氣體渦輪流量計(jì)

氣體渦輪流量計(jì)是一種速度式流量?jī)x表，它通過測(cè)量氣體流速來(lái)計(jì)算出流量。它是工業(yè)領(lǐng)域中測(cè)量氣體流量最常用和最重要的儀表之一。

一、工作原理

其核心工作原理基于流體動(dòng)量矩守恒。

1. 核心部件：一個(gè)放置在流體中的渦輪（轉(zhuǎn)子）。

2. 工作過程：

   • 當(dāng)氣體流經(jīng)流量計(jì)時(shí)，會(huì)沖擊渦輪的葉片，對(duì)渦輪產(chǎn)生一個(gè)驅(qū)動(dòng)力矩，使渦輪克服阻力矩（如摩擦力、流體粘性阻力等）而旋轉(zhuǎn)。

   • 氣體的流速越快，對(duì)葉片的沖擊力越大，渦輪的轉(zhuǎn)速也就越高。

   • 渦輪的轉(zhuǎn)速與氣體的體積流量近似成線性比例關(guān)系。

3. 信號(hào)轉(zhuǎn)換：

   • 在渦輪旁邊會(huì)有一個(gè)磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換裝置（或其它類型的傳感器）。

   • 渦輪的葉片由導(dǎo)磁材料制成。每當(dāng)一個(gè)葉片旋轉(zhuǎn)經(jīng)過傳感器時(shí)，會(huì)改變磁路的磁阻，從而在傳感器線圈中感應(yīng)出一個(gè)電脈沖信號(hào)。

   • 這樣，渦輪的轉(zhuǎn)速就被轉(zhuǎn)換成了一系列頻率脈沖信號(hào)。

4. 流量計(jì)算：

   • 脈沖信號(hào)的頻率 f 與氣體的瞬時(shí)體積流量 Q 成正比，即 f = K × Q。

   • 其中，K 是儀表的儀表系數(shù)（單位：脈沖數(shù)/立方米），通常在出廠時(shí)由廠家標(biāo)定并給出。

   • 通過測(cè)量脈沖頻率，就可以計(jì)算出瞬時(shí)流量；對(duì)脈沖計(jì)數(shù)并累加，就可以得到累積流量。

二、主要特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

1. 高精度：在其規(guī)定的量程范圍內(nèi)，精度非常高，常用于貿(mào)易結(jié)算和精密過程控制。精度等級(jí)常見的有1.0級(jí)、1.5級(jí)。

2. 重復(fù)性好：短期重復(fù)性極高，非常適合流程控制的反饋信號(hào)。

3. 范圍度寬：量程比（最大流量與最小流量的比值）通常較寬，例如 10:1, 15:1，甚至更高，意味著它能準(zhǔn)確測(cè)量的流量范圍很大。

4. 響應(yīng)速度快：特別適合測(cè)量脈動(dòng)流（如發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣測(cè)量）和快速變化的流程。

5. 輸出數(shù)字信號(hào)：輸出的是頻率脈沖信號(hào)，抗干擾能力強(qiáng)，便于遠(yuǎn)傳，且無(wú)需A/D轉(zhuǎn)換即可直接與計(jì)算機(jī)、PLC等連接。

6. 結(jié)構(gòu)緊湊：體積相對(duì)較小，安裝方便。

缺點(diǎn)：

1. 對(duì)介質(zhì)潔凈度要求高：如果氣體中含有顆粒、粉塵、液滴等雜質(zhì)，會(huì)磨損或粘附軸承和葉片，改變儀表特性，甚至卡死渦輪，導(dǎo)致測(cè)量失效。必須在前端安裝過濾器。

2. 受流體物性影響大：渦輪流量計(jì)的儀表系數(shù) K 與氣體的密度和粘度有關(guān)。因此，必須根據(jù)實(shí)際測(cè)量的氣體成分、溫度和壓力進(jìn)行補(bǔ)償，才能獲得準(zhǔn)確的標(biāo)況體積流量或質(zhì)量流量。

3. 存在可動(dòng)部件：渦輪和軸承是活動(dòng)部件，存在機(jī)械磨損，長(zhǎng)期運(yùn)行后精度可能會(huì)漂移，需要定期檢定和維護(hù)。

4. 安裝要求高：為保證流速分布均勻，對(duì)前后直管段有嚴(yán)格要求（通常前10D后5D，D為管徑），且不能安裝在強(qiáng)烈振動(dòng)的場(chǎng)所。

三、典型應(yīng)用

氣體渦輪流量計(jì)廣泛應(yīng)用于需要精確測(cè)量清潔氣體流量的場(chǎng)合：

• 天然氣貿(mào)易計(jì)量：城市燃?xì)忾T站、輸配管線、工業(yè)和商業(yè)用戶結(jié)算。

• 工業(yè)過程控制：石油、化工、電力、冶金等行業(yè)中的過程氣體流量測(cè)量。

• 壓縮空氣測(cè)量：測(cè)量和核算工廠的壓縮空氣能耗。

• 燃?xì)廨啓C(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)：測(cè)試進(jìn)氣空氣流量。

• 實(shí)驗(yàn)室：作為標(biāo)準(zhǔn)表用于校驗(yàn)其它流量計(jì)。

四、選型與安裝要點(diǎn)

1. 介質(zhì)特性：確認(rèn)氣體是否清潔、干燥。如不清潔，必須配過濾器。

2. 流量范圍：根據(jù)預(yù)計(jì)的最小和最大流量選擇合適的口徑，確保常用流量在流量計(jì)最佳量程段（通常是最大流量的60%-80%）。

3. 壓力與溫度：確認(rèn)工作壓力和工作溫度范圍，選擇合適壓力等級(jí)和材質(zhì)的流量計(jì)。

4. 溫壓補(bǔ)償：這是保證測(cè)量準(zhǔn)確的關(guān)鍵！

   • 如果測(cè)量的是體積流量，并且需要換算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（如20°C, 101.325kPa）下的體積，則必須配備溫度傳感器和壓力變送器，由流量積算儀進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償計(jì)算。

   • 公式：Q標(biāo)況 = Q工況 × (P工況 / P標(biāo)況) × (T標(biāo)況 / T工況)

5. 安裝要求：

   • 水平安裝：絕大多數(shù)要求水平安裝，確保軸承的潤(rùn)滑和避免重力影響。

   • 直管段：保證足夠的前后直管段長(zhǎng)度（前10D后5D是常見要求），以確保流體充分發(fā)展，流速分布對(duì)稱均勻。

   • 流向：殼體上的箭頭方向必須與流體實(shí)際流向一致。

總結(jié)

氣體渦輪流量計(jì)是一種高性能的流量?jī)x表，但其優(yōu)異性能的發(fā)揮依賴于潔凈的介質(zhì)、正確的選型、規(guī)范的安裝以及必不可少的溫壓補(bǔ)償。它是天然氣等清潔氣體高精度計(jì)量的首選方案之一。如想了解更多流量計(jì)相關(guān)信息或者流量計(jì)選型，可咨詢艾絲特流量計(jì)廠家技術(shù)客服：180 1926 2426（微信同號(hào)）獲取幫助。