在各种流量计中涡轮流量计、容积式流量计和科氏质量流量计是三类重复性、精确度最佳的产品,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(同样口径可通过的流量大)和可适应高参数(高温、高压和低温)等。至今,这类流量计产品可达技术参数:口径4-750mm,压力达250MPa,温度为-240-700℃,像这样的技术参数其他两类流量计则是难以达到的。
第二节 工作原理
涡轮流量计传感器结构图,由图可见,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,即电脉冲信号,经放大器放大后,送至显示仪表显示。
涡轮流量计的实用流量方程为
qv=f/K (7.1)
qm=qvρ (7.2)
式中 qv,qm-分别为体积流量,m3/s,
质量流量,kg/s;
f-流量计输出信号的频率,Hz;
1) 涡轮流量计高精确度,对于液体一般为±0.25%R-±0.5%R,高精度型可达±0.15%R;而介质为气体,一般为±1%R-±1.5%R,特殊专用型为±0.5%R-±1%R。在所有流量计中,它属于最精确的。
2) 涡轮流量计重复性好,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极高的精确度,在贸易结算中是优先选用的流量计。
3) 涡轮流量计输出脉冲频率信号,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) 可获得很高的频率信号(3-4kHz),信号分辨力强。
5) 涡轮流量计范围度宽,中大口径可达40:1-10:1,小口径为6:1或5:1。
6) 涡轮流量计结构紧凑轻巧,安装维护方便,流通能力大。
7) 涡轮流量计适用高压测量,仪表表体上不必开孔,易制成高压型仪表。
8) 涡轮流量计专用型传感器类型多,可根据用户特殊需要设计为各类专用型传感器,例如低温型、双向型、井下型、混砂专用型等。
9) 涡轮流量计可制成插入型,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。
10) 涡轮流量计难以长期保持校准特性,需要定期校验。对于无润滑性的液体,液体中含有悬浮物或磨蚀性,造成轴承磨损及卡住等问题,限制了其适用范围,采用耐磨硬质合金轴和轴承后情况有所改进。对于贸易储运和高精度测量要求的,最好配备现场校验设备,可定期校准以保持其特性。
11) 涡轮流量计一般液体涡轮流量计不适用于较高粘度介质(高粘度型除外),随着粘度的增大,流量计测量下线值提高,范围度缩小,线性度变差。
12) 涡轮流量计流体物性(密度、粘度)对仪表特性有较大影响。气体流量计易受密度影响,而液体流量计对粘度变化反应敏感。由于密度和粘度与温度、压力关系密切,在现场温度、压力波动是难免的,要根据它们对精确度影响的程度采取补偿措施,才能保持高的计量精度。