1、添加劑流量計(jì)的工作原理

添加劑流量計(jì)的工作原理圖見圖1。在管道中心安放一個渦輪,兩端由軸承支撐,當(dāng)流體通過管道時(shí),沖擊渦輪葉片,對渦輪產(chǎn)生驅(qū)動力矩,使渦輪克服摩攘力矩和流體阻力矩而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。在一定的流t范圍內(nèi),對一定的流體介質(zhì)粘度,渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度與流體流速成正比.由此,流體流速可通過渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度得到,從而可以計(jì)算得到通過管道的流體流量。

渦輪的轉(zhuǎn)速通過裝在機(jī)殼外的傳感線圈來檢測。當(dāng)渦輪葉片切割由殼體內(nèi)磁鋼產(chǎn)生的磁力線時(shí),就會引起傳感線圈中的磁通變化。傳感線圈將檢測到的磁通周期變化信號送人前置放大器,對信號進(jìn)行放大、整形,產(chǎn)生與流速成正比的脈沖信號,送入單位換算與流量積算電路得到并顯示累積流量值;同時(shí)亦將脈沖信號送入頻率電流轉(zhuǎn)換電路,將脈沖信號轉(zhuǎn)換成模擬電流量,進(jìn)而指示瞬時(shí)流量值

2、添加劑流量計(jì)的構(gòu)造

由于流量是一個動態(tài)量,所以流量測量是一項(xiàng)復(fù)雜的技術(shù)。

流體從機(jī)殼的進(jìn)口流人,通過支架將一對軸承固定在管中心軸線上,渦輪安裝在軸承上。在渦輪上下游的支架上裝有呈輻射形的整流板,以對流體起導(dǎo)向作用,以避免流體自旋而改變對渦輪葉片的作用角度。在渦輪上方機(jī)殼外部裝有傳感線圈,接收磁通變化信號。

2.1渦輪

渦輪由導(dǎo)磁不銹鋼材料制成,裝有螺旋狀葉片。葉片數(shù)量根據(jù)直徑變化而不同,2~24片不等。

為了使渦輪對流速有很好的響應(yīng),要求質(zhì)量盡可能小。

對渦輪葉片結(jié)構(gòu)參數(shù)的一般要求為:

葉片傾角10°~15°(氣體)，30°~45°(液體)；

葉片重疊度P為1~1.2；

葉片與內(nèi)殼間的間隙為0.5~1mm。

2.2軸承

渦輪的軸承一般采用滑動配合的硬質(zhì)合金軸承,要求耐磨性能好。

由于流體通過渦輪時(shí)會對渦輪產(chǎn)生一個軸向推力,使軸承的摩擦轉(zhuǎn)矩增大,加速鈾承磨損,為了消除軸向力,需在結(jié)構(gòu)上采取水力平衡措施,這方

法的原理見圖2所示。由于渦輪處直徑DH略小于前后支架處直徑Ds,所以,在渦輪段流通截面擴(kuò)大,流速降低,使流體靜壓上升△P,這個△P的靜壓將起到抵消部分軸向推力的作用。

2.3前置放大器

前置放大器由磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器與放大整形電路兩部分組成,示意圖見圖3所示。

磁電轉(zhuǎn)換器國內(nèi)一般采用磁阻式,它由磁鋼及外部纏繞的感應(yīng)線圈組成。當(dāng)流體通過使葉輪旋轉(zhuǎn)的,葉片在磁鋼正下方時(shí)磁阻最小;兩葉

片空隙在磁鋼下方時(shí)磁阻,渦輪旅轉(zhuǎn),不斷地改變磁路的磁通量,使線圈中產(chǎn)生變化的感應(yīng)電勢,送人放大整形電路,變成脈沖信號。

輸出脈沖的頻率與通過流量計(jì)的流量成正比,

其比例系數(shù)K為K=f/qv式中f為添加劑流量計(jì)輸出脈沖頻率；qv為通過流量計(jì)的流量。

該比例系數(shù)亦稱為添加劑流量計(jì)的儀表系數(shù)。

2.4信號接收與顯示

信號接收與顯示器內(nèi)系數(shù)校正器、加法器和頻率轉(zhuǎn)換器等組成,其作用是將從前里放大器送來的脈沖信號變換成累積流量和瞬時(shí)流量并顯示。

3、添加劑流量計(jì)的特點(diǎn)

3.1準(zhǔn)確度高

添加劑流量計(jì)的準(zhǔn)確度在0.5%~0.1%左右。

在線性流量范圍內(nèi),即使流量發(fā)生變化,累積流量準(zhǔn)確度也不會降低。并且在短時(shí)間內(nèi),添加劑流量計(jì)的再現(xiàn)性可達(dá)0.05%。

3.2量程比寬

添加劑流量計(jì)的量程比可達(dá)8~10。在同樣口徑下,添加劑流量計(jì)的流量值大于很多其它流量計(jì)。

3.3適應(yīng)性強(qiáng)

添加劑流量計(jì)可以做成封閉結(jié)構(gòu),其轉(zhuǎn)速信號是非接觸測量,所以容易實(shí)現(xiàn)耐高壓設(shè)計(jì)。

如果流量計(jì)的渦輪和軸承選擇耐高溫、熱膨脹系數(shù)小的材料,就可以在較寬的溫度范圍內(nèi)使用。

這時(shí),應(yīng)注意對它的儀表系數(shù)進(jìn)行修正(主要是其流通截面的變化):

K=Ko〔1-(R+ZH)(t-to)〕

式中K,KO為使用時(shí)和校驗(yàn)時(shí)的儀表系數(shù);

t,t0為使用時(shí)和校驗(yàn)時(shí)的流體溫度;

R,H分別為渦輪和機(jī)殼的材料膨脹系數(shù)。

3.4數(shù)字信號輸出

添加劑流量計(jì)輸出為與流量成正比的脈沖數(shù)字信號。它具有在傳輸過程中準(zhǔn)確度不降低、易于累積、易于送入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。

4、添加劑流量計(jì)的安裝使用

要想充分發(fā)揮添加劑流量計(jì)的特點(diǎn),在流量計(jì)的安裝使用上還必須在以下幾方面加以充分注意。

4.1被側(cè)介質(zhì)

從被側(cè)流體來說,包括氣體、液體和混合流體,是三種具有不同物理特性的流體。

從測量流體流量條件來說,也是多種多樣的,如測量時(shí)溫度可以從高溫到極低溫,測量時(shí)的壓力可以從高壓到低壓。被測流量的大小可以從徽小流量到大流量。被測流體的流動狀態(tài)可以是層流、紊流等等。此外,就液體而言,還存在粘度大小不同等情況。

添加劑流量計(jì)所測得的液體,一般是低粘度的(一般應(yīng)小于15×10-6m2/s)、低腐蝕性的液體。

雖然目前已經(jīng)有用于各種介質(zhì)測量的添加劑流量計(jì),但對高溫、高粘度、強(qiáng)腐蝕介質(zhì)的測量仍需仔細(xì)考慮,采取相應(yīng)的措施.當(dāng)介質(zhì)粘度v大于15×10-6m2/s時(shí),流量計(jì)的儀表系數(shù)必須進(jìn)行液體標(biāo)定,否則會產(chǎn)生較大的誤差。

汽-液兩相流、氣-固兩相流、濃-固兩相流均不能用添加劑流量計(jì)進(jìn)行測量。

4.2安裝配管要求

流量計(jì)的安裝情況對流量計(jì)的測量準(zhǔn)確度影響很大。

流速分布不均和管內(nèi)二次流的存在是影響添加劑流量計(jì)測量準(zhǔn)確度的重要因紊。所以,添加劑流量計(jì)對上、下游直管段有一定要求.對于工業(yè)測量,一般要求上游20D,下游5D的直管長度。為消除二次流動,在上游端加裝整流器。若上游端能保證有20D左右的直管段,并加裝整流器,可使流量計(jì)的測量準(zhǔn)確度達(dá)到標(biāo)定時(shí)的準(zhǔn)確度等級閉。

添加劑流量計(jì)對流體的清沽度有較高要求,在流量計(jì)前須安裝過濾器來保證流體的清潔。過濾器可采用漏斗型的,其本身清潔度,可側(cè)其兩端的差壓變化得到。

4.3信號輸出線

為了保證顯示儀表對渦輪傳感器翰出的脈沖信號有足夠的靈敏度,就要提高信噪比。為此,在安裝時(shí)應(yīng)防止各種電干擾現(xiàn)象,即電磁感應(yīng),靜電及電容藕合。所以,在配置信號傳輸線時(shí),必須注意如下幾點(diǎn):

1)限制信號線的長度。信號線的長度為,L=dV;其中,V為在最小流量時(shí)傳感線圈的輸出電壓有效值,mV;d為系數(shù),耐m/mV,其值可取:V<1000mV時(shí),d=1.0;1000mV5000mV時(shí),d=2.0。

2)信號傳輸線應(yīng)采用屏蔽電纜,以防來自外部的感應(yīng)噪聲。要求傳輸電纜在顯示儀表端屏蔽接地。傳輸電纜不能靠近強(qiáng)電磁設(shè)備,不允許與動力線乎行布置。

4.4運(yùn)轉(zhuǎn)雄護(hù)

1)當(dāng)添加劑流量計(jì)的管道需要清洗時(shí),必須開旁路,清洗液體不能通過流量計(jì)。

2)管道系統(tǒng)啟動時(shí)必須先開旁路,以防止流速突然增加,引起渦輪轉(zhuǎn)速過大而損壞。

3)添加劑流量計(jì)軸承應(yīng)定期更換,一般可根據(jù)小流量特性變化來觀察其軸承的磨損情況。