摘 要：渦輪流量計(jì)是石油化工生產(chǎn)行業(yè)中應(yīng)用***廣泛的一種流量測(cè)量產(chǎn)品，本文對(duì)渦輪流量計(jì)的工作原理以及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行了闡述，并對(duì)渦輪流量計(jì)在工業(yè)生產(chǎn)使用中應(yīng)注意的事項(xiàng)加以說(shuō)明。

  渦輪流量計(jì)屬于速度式流量計(jì)的常用種類，它是以動(dòng)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(diǎn)，因而在諸多領(lǐng)域用來(lái)計(jì)量液體、氣體和蒸汽的流量。如何用好渦輪流量計(jì)一直是許多用戶非常關(guān)心的問(wèn)題，因此了解渦輪流量計(jì)的工作原理、結(jié)構(gòu)形式、渦輪流量計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)以及工業(yè)生產(chǎn)中的正確合理安裝使用對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)是十分必要的。
 
1、渦輪流量計(jì)的工作原理：
   渦輪流量計(jì)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(jì)的原理如圖 1 所示。在流體管道中放有一個(gè)葉輪，兩端用軸承固定。渦輪流量計(jì)測(cè)量流體的流量時(shí)，由于葉輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)速和流速成正比例，確定流體的流動(dòng)速度，得到被測(cè)介質(zhì)的流量數(shù)據(jù)。

  葉輪的轉(zhuǎn)速通過(guò)流量計(jì)中的傳感線圈來(lái)檢測(cè)。當(dāng)葉輪的葉片高速旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，做切割磁力線的運(yùn)行，在磁感應(yīng)線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，形成一個(gè)脈沖電信號(hào)，傳感線圈將此電脈沖信號(hào)送入前置放大器，對(duì)信號(hào)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(jì)算和輸出，得到瞬時(shí)流量和累計(jì)流量的數(shù)值，渦輪流量計(jì)總體原理框用見(jiàn)圖 2 所示。

圖2  渦輪流量計(jì)總體原理框圖
2、渦輪流量計(jì)的結(jié)構(gòu)形式：
  渦輪流量計(jì)主要由儀表殼體、導(dǎo)流器、葉輪、軸承、和信號(hào)檢測(cè)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(jì)的外殼，保證流量計(jì)的密閉，殼體必須承受一定的壓力，將整個(gè)流量計(jì)的部件聯(lián)系起來(lái)，形成一個(gè)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(duì)流體起著導(dǎo)向整流，保證葉輪的正常旋轉(zhuǎn)，使測(cè)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(cè)流體沖擊而旋轉(zhuǎn)，有良好的導(dǎo)磁性能，葉輪的運(yùn)行狀態(tài)直接影響到被測(cè)的結(jié)果。
 
2.4、軸和軸承：
 軸和軸承在渦輪流量計(jì)中，起到支撐的作用，能夠?qū)⑥D(zhuǎn)動(dòng)部件支撐起來(lái)，采用優(yōu)質(zhì)的材料制造而成，使其具有一定的強(qiáng)度，避免軸發(fā)生彎曲變形，保證軸承的潤(rùn)滑，更好地支撐流量計(jì)的軸，使轉(zhuǎn)動(dòng)部件能夠正常轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，才能達(dá)到測(cè)量流量的目的。軸和軸承具有很好的耐磨性能。
 
2.5、信號(hào)檢測(cè)放大器：
 信號(hào)檢測(cè)放大器一般采用變磁阻式，它由磁鋼導(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(hào)出書(shū)，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(hào)檢測(cè)放大器，將輸入的電訊號(hào)進(jìn)行整流、濾波后，輸出到顯示系統(tǒng)，得到被測(cè)介質(zhì)的流量數(shù)值。

3、渦輪流量計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)：
 
渦輪流量計(jì)在工業(yè)生產(chǎn)使用中有很多優(yōu)點(diǎn)，綜合起來(lái)一般有以下幾種：
 
3.1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用范圍廣：
 渦街流量計(jì)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)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(cè)量，如氣體、液體、蒸汽等。
 
3.2、重復(fù)性好：
 渦輪流量計(jì)的重復(fù)性能突出，測(cè)量的精準(zhǔn)程度高，在進(jìn)行貿(mào)易結(jié)算時(shí)，渦流流量計(jì)是***佳的選擇。
 
3.3、計(jì)量的度高：
  渦輪流量計(jì)進(jìn)行計(jì)量時(shí)，能夠達(dá)到較高的精度等級(jí)，減少測(cè)量的誤差，保證精準(zhǔn)的計(jì)量效果。
 
（1）輸出脈沖頻率信號(hào)，可獲得很高的頻率信號(hào)，信號(hào)分辨力強(qiáng)；無(wú)零點(diǎn)漂移，抗干擾能力強(qiáng)，使用總量計(jì)量可與計(jì)算機(jī)連接。
 
（2）渦輪流量計(jì)可以進(jìn)行高壓的測(cè)量，在壓力較高的條件下，能夠正常對(duì)流量進(jìn)行計(jì)量，得到精準(zhǔn)的流量數(shù)據(jù)。
 
（3）渦流流量計(jì)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(jì)也存在一定的缺點(diǎn)和不足，歸納起來(lái)，有以下幾種：
 （1）長(zhǎng)期使用渦輪流量計(jì)，為了達(dá)到度，必須進(jìn)行校驗(yàn)，才能正確使用。
 
（2）不能用于測(cè)量脈動(dòng)的流體，對(duì)混相液流的測(cè)量效果不佳，，測(cè)量結(jié)果的精準(zhǔn)度變差。
 
（3）氣體流量計(jì)對(duì)密度敏感性強(qiáng)，而液體流量計(jì)對(duì)黏度的變化影響大。
 
（4）渦輪流量計(jì)測(cè)量時(shí)，流速的變化影響到測(cè)量結(jié)果，旋轉(zhuǎn)的流動(dòng)狀態(tài)也會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。
 
（5）如果被測(cè)介質(zhì)不清潔，會(huì)影響測(cè)量結(jié)果，通過(guò)安裝過(guò)濾器除去雜質(zhì)，再進(jìn)行測(cè)量，增加了設(shè)備的投入量，導(dǎo)致流量測(cè)量的成本增大。
 
（6）小口徑的流量測(cè)量?jī)x表的流量，受到被測(cè)物性的影響非常大。
 
4、渦輪流量計(jì)的安裝要求及使用：
 渦輪流量計(jì)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(jì)安全有效的運(yùn)行，保證測(cè)量準(zhǔn)確，那么就必須正確的選擇渦輪流量計(jì)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(gè)方面：
 
1）渦輪流量計(jì)不能在強(qiáng)磁場(chǎng)與強(qiáng)電場(chǎng)以及熱輻射環(huán)境安裝，負(fù)責(zé)將會(huì)產(chǎn)生很大的干擾從而影響其測(cè)量精度
 
2）渦輪流量計(jì)應(yīng)該水平安裝，盡量不要垂直安裝，在安裝時(shí)前后管道法蘭要水平，流量計(jì)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，一般上游直管段為 10 倍公稱直徑，下游直管段為 5 倍公稱直徑。同時(shí)流量計(jì)安裝點(diǎn)的上下游配管的內(nèi)徑要與流量計(jì)內(nèi)徑一致。
 
3）在渦輪流量計(jì)安裝前，流體管道要清掃，在被測(cè)流體介質(zhì)不潔凈時(shí)，管道還要加裝過(guò)濾器，這樣能減少對(duì)軸承的磨損，并防止葉輪被卡住。不允許將過(guò)濾器和流量計(jì)直接相連，防止損壞流量計(jì)。
 
4）在對(duì)渦輪流量計(jì)進(jìn)行檢修時(shí)，只需要切換流程，通過(guò)旁接管線將流體導(dǎo)出，合理控制渦輪流量計(jì)的上下游流程，因此，流量計(jì)檢修時(shí)，對(duì)流體沒(méi)有影響，能夠正常的通過(guò)。
 
5）渦輪流量計(jì)的電源線應(yīng)采用金屬屏蔽線，同時(shí)接地要良好可靠，不能與強(qiáng)電系統(tǒng)地線共用。
 
6）渦輪流量計(jì)在安裝以及拆卸時(shí)要保護(hù)好流量計(jì)的磁感應(yīng)部件，不能有任何碰撞。
 
5、結(jié)束語(yǔ)：
   隨著自動(dòng)化科技水平的不斷進(jìn)步，智能化儀器儀表越來(lái)越受到重視，人們?cè)诠I(yè)生產(chǎn)中也越來(lái)越用到更多的智能儀表。渦輪流量計(jì)自診斷功能被引入流量計(jì)中，使得流量?jī)x表不僅僅是簡(jiǎn)單的測(cè)量?jī)x表，更多地是為了系統(tǒng)維護(hù)的目的。同時(shí)在渦輪流量計(jì)中加入了先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)總線通訊技術(shù)，使得生產(chǎn)人員能夠遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)獲取生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的流量數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)。總之，渦輪流量計(jì)具有壓力損失小、測(cè)量范圍廣、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便、購(gòu)置價(jià)格低廉，維修保養(yǎng)的費(fèi)用小，測(cè)量流量的范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，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(jià)值。