定量控制涡轮流量计原理

一、 概述
H-LWCQ（切向）及H-LWCB（轴向）型插入式涡轮流量流量计（简称传感器）与显示仪表配套，组成插入式涡轮流量计，可以广泛用于大口径管道源水，循环水，净水等液体流量和总量的测量。
二、产品特点
H-LWCA的特点H-LWCB的特点
抗杂质能力强，切向式叶轮在转动时可随时释放流体中悬浮杂物，使其不缠绕在切向式叶轮的叶片上。 传感器和显示仪表的结构及原理都非常简单、直观，用户特别容易掌握其使用和维修技术。
抗电磁干扰和抗振能力强。 抗电磁干扰和抗振能力强。
传感器和显示仪表的结构及原理都非常简单、直观，用户特别容易掌握其使用和维修技术。 更换叶轮和轴承后，仪表系数不变。
更换叶轮和轴承后，仪表系数不变。 流量范围宽，下限流速低。
流量范围宽，下限流速低。 成套流量计对流体总量的计量误差小。
成套流量计对流体总量的计量误差小。 几乎无压力损失，节省动力电耗。
几乎无压力损失，节省动力电耗。 传感器可露天安装，整个传感器可长期淹没在水中使用。
传感器可露天安装，整个传感器可长期淹没在水中使用。 有截止阀的传感器，安装和拆卸时都不须断流。
有截止阀的传感器，安装和拆卸时都不须断流。 水平，竖直，倾斜的管道均可使用。
水平，竖直，倾斜的管道均可使用。 成套流量计的购置，安装和维修费用低。
成套流量计的购置，安装和维修费用低。 基本参数
度 ±5% 、±2.5%
插入式深度 当被测管道内径（DN）≤1050mm时，插入深度为：
H-LWCA：0.5×DN-20mm
LWCB：0.5×DN
公称压力 1.0 MPa
被测液体温度 -20℃~120℃
环境温度 -20 ℃~70 ℃
传感器至显示仪表的距离 可达1000m以上
对直管段长度的要求 传感器上游直管段长度应不小于20DN，下游直管段长度不应小于7DN，以确保测量度。若直管段长度不能满足此要求，可在具备现场标定条件的情况下进行现场标定后，采用现场标定的仪表系数K。

产品概述 　　
H-LWGY系列涡轮流量计是吸取了国内外流量仪表技术经过优化设计，具有结构简单、轻巧、精度高、复现性好、反应灵敏，安装维护使用方便等特点的涡轮流量计，广泛用于测量封闭管道中与不锈钢1Cr18Ni9Ti、2Cr13及刚玉Al2O3、硬质合金不起腐蚀作用，且无纤维、颗粒等杂质，工作温度下运动粘度小于5×10-6m2/s的液体，对于运动粘度大于5×10-6m2/s的液体，可对流量计进行实液标定后使用。若与具有特殊功能的显示仪表配套，还可以进行定量控制、**量等，是流量计量和节能的理想仪表。
产品特点
高精度，一般可达±1%R、±0.5%R，高精度型可达±0.2%R；
重复性好，短期重复性可达0.05%～0.2%，正是由于具有良好的重复性，如经常校准或在线校准可得到很高的精度， 在贸易结算中是**选用的流量计；
输出脉冲频率，适用总量计量及与计算机连接，无零点漂移，抗干扰能力强；
可获得很高的频率（3～4kHz），分辨力强；
范围度款，中大口径可达1:20，为1:10；
结构紧凑轻巧，安装维护方便，流通能力大；
适用高压测量，仪表表体上不必开孔，易制成高压型仪表；
**型传感器类型多，可根据用户特殊需要设计为各类**型传感器，例如低温型、双向型、井下型、混砂**型等;
可制成插入型，适用于大口径测量，压力损失小，价格低，可不断流取出，安装维护方便。
技术参数
执行标准

涡轮流量传感器（JB/T9246-1999）

仪表口径（mm）及连接方式

4、6、10、15、20、25、32、40、50、65、80采用螺纹连接

精度等级

±1%R、±0.5%R、±0.2%R（需特制）

量程比

1:10；1:15；1:20

传感器材质

304不锈钢、316（L）不锈钢等

使用条件

介质温度：-20℃～+120℃ 环境温度：-20℃～+60℃
相对湿度：5%～90% 大气压力：86Kpa～106Kpa

输出功能

脉冲、4～20

通讯输出功能

RS485通讯、HART协议等

工作电源

外电源：+24VDC±15%，纹波≤±5%，适用于4-20输出、脉冲输出、RS485等
内电源：1组3.0V10AH锂电池，电池电压在2.0V～3.0V时均可正常工作。
线接口

基本型：豪斯曼接头或自带三芯线缆；型：内螺纹M20*1.5

等级

ExiaIICT4或ExdIIBT6

防护等级

IP65或更高（可订制）
概述：
H-LGWY涡轮流量计是吸取了国内外流量仪表先进技术经过优化设计，具有结构简单、轻巧、精度高、复现性好、反应灵敏，安装维护使用方便等特点的新一代涡轮流量计，广泛用于测量封闭管道中与不锈钢1Cr18Ni9Ti、2Cr13及刚玉Al2O3、硬质合金不起腐蚀作用，且无纤维、颗粒等杂质，工作温度下运动粘度小于5×10-6m2/s的液体，对于运动粘度大于5×10-6m2/s的液体，可对流量计进行实液标定后使用。若与具有特殊功能的显示仪表配套，还可以进行定量控制、**量等，是流量计量和节能的理想仪表。
产品特点:
1.高品质涡轮，**出常规的量程范围
2.多种变送器，适用于不同应用要求
3.智能化处理*具特色的仪表系数多点非线性修正
4.标准流量校验装置保证产品精度
5.压力测试，产品校验
6.脉冲、两线制4-20DC电流等输出
7.仪表系数、累计流量值掉电保持十年不丢
涡轮流量计产品技术参数:
公称口径：　管道式：DN4～DN200
　　插入式：DN100～DN2000
　　精度等级：　管道式：±0.5级，±1.0级
　　插入式：±1.5级、±2.5级
　　高精度的可达0.2级
　　环境温度：　-20℃～50℃
　　介质温度：　测量液体：-20℃～120℃
　　测量气体：-20℃～80℃
　　大气压力：　86KPa～106KPa
　　公称压力：　1.6 Mpa、2.5Mpa、6.4Mpa、25Mpa
　　等级：　ExdIIBT4
　　连接方式：　螺纹连接、法兰夹装、法兰连接、插入式等
　　直管段要求：气体：上游直管段应≥10DN，下游直管段应≥5DN
　　液体：上游直管段应≥20DN，下游直管段应≥5DN
　　插入式：上游直管段应≥20DS，下游直管段应≥7DS（DS为管道实测内径）
　　显示方式：　
（1）远传显示： 脉冲输出、电流输出(配显示仪表)
（2）现场显示：8位LCD显示累积流量，单位(m3)
　　4位LCD显示瞬时流量，单位(m3/h)、电池电量、频率、流速
（3）温度压力补偿型：
　　A、显示标准瞬时流量及标准累计流量
　　B、显示当前压力、温度、电池电压
　　输出功能：
　　（1）脉冲输出，p-p值由供电电源确定
　　（2）4～20两线制电流输出
　　（3）单位体积脉冲输出及传感器原始脉冲输出
　　（4）带有RS485通迅接口
　　卫生型流量计供电电源：
　　（1）DC5～24V
　　（2）标准型3V锂电池安装于仪表内部可连续使用八年以上
　　（3）温压补偿型3V锂电池安装于仪表内部可连续使用四年以上

涡轮流量计由传感器和转换显示仪组成，传感器采用多叶片的转子感受流体的平均流速，从而推导出流量或总量，转子的转速(或转数)可用机械、磁感应、光电方式检出并由读出装置进行显示和传送记录。涡轮流量计,是速度式流量计中的主要种类,它采用多叶片的转子(涡轮)感受流体平均流速,从而且推导出流量或总量的仪表，一般由传感器和显示仪两部分组成,也可做成整体式。涡轮流量计是一种速度式仪表，它具有精度高，重复性好，结构简单，运动部件少，耐高压，测量范围宽，体积小，重量轻，压力损失小，维修方便等优点，用于封闭管道中测量低粘度流体的体积流量和总量，在石油，化工，冶金，城市管网等行业中具有广泛的使用价值。

传感器结构：

主体、前支撑、涡轮、前置放大器、后支撑、导流器、轴承等组成，前置放大器内设置有磁铁，感应线圈和放大单元，当被测流体经过流量计时，推动涡轮旋转，涡轮周期性地改变磁路的磁阻值，使通过线圈的磁通量发生周期性变化，从而在线圈内感应出脉动，经放大和处理后传送至二次仪表，或就地现场显示，以实现流量积算。涡轮流量计在测量范围内，叶轮的转速与瞬时流量成正比，也即脉冲总量与累计流量成正比。两者的比值称为仪表常数以“K”（次/L）表示。由实际标定得到每台流量计的仪表常数值。将流量计测得的脉冲频率f和脉冲总数N，分别除以该流量计的仪表常数K，便可求得瞬时流量q(L/S)和累积流量Q（L）。

产品特点：

· 高度，一般可达±0.5%R、±1.0%R
· 重复性好，短期重复性可达0.05% - 0.2%
· 结构紧凑轻巧，安装维护方便
· 耐压等级高
· 压力损失小，流通能力强
· 抗震动性能强

食品卫生涡轮流量计吸取了国内外流量仪表先进技术经过优化设计，具有结构简单、轻巧、精度高、复现性好、反应灵敏，安装维护使用方便等特点的新一代涡轮流量计，广泛用于测量封闭管道中与不锈钢1Cr18Ni9Ti、2Cr13及刚玉Al2O3、硬质合金不起腐蚀作用，且无纤维、颗粒等杂质，工作温度下运动粘度小于5×10-6m2/s的液体，对于运动粘度大于5×10-6m2/s的液体，可对流量计进行实液标定后使用。若与具有特殊功能的显示仪表配套，还可以进行定量控制、**量等，是流量计量和节能的理想仪表。

卫生型涡轮流量计是由涡轮传感器与显示器组成，是一种精密流量测量仪表，其与流量积算控制仪配套使用可以对液体加料进行高精度的定量控制，由于其具有结构简单、测量精度高、采用快装式卡箍安装维护使用方便等特点被广泛应用于石油化工、冶金供水、造纸环保、食品等领域。
产品特点
1.传感篇硬质合金轴承止推式，不仅保证精度，并且提高耐磨性能。
2.结构简单、牢固拆装方便。
3.采用快装式结构，方便清洗
4.测量范围宽，下限流速低。
5.压力损失小，重复性好，精度可达0.5％。
6.具有较好的抗电磁干扰和抗震动能力。
二、涡轮流量计产品特点

? 高度，一般可达±1%R、±0.5%R，高精度型可达±0.2%R；

? 重复性好，短期重复性可达0.05%~0.2%,正是由于具有良好的重复性，如经常校准或在线校准可得到较高的度，在贸易结算中是**选用的流量计；

? 输出脉冲频率，适于总量计量及与计算机连接，无零点漂移，抗干扰能力强；

? 可获得很高的频率（3~4kHz），分辨力强；

? 范围度宽，中大口径可达1:20，为1:10；

? 适用高压测量，仪表表体上不必开孔，易制成高压型仪表；

? **型传感器类型多，可根据用户特殊需要设计为各类**型传感器，例如低温型、双向型、井下型、混砂**型等；

? 可制成插入型，适用于大口径测量，压力损失小，价格低，可不断流取出，安装维护方便。

三、涡轮流量计使用
◆ 使用时，应保持被测液体清洁，不含纤维和颗粒等杂质。
◆ 传感器在开始使用时，应先将传感器内缓慢的充满液体，然后再开启出口阀门（阀门应安装在流量计后端），严禁传感器处于无液体状态时受到高速流体的冲击。
◆ 传感器的维护周期一般为半年。检修清洗时，请注意勿损伤测量腔内的零件，特别是叶轮。装配时请看好导向件及叶轮的位置关系。
◆传感器不用时，应清洗内部液体，吹干后且在传感器两端加上防护套，防止尘垢进入，然后置于干燥处保存。（此项非常重要）
◆ 配用的过滤器应定期清洗，不用时应清洗内部的液体，同传感器一样，加防尘套，置于干燥处保存。
◆ 传感器的传输电缆可架空或埋地敷设（埋地时应套上铁管。）
◆ 在传感器安装前，先与显示仪表或示波器接好连线，通电源，用口吹或手拨叶轮，使其快速旋转观察有无显示，当有显示时再安装传感器。若无显示，应检查有关各部分，排除故障。
液体高压智能涡轮流量计特点：结构简单，压力损失小，测量精度高；采用进口轴承，始动流量低，性能可靠、寿命长；有较强抗电磁干扰和振动能力、整机功能强、功耗低；可测量腐蚀性介质，高温、高压介质；可测量微小液体流量至5L/h；有非线性补偿功能的智能液晶显示器；仪表系数可在线设置并在LCD屏显示；采用EEPROM对累积流量和仪表系数保护可达十年。


技术参数

公称口径：DN4～DN200
精度等级：±0.5％、±1％
连接方式：螺纹连接、法兰夹装、法兰连接等
介质温度：-20℃～120℃ 120℃ ～200℃
公称压力：1.6Mpa～6.3 Mpa（＞6.3 Mpa）
显示方式：脉冲输出、4－20标准
7位LCD显示累积和瞬时流量

标志：ExibⅡCT4
供电电源：5～24VDC、24VDC
3V锂电池可连续使用八年以上

涡轮流量计（以下简称TUF）是叶轮式流量（流速）计的主要品种，叶轮式流量计还有风速计、水表等。TUF由传感器和转换显示仪组成，传感器采用多叶片的转子感受流体的平均流速，从而推导出流量或总量。转子的转速（或转数）可用机械、磁感应、光电方式检出并由读出装置进行显示和传送记录。据称美国早在6年即发布过个TUF**，1914年的**认为TUF的流量与频率有关。美国的台TUF是在1938年开发的，它用于飞机上燃油的流量测量，只是直至二战后因喷气发动机和液体喷气燃料急需一种高精度、快速响应的流量计才使它获得真正的工业应用。如今，它已在石油、化工、科研、*、计量各部门中获得广泛应用。
流量计中TUF、容积式流量计和科氏质量流量计是三类重复性、度的产品，而TUF又具有自己的特点，如结构简单、加工零部件少、重量轻、维修方便、流通能力大和可适应高参数等，是其他两类流量计是难以达到的。
HLWGY系列涡轮流量计是吸取了国内外流量仪表先进技术经过优化设计，具有结构简单、轻巧、精度高、复现性好、反应灵敏，安装维护使用方便等特点的新一代涡轮流量计，广泛用于测量封闭管道中与不锈钢1Cr18Ni9Ti、2Cr13及刚玉Al2O3、硬质合金不起腐蚀作用，且无纤维、颗粒等杂质，工作温度下运动粘度小于5×10-6m2/s的液体，对于运动粘度大于5×10-6m2/s的液体，可对流量计进行实液标定后使用。若与具有特殊功能的显示仪表配套，还可以进行定量控制、**量等，是流量计量和节能的理想仪表。

二、工作原理
当被测流体流过传感器时，在流体作用下，叶轮受力旋转，其转速与管道平均流速成正比，叶轮的转动周期地改变磁电转换器的磁阻值。检测线圈中的磁通随之发生周期性变化，产生周期性的感应电势，即电脉冲，经放大器放大后，送至显示仪表显示。
涡轮流量计的流量方程可分为两种：实用流量方程和理论流量方程。

（1） 实用流量方程
qv=f/K 公式1
qm=qvρ 公式2
式中 qv, qm ……分别为体积流量，m3/s，质量流量，kg/s;
f ……流量计输出的频率，Hz;
K ……流量计的仪表系数，P/m3。
流量计的系数与流量（或管道雷诺数）的关系曲线如图2所示。由图可见，仪表系数可分为二段，即线性段和非线性段。线性段约为其工作段的三分之二，其特性与传感器结构尺寸及流体粘性有关。在非线性段，特性受轴承摩擦力，流体粘性阻力影响较大。当流量低于传感器流量下**，仪表系数随着流量迅速变化。压力损失与流量近似为平方关系。当流量**过流量上**要注意防止空穴现象。结构相似的TUF特性曲线的形状是相似的，它仅在系统误差水平方面有所不同。
传感器的仪表系数由流量校验装置校验得出，它完全不问传感器内部流体机理，把传感器作为一个黑匣子，根据输入（流量）和输出（频率脉冲）确定其转换系数，它便于实际应用。但要注意，此转换系数（仪表系数）是有条件的，其校验条件是参考条件，如果使用时偏离此条件系数将发生变化，变化的情况视传感器类型，管道安装条件和流体物性参数的情况而定。
（2） 理论流量方程
根据动量矩定理可以列出叶轮的运动方程
公式3
式中 J： 叶轮的惯性矩；
dw/dt： 叶轮的旋转加速度；
M1： 流体的驱动力拒；
M2： 粘性阻力矩；
M3： 轴承摩擦阻力矩；
M4： 磁阻力矩。
当叶轮以恒速旋转时， 0，则M1=M2+M3+M4。经理论分析与实验验证可得
公式4
式中 n： 叶轮转速；
qv： 体积流量；
A： 与流体物性（密度、粘度等），叶轮结构参数（叶片倾角、叶轮直径、
流道截面积等）有关的系数；
B： 与叶片**隙，流体流速分布有关的系数；
C： 与摩擦力矩有关的系数。
国内外学者提出许多理论流量方程，它们适用于各种传感器结构及流体工作条件。至今涡轮仪表特性的水动力学特性仍旧不很清楚，它与流体物性及流动特性有复杂的关系。比如当流场有旋涡和非对称速度分布时水动力学特性就非常复杂。不能用理论式推导仪表系数，仪表系数仍需由实流校验确定。但是理论流量方程有巨大的实用意义，它可用于指导传感器结构参数设计及现场使用条件变化时仪表系数变化规律的预测和估算。

三、产品特点
1. 高度，一般可达±1%R、±0.5%R，高精度型可达±0.2%R；
2. 重复性好，短期重复性可达0.05%~0.2%,正是由于具有良好的重复性，如经常校准或在线校准可得到较高的度，在贸易结算中是**选用的流量计；
3. 输出脉冲频率，适于总量计量及与计算机连接，无零点漂移，抗干扰能力强；
4. 可获得很高的频率（3~4kHz），分辨力强；
5. 范围度宽，中大口径可达1:20，为1:10；
6. 结构紧凑轻巧，安装维护方便，流通能力大；
7. 适用高压测量，仪表表体上不必开孔，易制成高压型仪表；
8. **型传感器类型多，可根据用户特殊需要设计为各类**型传感器，例如低温型、双向型、井下型、混砂**型等；
9. 可制成插入型，适用于大口径测量，压力损失小，价格低，可不断流取出，安装维护方便。