信号。后导流体：支承轴承、机芯、加油连接件，防止灰尘进入机芯，材料为铝合金或锌合金。反推式涡轮流量传感器的后导流件还要求能产生足够的反推力，其结构形式很多。轴承：支撑主轴和叶轮旋转，减小转动轴摩擦力矩，需选用高精度、低噪音、有足够的刚度、强度和硬度及耐磨性、耐腐蚀性好的不锈钢轴承，它和主轴一起直接决定着传感器的可靠性和使用期限。传感器失效通常是由轴与轴承引起的，因此它

5、的结构与材料的选用以及维护是很重要的。主轴：起传动、支承作用，它与轴承的装配结构、装配精度以及主轴本身同轴度，直接影响流量计精度及使用寿命。材料也要选用耐磨性好、高硬度的不锈钢。内藏式储油管：对于采用加油系统的涡轮流量传感器，一般有采用该结构件，它是加油系统的缓冲装置，可有效避免因一次加油过量影响仪表精度及污染机芯，也可有效避免使用过程中因失油造成轴承损伤。对于不采用加油系统的，无此机构。低频信号模块：将机械计数器的读数按一定的脉冲当量转换成电脉冲信号传输，为体积修正仪输出低频脉冲信号。加油系统：由油杯组件、止回阀、油管、

6、接头、密封圈等组成。不采用加油系统的无此机构。机械计数器：显示累积流量。讯号发生盘（高频信号）：由不锈铁加工而成，它与涡轮同步转动，由接近开关传感器检测出涡轮旋转频率。也有采用其它形式的信号检测方式，如光电、电磁感应、磁阻等方式。传动机构：由涡杆、连杆、磁耦合和齿轮组等组成，将涡轮的转动按一定的数比传动给机械计数器。工作原理当气流进入流量计时，首先经过机芯的前导流体并加速，在流体的作用下，由于涡轮叶片与流体流向成一定角度，此时涡轮产生转动力矩，在涡轮克服阻力矩和磨擦力矩后开始转动。当诸力矩达到平衡时，转速稳定，涡轮转动角速

7、度与流量成线性关系，对于机械计数器式的涡轮流量计，通过传动机构带动计数器旋转计数。对采用电子式流量积算仪的流量计，通过旋转的发讯盘或信号传感器以及放大电路输出代表涡轮旋转速度的脉冲信号，该脉冲信号的频率与流体体积流量成正比。即式中：qv即瞬时流量，单位m3/h。K是涡轮流量计的仪表系数，其含义为单位体积流体通过流量计时输出的脉冲数（1/m3），在流量计的使用范围内，它是个常数。式中：ρ、Q为流体的密度和体积流量。涡轮流量计的数学模型涡轮在旋转过程中，受以几种力矩的影响：流体的推动力矩Tr（主动力矩）;涡轮轴与轴承的磨擦阻力

8、矩Trm;流体通过涡轮时对涡轮产生的流动阻力矩Trf；信号传感器对涡轮产生的电磁阻力矩Tre。由涡轮所受力矩得出涡轮的运动方程为：式中，J是涡轮的转动动量；ω是涡轮的旋转角速度。推导可得涡轮流量计的详细数学模型。气体涡轮流量计的特性分析（1）理想特性曲线：当忽略涡轮轴与轴承的磨檫阻力矩Trm、流体通过涡