1、添加劑流量計的工作原理

添加劑流量計的工作原理圖見圖1。在管道中心安放一個渦輪,兩端由軸承支撐,當(dāng)流體通過管道時,沖擊渦輪葉片,對渦輪產(chǎn)生驅(qū)動力矩,使渦輪克服摩攘力矩和流體阻力矩而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。在一定的流t范圍內(nèi),對一定的流體介質(zhì)粘度,渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度與流體流速成正比.由此,流體流速可通過渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度得到,從而可以計算得到通過管道的流體流量。

渦輪的轉(zhuǎn)速通過裝在機(jī)殼外的傳感線圈來檢測。當(dāng)渦輪葉片切割由殼體內(nèi)磁鋼產(chǎn)生的磁力線時,就會引起傳感線圈中的磁通變化。傳感線圈將檢測到的磁通周期變化信號送人前置放大器,對信號進(jìn)行放大、整形,產(chǎn)生與流速成正比的脈沖信號,送入單位換算與流量積算電路得到并顯示累積流量值;同時亦將脈沖信號送入頻率電流轉(zhuǎn)換電路,將脈沖信號轉(zhuǎn)換成模擬電流量,進(jìn)而指示瞬時流量值

2、添加劑流量計的構(gòu)造

由于流量是一個動態(tài)量,所以流量測量是一項復(fù)雜的技術(shù)。

流體從機(jī)殼的進(jìn)口流人,通過支架將一對軸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,以對流體起導(dǎo)向作用,以避免流體自旋而改變對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。

2.1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。

為了使渦輪對流速有很好的響應(yīng),要求質(zhì)量盡可能小。

對渦輪葉片結(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。

2.2軸承

渦輪的軸承一般采用滑動配合的硬質(zhì)合金軸承,要求耐磨性能好。

由于流體通過渦輪時會對渦輪產(chǎn)生一個軸向推力,使軸承的摩擦轉(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2所示。由于渦輪處直徑DH略小于前后支架處直徑Ds,所以,在渦輪段流通截面擴(kuò)大,流速降低,使流體靜壓上升△P,這個△P的靜壓將起到抵消部分軸向推力的作用。

2.3前置放大器

前置放大器由磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器與放大整形電路兩部分組成,示意圖見圖3所示。

磁電轉(zhuǎn)換器國內(nèi)一般采用磁阻式,它由磁鋼及外部纏繞的感應(yīng)線圈組成。當(dāng)流體通過使葉輪旋轉(zhuǎn)的,葉片在磁鋼正下方時磁阻最小;兩葉

片空隙在磁鋼下方時磁阻,渦輪旅轉(zhuǎn),不斷地改變磁路的磁通量,使線圈中產(chǎn)生變化的感應(yīng)電勢,送人放大整形電路,變成脈沖信號。

輸出脈沖的頻率與通過流量計的流量成正比,

其比例系數(shù)K為K=f/qv式中f為添加劑流量計輸出脈沖頻率；qv為通過流量計的流量。

該比例系數(shù)亦稱為添加劑流量計的儀表系數(shù)。

2.4信號接收與顯示

信號接收與顯示器內(nèi)系數(shù)校正器、加法器和頻率轉(zhuǎn)換器等組成,其作用是將從前里放大器送來的脈沖信號變換成累積流量和瞬時流量并顯示。

3、添加劑流量計的特點(diǎn)

3.1準(zhǔn)確度高

添加劑流量計的準(zhǔn)確度在0.5%~0.1%左右。

在線性流量范圍內(nèi),即使流量發(fā)生變化,累積流量準(zhǔn)確度也不會降低。并且在短時間內(nèi),添加劑流量計的再現(xiàn)性可達(dá)0.05%。

3.2量程比寬

添加劑流量計的量程比可達(dá)8~10。在同樣口徑下,添加劑流量計的流量值大于很多其它流量計。

3.3適應(yīng)性強(qiáng)

添加劑流量計可以做成封閉結(jié)構(gòu),其轉(zhuǎn)速信號是非接觸測量,所以容易實現(xiàn)耐高壓設(shè)計。

如果流量計的渦輪和軸承選擇耐高溫、熱膨脹系數(shù)小的材料,就可以在較寬的溫度范圍內(nèi)使用。

這時,應(yīng)注意對它的儀表系數(shù)進(jìn)行修正(主要是其流通截面的變化):

K=Ko〔1-(R+ZH)(t-to)〕

式中K,KO為使用時和校驗時的儀表系數(shù);

t,t0為使用時和校驗時的流體溫度;

R,H分別為渦輪和機(jī)殼的材料膨脹系數(shù)。

3.4數(shù)字信號輸出

添加劑流量計輸出為與流量成正比的脈沖數(shù)字信號。它具有在傳輸過程中準(zhǔn)確度不降低、易于累積、易于送入計算機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。

4、添加劑流量計的安裝使用

要想充分發(fā)揮添加劑流量計的特點(diǎn),在流量計的安裝使用上還必須在以下幾方面加以充分注意。

4.1被側(cè)介質(zhì)

從被側(cè)流體來說,包括氣體、液體和混合流體,是三種具有不同物理特性的流體。

從測量流體流量條件來說,也是多種多樣的,如測量時溫度可以從高溫到極低溫,測量時的壓力可以從高壓到低壓。被測流量的大小可以從徽小流量到大流量。被測流體的流動狀態(tài)可以是層流、紊流等等。此外,就液體而言,還存在粘度大小不同等情況。

添加劑流量計所測得的液體,一般是低粘度的(一般應(yīng)小于15×10-6m2/s)、低腐蝕性的液體。

雖然目前已經(jīng)有用于各種介質(zhì)測量的添加劑流量計,但對高溫、高粘度、強(qiáng)腐蝕介質(zhì)的測量仍需仔細(xì)考慮,采取相應(yīng)的措施.當(dāng)介質(zhì)粘度v大于15×10-6m2/s時,流量計的儀表系數(shù)必須進(jìn)行液體標(biāo)定,否則會產(chǎn)生較大的誤差。

汽-液兩相流、氣-固兩相流、濃-固兩相流均不能用添加劑流量計進(jìn)行測量。

4.2安裝配管要求

流量計的安裝情況對流量計的測量準(zhǔn)確度影響很大。

流速分布不均和管內(nèi)二次流的存在是影響添加劑流量計測量準(zhǔn)確度的重要因紊。所以,添加劑流量計對上、下游直管段有一定要求.對于工業(yè)測量,一般要求上游20D,下游5D的直管長度。為消除二次流動,在上游端加裝整流器。若上游端能保證有20D左右的直管段,并加裝整流器,可使流量計的測量準(zhǔn)確度達(dá)到標(biāo)定時的準(zhǔn)確度等級閉。

添加劑流量計對流體的清沽度有較高要求,在流量計前須安裝過濾器來保證流體的清潔。過濾器可采用漏斗型的,其本身清潔度,可側(cè)其兩端的差壓變化得到。

4.3信號輸出線

為了保證顯示儀表對渦輪傳感器翰出的脈沖信號有足夠的靈敏度,就要提高信噪比。為此,在安裝時應(yīng)防止各種電干擾現(xiàn)象,即電磁感應(yīng),靜電及電容藕合。所以,在配置信號傳輸線時,必須注意如下幾點(diǎn):

1)限制信號線的長度。信號線的長度為,L=dV;其中,V為在最小流量時傳感線圈的輸出電壓有效值,mV;d為系數(shù),耐m/mV,其值可取:V<1000mV時,d=1.0;1000mV5000mV時,d=2.0。

2)信號傳輸線應(yīng)采用屏蔽電纜,以防來自外部的感應(yīng)噪聲。要求傳輸電纜在顯示儀表端屏蔽接地。傳輸電纜不能靠近強(qiáng)電磁設(shè)備,不允許與動力線乎行布置。

4.4運(yùn)轉(zhuǎn)雄護(hù)

1)當(dāng)添加劑流量計的管道需要清洗時,必須開旁路,清洗液體不能通過流量計。

2)管道系統(tǒng)啟動時必須先開旁路,以防止流速突然增加,引起渦輪轉(zhuǎn)速過大而損壞。

3)添加劑流量計軸承應(yīng)定期更換,一般可根據(jù)小流量特性變化來觀察其軸承的磨損情況。