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涡轮流量计的工作原理及安装注意事项

发表时间:2018-08-27   点击次数:  技术支持:150-5269-2011

1. 涡轮流量计的工作原理
 
  涡轮流量计的原理示意图如图3-1所示。在管道中心安放一个涡轮,两端由轴承支撑。当流体通过管道时,冲击涡轮叶片,对涡轮产生驱动力矩,使涡轮克服摩擦力矩和流体阻力矩而产生旋转。在一定的流量范围内,对一定的流体介质粘度,涡轮的旋转角速度与流体流速成正比。由此,流体流速可通过涡轮的旋转角速度得到,从而可以计算得到通过管道的流体流量。
 
  涡轮的转速通过装在机壳外的传感线圈来检测。当涡轮叶片切割由壳体内永久磁钢产生的磁力线时,就会引起传感线圈中的磁通变化。传感线圈将检测到的磁通周期变化信号送入前置放大器,对信号进行放大、整形,产生与流速成正比的脉冲信号,送入单位换算与流量积算电路得到并显示累积流量值;同时亦将脉冲信号送入频率电流转换电路,将脉冲信号转换成模拟电流量,进而指示瞬时流量值。


  2. 涡轮流量计的构造

  流体从机壳的进口流入。通过支架将一对袖承固定在管中心轴线上,涡轮安装在轴承上。在涡轮上下游的支架上装有呈辐射形的整流板,以对流体起导向作用,以避免流体自旋而改变对涡轮叶片的作用角度。在涡轮上方机壳外部装有传感线圈,接收磁通变化信号。

  下面介绍主要部件

  (1)涡轮

  涡轮由导磁不锈钢材料制成,装有螺旋状叶片。叶片数量根据直径变化而不同,2-24片不等。为了使涡轮对流速有很好的响应,要求质量尽可能小。对涡轮叶片结构参数的一般要求为:叶片倾角10°-15°(气体),30°-45°(液体);叶片重叠度P为1-1.2;叶片与内壳间的间隙为0.5-1mm。

  (2)轴承

  涡轮的轴承一般采用滑动配合的硬质合金轴承,要求耐磨性能好。

  由于流体通过涡轮时会对涡轮产生一个轴向推力,使铀承的摩擦转矩增大,加速铀承磨损,为了消除轴向力,需在结构上采取水力平衡措施,这方法的原理见图3-3所示。由于涡轮处直径DH略小于前后支架处直径Ds,所以,在涡轮段流通截而扩大,流速降低,使流体静压上升 P,这个 P的静压将起到抵消部分轴向推力的作用。

  (3)前置放大器

  前置放大器由磁电感应转换器与放大整形电路两部分组成,示意图见图3-4所示。

  磁电转换器国内一般采用磁阻式,它由永久磁钢及外部缠绕的感应线圈组成。当流体通过使讽轮旋转的,叶片在永久磁钢正下方时磁阻最,两叶片空隙在磁钢下方时磁阻最大,涡轮旅转,不断地改变磁路的磁通量,使线圈中产生变化的感应电势,送入放大整形电路,变成脉冲信号。输出脉冲的频率与通过流量计的流量成正比,其比例系数K为

  K=                   (3-1)

  式中  f――涡轮流量计输出脉冲频率;

  qv--通过流量计的流量.

  该比例系数亦称为涡轮流量计的仪表系数。

  (4)信号接收与显示

  信号接收与显示器内系数校正器、加法器和频电转换器等组成,其作用是将从前置放大器送来的脉冲信号变换成累积流量和瞬时流量并显示。
 

选型
涡轮流量计正确选型才能保证涡轮流量计更好的使用。选用什么种类的涡轮流量计应根据被测流体介质的物理性质和化学性质来决定?使涡轮流量计的通径、流量范围、衬里材料、电极材料和输出电流等?都能适应被测流体的性质和流量测量的要求。
1、精密功能检查
精度等级和功能根据测量要求和使用场合选择仪表精 度等级,做到经济合算。比如用于贸易结算、产品交接和能源计量的场合,应该选择精度等级高些,如1.0级、0.5级,或者更高等级; 用于过程控制的场合,根据控制要求选择不 同精度等级;有些仅仅是检测一下过程流量,无需做精确控制和计量的场合,可以选择精度等级稍低的,如1.5级、2.5级,甚至 4.0级,这时可以选用价格低廉的插入式涡轮流量计。
2、可测量的介质
测量介质流速、仪表量程与口径 测量一般的介质时,涡轮流量计的满度 流量可以在测量介质流速0.5—12m/s范围内 选用,范围比较宽。选择仪表规格(口径)不一 定与工艺管道相同,应视测量流量范围是否 在流速范围内确定,即当管道流速偏低,不能满足流量仪表要求时或者在此流速下测量准 确度不能保证时,需要缩小仪表口径,从而提 高管内流速,得到满意测量结果。[2]
安装
为了确保涡轮流量计的测量准确,必须正确地选择安装位置和方法
对直管段的要求:流量计必须水平安装在管道上(管道倾斜在5以内),安装时流量计轴线应与管道轴线同心,流向要一致。 流量计上游管道长度应有不小于2D的等径直管段,如果安装场所充许建议上游直管段为20D、下游为5D。
对配管的要求:流量计安装点的上下游配管的内径与流量计内径相同。
对旁通管的要求:为了保证流量计检修时不影响介质的正常使用,在流量计的前后管道上应安装切断阀门(截止阀),同时应设置旁通管道。流量控制阀要安装在流量计的下游,流量计使用时上游所装的截止阀必须全开,避免上游部分的流体产生不稳流现象。
对外部环境的要求:流量计最好安装在室内,必须要安装在室外时,一定要采用防晒、防雨.防雷措施,以免影响使用寿命。
对介质中含有杂质的要求:为了保证流量计的使用寿命,应在流量计的直管段前安装过滤器。
安装场所:流量计应安装在便于维修,无强电磁干扰与热辐射的场所
对安装焊接的要求:用户另配一对标准法兰焊在前后管道上。不允许带流量计焊接! 安装流量计前应严格清除管道中焊渣等脏物,最好用等径的管道(或旁通管)代替流量计进行吹扫管道。以确保在使用过程中流量计不受损坏。 安装流量计时,法兰间的密封垫片不能凹入管道内。
流量计接地的要求:流量计应可靠接地,不能与强电系统地线共用。
对于防爆型产品的要求:为了仪表安全正常使用,应复核防爆型流量计的使用环境是否与用户防爆要求规定相符,且安装使用过程中,应严格遵守国家防爆型产品使用要求,用户不得自行更改防爆系统的连接方式,不得随意打开仪表。 选型在规定的流量范围内,防止超速运行,以保证获得理想准确度和保证正常使用寿命。 安装流量计前应清理管道内杂物:碎片、焊渣、石块、粉尘等推荐在上游安装5微米筛孔的过滤器用于阻挡液滴和沙粒。 流量计投运时应缓慢地先开启前阀门,后开启后阀门,防止瞬间气流冲击而损害涡轮。 加润滑油应按告示牌操作,加油的次数依气质洁净程度而定,通常每年2-3次。由于试压、吹扫管道或排气造成涡轮超速运转,以及涡轮在反向流中运转都会可能使流量计损坏。 流量计运行时不允许随意打开前.后盖,更动内部有关参数,否则将影响流量计的正常运行。 小心安装垫片,确保没有突出物进入管道,以防止干扰正常的流量测量。 流量计在标定时要在流量计取压口上采集压力。
使用
涡轮流量计使用时应该注意哪些方面:
1 每一路的使用
1.1 安装就位后,应确保所有的切屑和残渣均已清除,系统已经吹洗、试压、气流进入并升压至流量计入口阀。
1.2 打开涡轮流量计上游旁通小球阀
1.3 缓慢打开ZR-LWGY涡轮流量计上游旁通小截止阀,气体缓慢充入直到涡轮流量计下游电动强制密封球阀前。
注意:压力剧烈震荡或过快的高速加压会损坏涡轮流量计。为了保护气体涡轮流量计,加到涡轮流量计上的压力升高不能超过35kPa/s。如现场不能测量压力变化,则监视涡轮流量计流量不能超限。
1.4 关闭旁通小球阀和截止阀。
1.5 转动手轮打开入口强制密封阀。
1.6 缓慢打开涡轮流量计下游电动强制密封球阀(至少持续1分钟),最好使用电动执行机构上的手动开关,一定要小心,不要使涡轮流量计超速运转。
1.7 按1.2-1.6 步骤操作,整个系统充压完毕,天然气开始被计量。
2 在线比对气体涡轮流量计(工作路和主路进行比对)
2.1 确保主路的入口和出口阀门是关闭的。
2.2 按照“1 每一路的使用”中的步骤1.2,1.3,1.4,给主路充压。
2.3 关闭工作路出口电动强制密封球阀,缓慢打开比对管路的强制密封球阀,缓慢打开主路出口电动强制密封球阀(最好是同时做三项工作)。
2.4 气体依次通过工作路和主路。两台涡轮流量计可以互相比对,来检查是否有大的偏差。
2.5 当比对结束后,关闭比对管路上和主路上的两个强制密封球阀,打开工作管路的出口球阀(最好是同时做三项工作)。
2.6 这时工作路重新投入工作。
3 用移动标定车在线标定气体ZR-LWGY涡轮流量计
3.1 确保两个标定口之间的电动强制密封球阀处于关闭的状态。
3.2 打开标定口法兰盲板上的小球阀,确保法兰盲板内部无压力。然后取下法兰盲板。
3.3 将移动标定车和标定口连接好。
3.4 按照“1 每一路的使用”中的步骤1.2,1.3,1.4,给主路充压。
3.5 关闭工作路出口电动强制密封球阀,缓慢打开比对管路的强制密封球阀,缓慢打开主路上两个标定强制密封球阀(最好是同时做这四项工作)。
3.6 这时,气体依次流过橇座内的两台气体涡轮流量计和移动标定车。 3.7 完成在线标定后,关闭标定口的两个球阀,缓慢打开比对管路的强制密封球阀,缓慢打开工作路出口电动强制密封球阀(最好是同时做这四项工作)。
3.8 将法兰盲板装回,不要忘了关闭法兰盲板上的小球阀。 3.9 这时工作路重新投入工作。

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