淺析渦輪流量計和渦輪變送器的工作原理

1 渦輪變送器的工作原理

渦輪流量計由渦輪、軸承、前置放大器、顯示儀表組成。
被測流體沖擊渦輪葉片，使渦輪旋轉，渦輪的轉速隨流量的變化而變化，即流量大，渦輪的轉速也大，再經磁電轉換裝置把渦輪的轉速轉換為相應頻率的電脈沖，經前置放大器放大后，送入顯示儀表進行計數和顯示，根據單位時間內的脈沖數和累計脈沖數即可求出瞬時流量和累積流量。

渦輪變送器的工作原理是當流體沿著管道的軸線方向流動，并沖擊渦輪葉片時，便有與流量qv　、流速V和流體密度ρ乘積成比例的力作用在葉片上，推動渦輪旋轉。在渦輪旋轉的同時，葉片周期性地切割電磁鐵產生的磁力線，改變線圈的磁通量。根據電磁感應原理，在線圈內將感應出脈動的電勢信號，此脈動信號的頻率與被測流體的流量成正比。

渦輪變送器輸出的脈沖信號，經前置于放大器放大后，送入顯示儀表，就可以實現流量的測量。

2 渦輪流量計的選型

（1）流量計本體最好選區用316不銹鋼材料以防腐，如是防爆區還必須是防爆結果。
（2）軸承一般有炭化鎢，聚四氟乙烯，碳石墨三種規格：碳化鎢的精度最高，它作為工業控制的標準件；聚四氟乙烯，碳石墨能防腐，一般在化工場所優先考慮。軸承的壽命流速的平方成正反比，故流速最好的在最大流速的1/3速度比較好。
（3）感應探頭是檢測轉動體的運動并把它轉化為脈沖數字電信號，它電磁線圈電壓輸出值接近正弦曲線，脈沖信號的頻率范圍隨測量的流量大小成線性變化，典型的范圍為10:1，25:1
和100:1三種規格。電磁線圈的電阻一般小于2000Ω，大于該值可能損壞。

3　渦輪流量計的安裝

（1）變送器的電源線采用金屬屏蔽線，接地要良好可靠。電源為直流24V，650Ω阻抗。
（2）變送器應水平安裝，避免垂直安裝，并保證其前后有適應的直管段，一般前10D，后5D。
（3）保證流體的流動方向與儀表外殼的箭頭方向一致，不得裝反。
（4）被測介質對渦輪不能有腐蝕，特別是軸承處，否則應采取措施。
（5）注意對磁感應部分不能碰撞。

4　渦輪流量計的組態與校正

標準的標定方法是十點水標定法，但黏度不同標定的值不同，故通常要做黏度標定曲線。

5　渦輪流量計的顯示儀表

顯示儀表的任務是將單位時間輸出脈沖數和輸出脈沖總數轉換成瞬流量和總流量，并顯示出來。

由前放大器輸出的脈沖信號，其幅值、波形都是不規則的，在進入顯示儀表后，先需經整形電路整形成為有規則　的具有一定幅值的矩形電脈沖信號民，再經過頻率/電流轉換電路，將頻率信號變為相應的電流信號（4～20mA）再轉換能瞬時流量值，總量由轉換及積算電路得到。有的顯示儀表就地顯示，有的送DCS顯示。

6　注意事項

（1）安裝渦輪流量計前，管道要清掃。被測介質不潔凈時，要加過濾器。否則渦輪、軸承易被卡住，測不出流量來。
（2）拆裝流量計時，對磁感應部分不能碰撞。
（3）投運前先進行儀表系數的設定。仔細檢查，確定儀表接線無誤，接地良好，方可送電。
（4）安裝渦輪流量計時，前后管道法蘭要水平，否則管道應力對流量計影響很大。

7　發展前景

隨著科學的不斷發展，當今渦輪變送器已發展成小型化、高集成度的模塊，設計，有強大的功能軟件，并設有RS232標準計算機通信接口，對維護檢修提供了方便。可與DCS連接通信，DCS替代了顯示儀表，如HOFFER流量計在工業臨近生產過程中更方便實用。

總之，渦輪流量計是一種速度式流量儀表，由于具有測量精度高，反應速度快，測量范圍廣，價格低廉，安裝方便等優點，被廣泛應用于化工生產中。