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渦輪流量計(jì)的分析
渦輪變送器的工作原理
渦輪流量計(jì)由渦輪、軸承、前置放大器和顯示儀表組成。測(cè)量的流體沖擊渦輪葉片以旋轉(zhuǎn)渦輪。渦輪速度隨著流量的變化而變化,即流量大,渦輪速度也大。渦輪速度由磁電轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換成相應(yīng)頻率的電脈沖。經(jīng)過前置放大器放大后,電脈沖被送到顯示儀器進(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),可以得到瞬時(shí)流量和累計(jì)流量。
渦輪變送器的工作原理是,當(dāng)流體沿管道軸向流動(dòng)并沖擊渦輪葉片時(shí),一個(gè)與流量qv、流速V和流體密度ρ的乘積成正比的力作用在葉片上,推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)。當(dāng)渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí),葉片周期性地切斷電磁鐵產(chǎn)生的磁力線,以改變線圈的磁通量。根據(jù)電磁感應(yīng)原理,線圈中會(huì)感應(yīng)出脈動(dòng)的電位信號(hào)。該脈動(dòng)信號(hào)的頻率與待測(cè)流體的流速成正比。
渦輪變送器輸出的脈沖信號(hào)經(jīng)前置放大器放大后送至顯示儀表,實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量。
渦輪流量計(jì)的選型
(1)流量計(jì)本體優(yōu)選選用316不銹鋼材料,以防止腐蝕。如果是防爆區(qū)域,也必須是防爆結(jié)果。(2)軸承一般有三種規(guī)格:碳化鎢、聚四氟乙烯和碳石墨。碳化鎢具有較高的精度,被用作工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)零件。聚四氟乙烯和碳石墨可用于防腐,在化學(xué)工業(yè)中通常是優(yōu)選的。軸承壽命速度的平方是正負(fù)比率,所以較佳速度是較大速度的1/3。(3)感應(yīng)探頭檢測(cè)旋轉(zhuǎn)體的運(yùn)動(dòng),并將其轉(zhuǎn)換成脈沖數(shù)字電信號(hào)。其電磁線圈的電壓輸出值接近正弦曲線。脈沖信號(hào)的頻率范圍隨測(cè)量流量線性變化,典型范圍為10:1、25:1和100:1。電磁線圈的電阻通常小于2000ω,這可能會(huì)導(dǎo)致?lián)p壞。
渦輪流量計(jì)的安裝
(1)變送器的電源線應(yīng)為金屬屏蔽線,接地良好可靠。電源為DC 24V,650ω阻抗。(2)變送器應(yīng)水平安裝,避免垂直安裝,前后應(yīng)有合適的直管段,一般在安裝前10天和安裝后5天。(3)確保流體的流動(dòng)方向與儀器外殼的箭頭方向一致,并且不得反向。(4)試驗(yàn)介質(zhì)不應(yīng)腐蝕汽輪機(jī),尤其是軸承,否則應(yīng)采取措施。(5)注意磁感應(yīng)部分不能碰撞。
渦輪流量計(jì)的配置和校準(zhǔn)
標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)方法是十點(diǎn)水校準(zhǔn)方法,但是不同的粘度校準(zhǔn)值是不同的,因此通常需要粘度校準(zhǔn)曲線。
5渦輪流量計(jì)顯示儀表
顯示儀器的任務(wù)是將單位時(shí)間的輸出脈沖數(shù)和輸出脈沖總數(shù)轉(zhuǎn)換成瞬時(shí)流量和總流量并顯示出來。
前置放大器輸出的脈沖信號(hào)的幅度和波形不規(guī)則。脈沖信號(hào)進(jìn)入顯示儀器后,需要通過整形電路整形成一定幅度的規(guī)則矩形電脈沖信號(hào),然后通過頻率/電流轉(zhuǎn)換電路將頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流信號(hào)(4-20mA),然后轉(zhuǎn)換能量的瞬時(shí)流量值??偭坑赊D(zhuǎn)換和積分電路獲得。一些顯示儀表在本地顯示,另一些發(fā)送到集散控制系統(tǒng)進(jìn)行顯示。
6注意事項(xiàng)
(1)安裝渦輪流量計(jì)前,應(yīng)清洗管道。當(dāng)測(cè)試介質(zhì)不干凈時(shí),添加過濾器。否則,渦輪和軸承很容易堵塞,流量無法測(cè)量。(2)拆卸和組裝流量計(jì)時(shí),磁感應(yīng)部分不能碰撞。(3)投入運(yùn)行前設(shè)定儀表系數(shù)。在通電前,仔細(xì)檢查以確保儀器連接正確且接地正確。(4)安裝渦輪流量計(jì)時(shí),前后管法蘭應(yīng)水平,否則管道應(yīng)力會(huì)對(duì)流量計(jì)產(chǎn)生很大影響。
發(fā)展前景
隨著科學(xué)的不斷發(fā)展,今天的渦輪變送器已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)小型化、高度集成的模塊,具有強(qiáng)大的功能軟件和RS232標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)通信接口,為維護(hù)和維修提供了方便。可與集散控制系統(tǒng)連接和通信,集散控制系統(tǒng)取代了霍弗流量計(jì)等顯示儀表,在工業(yè)生產(chǎn)過程中更加方便實(shí)用。
總之,渦輪流量計(jì)是一種速度流量計(jì),由于其測(cè)量精度高、反應(yīng)速度快、測(cè)量范圍廣、價(jià)格低、安裝方便等優(yōu)點(diǎn),在化工生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。
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