渦輪流量計是石油化工生產(chǎn)行業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種流量測量產(chǎn)品，本文對渦輪流量計的工作原理以及結(jié)構(gòu)特點進(jìn)行了闡述，并對渦輪流量計在工業(yè)生產(chǎn)使用中應(yīng)注意的事項加以說明。

渦輪流量計屬于速度式流量計的常用種類，它是以動量矩守恒原理為基礎(chǔ)的。由于它的準(zhǔn)確度高、反應(yīng)快、耐壓高等特點，因而在諸多領(lǐng)域用來計量液體、氣體和蒸汽的流量。如何用好渦輪流量計一直是許多用戶非常關(guān)心的問題，因此了解渦輪流量計的工作原理、結(jié)構(gòu)形式、渦輪流量計的優(yōu)缺點以及工業(yè)生產(chǎn)中的正確合理安裝使用對于用戶來說是十分必要的。

1.渦輪流量計的工作原理

渦輪流量計的基本結(jié)構(gòu)組成是葉輪、軸承、前置放大器、流量積算儀等。渦輪流量計的原理如圖 1 所示。在流體管道中放有一個葉輪，兩端用軸承固定。渦輪流量計測量流體的流量時，由于葉輪的旋轉(zhuǎn)運動，使轉(zhuǎn)速和流速成正比例，確定流體的流動速度，得到被測介質(zhì)的流量數(shù)據(jù)。

葉輪的轉(zhuǎn)速通過流量計中的傳感線圈來檢測。當(dāng)葉輪的葉片高速旋轉(zhuǎn)的過程中，做切割磁力線的運行，在磁感應(yīng)線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，形成一個脈沖電信號，傳感線圈將此電脈沖信號送入前置放大器，對信號進(jìn)行放大、整形，形成具有一定幅度的連續(xù)的矩形脈沖波，再將此脈沖波送入積算儀進(jìn)行計算和輸出，得到瞬時流量和累計流量的數(shù)值，渦輪流量計總體原理框用見圖 2 所示。

2.渦輪流量計的結(jié)構(gòu)形式

渦輪流量計主要由儀表殼體、導(dǎo)流器、葉輪、軸承、和信號檢測放大器等部件組成。

2.1 儀表殼體

儀表殼體一般采用不導(dǎo)磁的不銹鋼制成，直接與管道連接，流體流經(jīng)其中。殼體是渦輪流量計的外殼，保證流量計的密閉，殼體必須承受一定的壓力，將整個流量計的部件聯(lián)系起來，形成一個整體的結(jié)構(gòu)。

2.2 導(dǎo)流器

導(dǎo)流器通常也選用不導(dǎo)磁的不銹鋼或硬鋁材料制成，安裝在傳感器進(jìn)出口處，對流體起著導(dǎo)向整流，保證葉輪的正常旋轉(zhuǎn)，使測量的流體比較平穩(wěn)，能夠準(zhǔn)確地反應(yīng)流體的流量。

2.3 葉輪

葉輪是旋轉(zhuǎn)部件，上安裝有葉片，一般采用導(dǎo)磁不銹鋼材料制成。葉輪受到管道中被測流體沖擊而旋轉(zhuǎn)，有良好的導(dǎo)磁性能，葉輪的運行狀態(tài)直接影響到被測的結(jié)果。

2.4 軸和軸承

軸和軸承在渦輪流量計中，起到支撐的作用，能夠?qū)⑥D(zhuǎn)動部件支撐起來，采用優(yōu)質(zhì)的材料制造而成，使其具有一定的強度，避免軸發(fā)生彎曲變形，保證軸承的潤滑，更好地支撐流量計的軸，使轉(zhuǎn)動部件能夠正常轉(zhuǎn)動起來，才能達(dá)到測量流量的目的。軸和軸承具有很好的耐磨性能。

2.5 信號檢測放大器

信號檢測放大器一般采用變磁阻式，它由永久磁鋼導(dǎo)磁棒線圈等組成。它的作用是將葉輪的旋轉(zhuǎn)情況轉(zhuǎn)換為電訊號出書，由于葉輪的旋轉(zhuǎn)和液體的流量成正比例關(guān)系，因此，信號檢測放大器，將輸入的電訊號進(jìn)行整流、濾波后，輸出到顯示系統(tǒng)，得到被測介質(zhì)的流量數(shù)值。

3.渦輪流量計的優(yōu)缺點

渦輪流量計在工業(yè)生產(chǎn)使用中有很多優(yōu)點，綜合起來一般有以下幾種：

3.1 結(jié)構(gòu)簡單，適用范圍廣

渦街流量計結(jié)構(gòu)比較簡單，安裝及維護(hù)保養(yǎng)方便，流體流通的順暢，能夠用于各種介質(zhì)的流量測量，如氣體、液體、蒸汽等。

3.2 重復(fù)性好

渦輪流量計的重復(fù)性能突出，測量的精準(zhǔn)程度高，在進(jìn)行貿(mào)易結(jié)算時，渦流流量計是最佳的選擇。

3.3 計量的精確度高

渦輪流量計進(jìn)行計量時，能夠達(dá)到較高的精度等級，減少測量的誤差，保證精準(zhǔn)的計量效果。

（1）輸出脈沖頻率信號，可獲得很高的頻率信號，信號分辨力強；無零點漂移，抗干擾能力強，使用總量計量可與計算機連接。

（2）渦輪流量計可以進(jìn)行高壓的測量，在壓力較高的條件下，能夠正常對流量進(jìn)行計量，得到精準(zhǔn)的流量數(shù)據(jù)。

（3）渦流流量計可以用于制備各種傳感器，如可以進(jìn)行低溫傳感器、井下設(shè)備的傳感器以及混砂專用的傳感器等。

同樣渦輪流量計也存在一定的缺點和不足，歸納起來，有以下幾種：

（1）長期使用渦輪流量計，為了達(dá)到精確度，必須進(jìn)行校驗，才能正確使用。

（2）不能用于測量脈動的流體，對混相液流的測量效果不佳，，測量結(jié)果的精準(zhǔn)度變差。

（3）氣體流量計對密度敏感性強，而液體流量計對黏度的變化影響大。

（4）渦輪流量計測量時，流速的變化影響到測量結(jié)果，旋轉(zhuǎn)的流動狀態(tài)也會導(dǎo)致測量結(jié)果不準(zhǔn)確。

（5）如果被測介質(zhì)不清潔，會影響測量結(jié)果，通過安裝過濾器除去雜質(zhì)，再進(jìn)行測量，增加了設(shè)備的投入量，導(dǎo)致流量測量的成本增大。

（6）小口徑的流量測量儀表的流量，受到被測物性的影響非常大。

4.渦輪流量計的安裝要求及使用

渦輪流量計的安裝要求比較高，安裝環(huán)境較為苛刻，要想使渦輪流量計安全有效的運行，保證測量準(zhǔn)確，那么就必須正確的選擇渦輪流量計的安裝位置以及安裝形式，這樣才能避免和減少誤差和故障的出現(xiàn)。主要包括一下幾個方面：

1）渦輪流量計不能在強磁場與強電場以及熱輻射環(huán)境安裝，負(fù)責(zé)將會產(chǎn)生很大的干擾從而影響其測量精度

2）渦輪流量計應(yīng)該水平安裝，盡量不要垂直安裝，在安裝時前后管道法蘭要水平，流量計軸線要與管道軸線同心，并且流向要一致。要保證其前后有一定的直管段，一般上游直管10倍公稱直徑，下游直管段為5倍公稱直徑。同時 流量計安裝點的上下游配管的內(nèi)徑要與流量計內(nèi)徑一致。

3）在渦輪流量計安裝前，流體管道要清掃，在被測流體 介質(zhì)不潔凈時，管道還要加裝過濾器，這樣能減少對軸承的 磨損,并防止葉輪被卡住。不允許將過濾器和流量計直接相連， 防止損壞流量計。

4）在對渦輪流量計進(jìn)行檢修時，只需要切換流程，通過 旁接管線將流體導(dǎo)出，合理控制渦輪流量計的上下游流程， 因此，流量計檢修時，對流體沒有影響，能夠正常的通過。

5）渦輪流量計的電源線應(yīng)采用金屬屏蔽線，同時接地要 良好可靠，不能與強電系統(tǒng)地線共用。

6）渦輪流量計在安裝以及拆卸時要保護(hù)好流量計的磁感 應(yīng)部件，不能有任何碰撞。

5.結(jié)束語

隨著自動化科技水平的不斷進(jìn)步，智能化儀器儀表越來 越受到重視，人們在工業(yè)生產(chǎn)中也越來越用到更多的智能儀 表。渦輪流量計自診斷功能被引入流量計中，使得流量儀表 不僅僅是簡單的測量儀表，更多地是為了系統(tǒng)維護(hù)的目的。 同時在渦輪流量計中加入了先進(jìn)的現(xiàn)場總線通訊技術(shù)，使得 生產(chǎn)人員能夠遠(yuǎn)程實時獲取生產(chǎn)現(xiàn)場的流量數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)。 總之，渦輪流量計具有壓力損失小、測量范圍廣、結(jié)構(gòu)簡單、 維修方便、購置價格低廉，維修保養(yǎng)的費用小，測量流量的 范圍寬等優(yōu)點，因而在石油，化工，冶金，城市燃?xì)夤芫W(wǎng)等 行業(yè)中具有廣泛的使用價值。