豆油流量計工作原理

  當被測流體流過傳感器時，在流體作用下，葉輪受力旋轉，其轉速與管道平均流速成正比，葉輪的轉動周期地改變磁電轉換器的磁阻值。檢測線圈中的磁通隨之發生周期性變化，產生周期性的感應電勢，即電脈沖信號，經放大器放大后，送至顯示儀表顯示。

豆油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。

（1）實用流量方程

qv=f/K公式1qm=qvρ公式2

式中qv,qm……分別為體積流量，m3/s，質量流量，kg/s;f……流量計輸出信號的頻率，Hz;

K……豆油流量計的儀表系數，P/m3。流量計的系數與流量（或管道雷諾數）的關系曲線如圖2所示。由圖可見，儀表系數可分為二段，即線性段和非線性段。線性段約為其工作段的三分之二，其特性與傳感器結構尺寸及流體粘性有關。在非線性段，特性受軸承摩擦力，流體粘性阻力影響較大。當流量低于傳感器流量下，儀表系數隨著流量迅速變化。壓力損失與流量近似為平方關系。當流量超過流量上要注意防止空穴現象。結構相似的TUF特性曲線的形狀是相似的，它僅在系統誤差水平方面有所不同。

傳感器的儀表系數由流量校驗裝置校驗得出，它不問傳感器內部流體機理，把傳感器作為一個黑匣子，根據輸入（流量）和輸出（頻率脈沖信號）確定其轉換系數，它便于實際應用。但要注意，此轉換系數（儀表系數）是有條件的，其校驗條件是參考條件，如果使用時偏離此條件系數將發生變化，變化的情況視傳感器類型，管道安裝條件和流體物性參數的情況而定。

（2）理論流量方程

根據動量矩定理可以列出葉輪的運動方程

式中J：葉輪的慣性矩；

dw/dt：葉輪的旋轉加速度；

M1：流體的驅動力拒；

M2：粘性阻力矩；

M3：軸承摩擦阻力矩；

M4：磁阻力矩。

當葉輪以恒速旋轉時，J(dw/dt)=0則M1=M2+M3+M4。經理論分析與實驗驗證可得n=Aqv+B(C/qv)

式中n：葉輪轉速；

qv：體積流量；

A：與流體物性（密度、粘度等），葉輪結構參數（葉片傾角、葉輪直徑、

流道截面積等）有關的系數；

B：與葉片頂隙，流體流速分布有關的系數；

C：與摩擦力矩有關的系數。

國內外學者提出許多理論流量方程，它們適用于各種傳感器結構及流體工作條件。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系。比如當流場有旋渦和非對稱速度分布時水動力學特性就非常復雜。不能用理論式推導儀表系數，儀表系數仍需由實流校驗確定。但是理論流量方程有巨大的實用意義，它可用于指導傳感器結構參數設計及現場使用條件變化時儀表系數變化規律的預測和估算。

三、產品特點

1.高精確度，一般可達±1%R、±0.5%R，高精度型可達±0.2%R；

2.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，如經常校準或在線校準可得到的精確度，在貿易結算中是優先選用的流量計；

3.輸出脈沖頻率信號，適于總量計量及與計算機連接，無零點漂移，抗力強；

4.可獲得很高的頻率信號（3~4kHz），信號分辨力強；

5.范圍度寬，中大口徑可達1:20，小口徑為1:10；

6.結構緊湊輕巧，安裝維護方便，流通能力大；

7.適用高壓測量，儀表表體上不必開孔，易制成高壓型儀表；

8.專用型傳感器類型多，可根據用戶特殊需要設計為各類專用型傳感器，例如低溫型、雙向型、井下型、混砂專用型等；

9.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。

基本參數與技術性能

技術性能

儀表口徑及連接方式

4、6、10、15、20、25、32、40采用螺紋連接（15、20、25、32、40）50、65、80、100、125、150、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

儀表材質304不銹鋼、316（L）不銹鋼等

被測介質溫度（℃）-20～＋120℃

環境條件溫度－10～+55℃，相對濕度5％～90％，大氣壓力86～106Kpa

輸出信號傳感器：脈沖頻率信號，低電平≤0.8V高電平≥8V變送器：兩線制4~20mADC電流信號

供電電源傳感器：+12VDC、+24VDC（可選）變送器：+24VDC現場顯示型：儀表自帶3.2V鋰電池

信號傳輸線STVPV3×0.3（三線制），2×0.3（二線制）傳輸距離≤1000m

信號線接口

基本型：豪斯曼接頭，防爆型：內螺紋M20×1.5防爆等級

基本型：非防爆產品，防爆型：ExdIIBT6

防護等級IP65

智能一體化豆油流量計

采用*的超低功耗單片微機技術研制的渦輪流量傳感器與顯示積算一體化的新型智能儀表，采用雙排液晶現場顯示，具有機構緊湊、讀數直觀清晰、可靠性高、不受外界電源干擾、抗雷擊、成本低等明顯優點。儀表具備儀表系數三點修正，智能補償儀表系數非線性，并可進行現場修正。高清晰液晶顯示器同時顯示瞬時流量（4位有效數字）及累積流量（8位有效數字，帶清零功能）。所有有效數據掉電后保持10年不丟。該類豆油流量計均為防爆產品，防爆等級為：ExdIIBT6。該類豆油流量計按照供電方式、是否具備遠傳信號輸出可分為LWGY-□B型和LWGY-□C型。LWGY-□B型：供電電源采用3.2V10AH鋰電池（可連續運行4年以上）；無信號輸出功能。LWGY-□C型：供電電源采用24VDC外供電，輸出4-20mA標準兩線制電流信號，并可根據不同的現場需要，可增加RS485或HART通訊。

使用注意事項

（1）投入運行的啟閉順序

未裝旁路管的流量傳感器，先以中等開度開啟流量傳感器上游閥，然后緩慢開啟下游閥。以較小流量運行一段時間（如10分鐘），然后全開上游閥，再開大下游閥開度，調節到所需正常流量。裝有旁路管的流量傳感器，先全開旁路管閥，以中等開度開啟上游閥，緩慢開啟下游閥，關小旁路閥開度，使儀表以較小流量運行一段時間。然后全開上游閥，全關旁路閥（要保證無泄漏），最后調節下游閥開度到所需的流量。

（2）低溫和高溫流體的啟用

低溫流體管道在通流前要排凈管道中的水分，通流時先以很小流量運行15分鐘，再漸漸升高至正常流量。停流時也要緩慢進行，使管道溫度和環境溫度逐漸接近。高溫流體運行與此相類似。

（3）其他注意事項

啟閉閥應盡可能平緩，如采用自動控制啟閉，用“兩段開啟，兩段關閉”方式，防止流體突然沖擊葉輪甚至發生水錘現象損壞葉輪。檢查流量傳感器下游壓力。當管道壓力不高，在投入運行初期觀察流量下傳感器下游壓力是否大于公式5計算的pmin，否則應采取措施以防止產生氣穴。流量傳感器的儀表系數是經過標準裝置校驗后，供給用戶校驗單上寫明的，謹防丟失。傳感器長期使用因軸承磨損等原因，儀表系數會發生變化，應定期進行離線或在線校驗。若流量超出允許范圍，應更換傳感器。有些測量對象，如輸送成品油管線更換油品或停用時，需定期進行掃線清管工作。掃線清管所用流體的流向、流量、壓力和溫度等均應符合豆油流量計的規定，否則會引起精確度降低甚至損壞。

為保證流量計長期正常工作，要加強儀表的運行檢查，一旦發現異常及時采取措施排除。監測葉輪旋轉情況，如聽到異常聲音，用示波器監測檢測線圈輸出波形，如有異常波形，應及時卸下檢查傳感器內部零件。如懷疑有不正常現象應及時檢查。保持過濾器暢通，過濾器可從出入口壓力計的壓差來判斷是否堵塞。要定期排放消氣器中從液體逸出的氣體等等。

豆油流量計常見故障及處理方法

故障現象:流體正常流動時無顯示，總量計數器字數不增加

可能原因:

1）檢查電源線、保險絲、功能選擇開關和信號線有無斷路或接觸不良

2）檢查顯示儀內部印刷版，接觸件等有無接觸不良

3）檢查檢測線圈

4）檢查傳感器內部故障，上述1）~3）項檢查均確認正常或已排除故障，但仍存在故障現象，說明故障在傳感器流通通道內部，可檢查葉輪是否碰傳感器內壁，有無異物卡住，軸和軸承有無雜物卡住或斷裂現象

消除方法:

1）用歐姆表排查故障點

2）印刷板故障檢查可采用替換“備用版”法，換下故障板再作細致檢查

3）做好檢測線圈在傳感器表體上位置標記，旋下檢測頭，用鐵片在檢測頭下快速移動，若計數器字數不增加，則應檢查線圈有無斷線和焊點脫焊

4）去除異物，并清洗或更換損壞零件，復原后氣吹或手撥動葉輪，應無摩擦聲，更換軸承等零件后應重新校驗，求得新的儀表系數

故障現象:未作減小流量操作，但流量顯示卻逐漸下降

可能原因:按下列順序檢查：

1）過濾器是否堵塞，若過濾器壓差增大，說明雜物已堵塞

2）流量傳感器管段上的閥門出現閥芯松動，閥門開度自動減少

3）傳感器葉輪受雜物阻礙或軸承間隙進入異物，阻力增加而減速減慢

消除方法:

1）清除過濾器

2）從閥門手輪是否調節有效判斷，確認后再修理或更換

3）卸下傳感器清除，必要時重新校驗

故障現象:流體不流動，流量顯示不為零，或顯示值不穩

可能原因:

1）傳輸線屏蔽接地不良，外界干擾信號混入顯示儀輸入端

2）管道振動，葉輪隨之抖動，產生誤信號

3）截止閥關閉不嚴泄漏所致，實際上儀表顯示泄漏量

4）顯示儀內部線路板之間或電子元件變質損壞，產生的干擾

消除方法:

1）檢查屏蔽層，顯示儀端子是否良好接地

2）加固管線，或在傳感器前后加裝支架防止振動

3）檢修或更換閥

4）采取“短路法”或逐項逐個檢查，判斷干擾源，查出故障點

故障現象:顯示儀示值與經驗評估值差異顯著

可能原因:

1）傳感器流通通道內部故障如受流體腐蝕，磨損嚴重，雜物阻礙使葉輪旋轉失常，儀表系數變化葉片受腐蝕或沖擊，頂端變形，影響正常切割磁力線，檢測線圈輸出信號失常，儀表系數變化；流體溫度過高或過低，軸與軸承膨脹或收縮，間隙變化過大導致葉輪旋轉失常，儀表系數變化

2）傳感器背壓不足，出現氣穴，影響葉輪旋轉

3）管道流動方面的原因，如未裝止回閥出現逆向流動旁通閥未關嚴，有泄漏傳感器上游出現較大流速分布畸變（如因上游閥未全開引起的）或出現脈動液體受溫度引起的粘度變化較大等

4）顯示儀內部故障

5）檢測器中永磁材料元件時效失磁，磁性減弱到一定程度也會影響測量值

6）傳感器流過的實際流量已超出該傳感器規定的流量范圍

消除方法:

1）~4）查出故障原因，針對具體原因尋找對策

5）更換失磁元件

6）更換合適的傳感器