气体涡轮流量计.ppt

1、TANCY INSTRUMENT GROUP CO.LTDTANCY INSTRUMENT GROUP CO.LTD气体涡轮流量计气体涡轮流量计 气体涡轮流量计是一种速度式流量计，它具有压力气体涡轮流量计是一种速度式流量计，它具有压力损失小、精度高、始动流量低，量程比大、抗振与抗脉损失小、精度高、始动流量低，量程比大、抗振与抗脉动流性能好等特点。该类型产品广泛使用于石油、化工、动流性能好等特点。该类型产品广泛使用于石油、化工、电力、工业锅炉、燃气调压站、输配气管网天然气、城电力、工业锅炉、燃气调压站、输配气管网天然气、城市天然气等领域，并已被广泛使用于贸易计量。在欧洲市天然气等领域，并已被广泛

2、使用于贸易计量。在欧洲和美国气体涡轮流量计是仅次于孔板流量计的天然气计和美国气体涡轮流量计是仅次于孔板流量计的天然气计量仪表。量仪表。气体涡轮流量计作为最通用的流量计之一，其产品已发气体涡轮流量计作为最通用的流量计之一，其产品已发展为多品种、全系列、多规格批量生产的规模。展为多品种、全系列、多规格批量生产的规模。TANCY INSTRUMENT GROUP CO.LTDTANCY INSTRUMENT GROUP CO.LTD气体涡轮流量计的分类气体涡轮流量计的分类 气体涡轮流量变送器：气体涡轮流量变送器：由涡轮流量传感器、放大电路或变送装置组成，由涡轮流量传感器、放大电路或变送装置组成，将流

3、体流量转换成电脉冲信号或电流信号输出，自身不带显示机构。将流体流量转换成电脉冲信号或电流信号输出，自身不带显示机构。普通型气体涡轮流量计：普通型气体涡轮流量计：分机械式和电子式两种。前者由气体涡轮流量分机械式和电子式两种。前者由气体涡轮流量传感器和机械计数器组成。后者由气体涡轮流量传感器和流量积算仪两传感器和机械计数器组成。后者由气体涡轮流量传感器和流量积算仪两部分组成，但两者均不带压力温度补偿功能，只计量气体的工况体积流部分组成，但两者均不带压力温度补偿功能，只计量气体的工况体积流量。量。机械计数器式机械计数器式电子式电子式TANCY INSTRUMENT GROUP CO.LTDTANCY

4、 INSTRUMENT GROUP CO.LTD 温压补偿型气体涡轮流量计：温压补偿型气体涡轮流量计：由涡轮流量传感器、压力传感器、温度由涡轮流量传感器、压力传感器、温度传感器和温度压力补偿仪四部分组成，它将工况体积流量换算为标准体传感器和温度压力补偿仪四部分组成，它将工况体积流量换算为标准体积流量，直接测量标准体积流量和总量。它有两种结构形式：积流量，直接测量标准体积流量和总量。它有两种结构形式：a.a.一体化温压补偿型气体涡轮流量计一体化温压补偿型气体涡轮流量计:不带机械计数器，由气体涡轮不带机械计数器，由气体涡轮流量传感器和压力传感器、温度传感器和温度压力补偿仪合为一体；流量传感器和压力

5、传感器、温度传感器和温度压力补偿仪合为一体；b.b.由普通性气体涡轮流量计（机械式）和体积修正仪组合。由普通性气体涡轮流量计（机械式）和体积修正仪组合。补偿型（电子式）补偿型（电子式）补偿型（双显示式）补偿型（双显示式）TANCY INSTRUMENT GROUP CO.LTDTANCY INSTRUMENT GROUP CO.LTD气体涡轮流量传感器的结构气体涡轮流量传感器的结构 涡轮流量传感器一般结构主要由壳体、前导流体（整流器）、涡轮流量传感器一般结构主要由壳体、前导流体（整流器）、导流圈、涡轮（叶轮）、防尘迷宫件、轴承、主轴、内藏式储油管、导流圈、涡轮（叶轮）、防尘迷宫件、轴承、主轴、

6、内藏式储油管、后导流体、加油系统、讯号发生盘、信号传感器、压力传感器、温后导流体、加油系统、讯号发生盘、信号传感器、压力传感器、温度传感器等组成。带机械计数器的还增加蜗杆、连杆、磁耦合、齿度传感器等组成。带机械计数器的还增加蜗杆、连杆、磁耦合、齿轮组、机械计数器等。轮组、机械计数器等。电子式电子式机械式机械式TANCY INSTRUMENT GROUP CO.LTDTANCY INSTRUMENT GROUP CO.LTD防尘迷宫件：防尘迷宫件：避免灰尘进入机芯起保护轴承作用，该件设计的优劣直接影响避免灰尘进入机芯起保护轴承作用，该件设计的优劣直接影响涡轮流量计寿命，实际使用证明静密封比动密封

7、防尘效果好，最好与涡轮一涡轮流量计寿命，实际使用证明静密封比动密封防尘效果好，最好与涡轮一起设计形成径向迷宫。起设计形成径向迷宫。导流体：导流体：对被测流体起压缩、整流、导向作用和支撑叶轮的作用（若采用导对被测流体起压缩、整流、导向作用和支撑叶轮的作用（若采用导流圈时还起到固定导流圈的作用），材料可选用塑料、锌合金、铝合金、不流圈时还起到固定导流圈的作用），材料可选用塑料、锌合金、铝合金、不导磁不锈钢。导磁不锈钢。导流圈：导流圈：对被测流体进行导向、节流、调整流量，对仪表流量范围分段有重对被测流体进行导向、节流、调整流量，对仪表流量范围分段有重要作用，材料为铝合金。要作用，材料为铝合金。涡轮涡

8、轮(叶轮叶轮)：是传感器的检测元件，接受流体动量，克服阻力矩是传感器的检测元件，接受流体动量，克服阻力矩,是齿轮传动是齿轮传动机构的动力源。不同厂家根据需要采用不同的材料制造，它可由高导磁性材机构的动力源。不同厂家根据需要采用不同的材料制造，它可由高导磁性材料制成，其高频信号可以由叶轮切割电感传感器产生。也可选用塑料或铝合料制成，其高频信号可以由叶轮切割电感传感器产生。也可选用塑料或铝合金材料制造，并在其上镶嵌导磁体或磁体，或在后面通过增加发信盘以产生金材料制造，并在其上镶嵌导磁体或磁体，或在后面通过增加发信盘以产生高频信号。高频信号。TANCY INSTRUMENT GROUP CO.LTD

9、TANCY INSTRUMENT GROUP CO.LTD后后导导流流体体：支支承承轴轴承承、机机芯芯、加加油油连连接接件件，防防止止灰灰尘尘进进入入机机芯芯，材材料料为为铝铝合合金金或或锌锌合合金金。反反推推式式涡涡轮轮流流量量传传感感器器的的后后导导流流件件还还要要求求能能产产生生足足够够的反推力，其结构形式很多。的反推力，其结构形式很多。轴承：轴承：支撑主轴和叶轮旋转，减小转动轴摩擦力矩，需选用高精度、低支撑主轴和叶轮旋转，减小转动轴摩擦力矩，需选用高精度、低噪音、有足够的刚度、强度和硬度及耐磨性、耐腐蚀性好的不锈钢轴承，噪音、有足够的刚度、强度和硬度及耐磨性、耐腐蚀性好的不锈钢轴承，它

10、和主轴一起直接决定着传感器的可靠性和使用期限。传感器失效通常它和主轴一起直接决定着传感器的可靠性和使用期限。传感器失效通常是由轴与轴承引起的，因此它的结构与材料的选用以及维护是很重要的。是由轴与轴承引起的，因此它的结构与材料的选用以及维护是很重要的。主轴：主轴：起传动、支承作用，它与轴承的装配结构、装配精度以及主轴起传动、支承作用，它与轴承的装配结构、装配精度以及主轴本身同轴度，直接影响流量计精度及使用寿命。材料也要选用耐磨性本身同轴度，直接影响流量计精度及使用寿命。材料也要选用耐磨性好、高硬度的不锈钢。好、高硬度的不锈钢。内内藏藏式式储储油油管管：对对于于采采用用加加油油系系统统的的涡涡轮轮

11、流流量量传传感感器器，一一般般有有采采用用该该结结构构件件，它它是是加加油油系系统统的的缓缓冲冲装装置置，可可有有效效避避免免因因一一次次加加油油过过量量影影响响仪仪表表精精度度及及污污染染机机芯芯，也也可可有有效效避避免免使使用用过过程程中中因因失失油油造造成成轴轴承承损损伤伤。对于不采用加油系统的，无此机构。对于不采用加油系统的，无此机构。TANCY INSTRUMENT GROUP CO.LTDTANCY INSTRUMENT GROUP CO.LTD低频信号模块：低频信号模块：将机械计数器的读数按一定的脉冲当将机械计数器的读数按一定的脉冲当量转换成电脉冲信号传输，为体积修正仪输出低频脉

12、量转换成电脉冲信号传输，为体积修正仪输出低频脉冲信号。冲信号。加油系统：加油系统：由由油杯组件、止回阀、油管、接头、密封油杯组件、止回阀、油管、接头、密封圈等组成。不采用加油系统的无此机构。圈等组成。不采用加油系统的无此机构。机械计数器：机械计数器：显示累积流量。讯号发生盘（高频信号）显示累积流量。讯号发生盘（高频信号）：由不锈铁加工而成，它与涡轮同步转动，由接近开：由不锈铁加工而成，它与涡轮同步转动，由接近开关传感器检测出涡轮旋转频率。也有采用其它形式的关传感器检测出涡轮旋转频率。也有采用其它形式的信号检测方式，如光电、电磁感应、磁阻等方式信号检测方式，如光电、电磁感应、磁阻等方式。传动机构

13、：传动机构：由涡杆、连杆、磁耦合和齿轮组等组成，由涡杆、连杆、磁耦合和齿轮组等组成，将涡轮的转动按一定的数比传动给机械计数器。将涡轮的转动按一定的数比传动给机械计数器。TANCY INSTRUMENT GROUP CO.LTDTANCY INSTRUMENT GROUP CO.LTD 工作原理 当当气气流流进进入入流流量量计计时时，首首先先经经过过机机芯芯的的前前导导流流体体并并加加速速，在在流流体体的的作作用用下下，由由于于涡涡轮轮叶叶片片与与流流体体流流向向成成一一定定角角度度，此此时时涡涡轮轮产产生生转转动动力力矩矩，在在涡涡轮轮克克服服阻阻力力矩矩和和磨磨擦擦力力矩矩后后开开始始转转动

14、动。当当诸诸力力矩矩达达到到平平衡衡时时，转转速速稳稳定定，涡涡轮轮转转动动角角速速度度与与流流量量成成线线性性关关系系，对对于于机机械械计计数数器器式式的的涡涡轮轮流流量量计计，通通过过传传动动机机构构带带动动计计数数器器旋旋转转计计数数。对对采采用用电电子子式式流流量量积积算算仪仪的的流流量量计计，通通过过旋旋转转的的发发讯讯盘盘或或信信号号传传感感器器以以及及放放大大电电路路输输出出代代表表涡涡轮轮旋旋转转速速度度的的脉脉冲冲信信号号，该该脉脉冲冲信信号号的的频频率与流体体积流量成正比。即率与流体体积流量成正比。即 f=KQ 式式中中：K是是涡涡轮轮流流量量计计的的仪仪表表系系数数，其其

15、含含义义为为单单位位体体积积流流体体通通过过流流量量计计时时输输出出的的脉脉冲冲数数（1/L或或1/m3），在在流流量量计计的的使使用用范范围围内内，它它应该是个常数。应该是个常数。TANCY INSTRUMENT GROUP CO.LTDTANCY INSTRUMENT GROUP CO.LTD 涡轮流量计理论模型 要使涡轮流量计在一定的流量范围正常工作，其要使涡轮流量计在一定的流量范围正常工作，其仪表系数仪表系数K K应是常数。但实际上涡轮流量计的仪表系数应是常数。但实际上涡轮流量计的仪表系数K K和体积流量和体积流量Q Q成一定的函数关系，即成一定的函数关系，即K=f/QK=f/Q。这一

16、函数。这一函数关系称为涡轮流量计的数学模型。下面对其进行简单关系称为涡轮流量计的数学模型。下面对其进行简单和详细的分析。和详细的分析。理想状态的数学模型理想状态的数学模型 所谓涡轮的理想状态，就是当忽略涡轮轴与轴承所谓涡轮的理想状态，就是当忽略涡轮轴与轴承的磨檫阻力矩、流体通过涡轮时对涡轮产生的流动阻的磨檫阻力矩、流体通过涡轮时对涡轮产生的流动阻力矩和其它阻力矩，且假定涡轮处于匀速运动的平衡力矩和其它阻力矩，且假定涡轮处于匀速运动的平衡状态，此时可简单推导如下：状态，此时可简单推导如下：TANCY INSTRUMENT GROUP CO.LTDTANCY INSTRUMENT GROUP CO.LTD涡轮叶片按中线展开与轴线夹角涡轮叶片按中线展开与轴线夹角示意图示意图 如下图所示涡轮叶片与轴线夹角如下图所示涡轮叶片与轴线夹角并设涡轮平均半径为并设涡轮平均半径为r r，涡轮的流，涡轮的流通截面积为通截面积为A A，涡轮转速成为，涡轮转速成为n n，则平均半径处的流体切向速度：，则平均半径处的流体切向速度：v v=2rn2rn 被测流体流过叶片时的轴向平均流速被测流体流过叶片时的轴向平均流