管道式涡轮流量计概述

涡轮流量计是速度式流量仪表中的一种，也叫叶轮式流量计，以动量矩守恒原理为基础。

涡轮流量计的结构见图，流体在管道中流动时冲击涡轮叶片，使涡轮旋转，涡轮的旋转速度随流量的变化而变化，*后从涡轮的转数求算出流量值，在二次仪表上进行计数和显示，可反映出瞬时流量和累积流量（或称总量），也可转换成标准信号进行远传。此外，传感器输出的脉冲频率信号可以单独与计算机配套使用，由计算机代替流量显示仪表实现密度或温度、压力补偿，显示流体体积流量或质量流量。是目前流量仪表中比较成熟的高准确度仪表之一。

管道式涡轮流量计部件组成

通常涡轮流量计由整流器、仪表管段、传感器和前置放大器构成。

整流器是为了消除或减少流动中的漩涡流、偏心流等各种非轴对称流和脉动流而设置于流量计前端管道中的装置。

仪表管段是指包括整流器、上下游直管段以及流量计在内的配管部分。

传感器是把转子的转动转换成电信号的装置。通常把涡轮流量计中感知流体流速的涡轮及其组合（包括前后导流架、轴承、壳体及前置放大器）统称为涡轮流量传感器。

前置放大器是为了传送传感器的电信号而对其进行放大、整形，从而得到输出信号的装置。将输出信号的信号处理、转换部分称为二次仪表或显示仪表。

管道式涡轮流量计工作原理

流体通过传感器壳体时，由于叶轮的叶片与流向有一定的角度，流体的冲力使叶片具有转动力矩，克服摩擦力矩和流体阻力之后叶片旋转，在力矩平衡后转速稳定，在一定的条件下，转速与流速成正比，由于叶片有导磁性，它处于信号检测器（由永久磁钢和线圈组成）的磁场中，旋转的叶片切割磁力线，周期性的改变着线圈的磁通量，从而使线圈两端感应出电脉冲信号，此信号经过放大器的放大整形，形成有一定幅度的连续的矩形脉冲波，可传至显示仪表，显示出流体的瞬时流量或累积流量。

在一定的流量范围内，脉冲频率 f 与流经传感器的流体的瞬时流量 Q 成正比，流量方程为： 

式中 qv —— 流体的瞬时流量（工作状态下）m3/h ；

f —— 脉冲频率，Hz； 

K —— 传感器的仪表系数 m-3 ，由校验单给出。 

每台传感器的仪表系数由我公司填写在检定**中，K 值设入配套的显示仪表中，便可显示出瞬时流量和累积总量。

管道式涡轮流量计产品特点与材质

本公司产品的各项零部件均采用高精度的数控机床加工成型，具有一致性好，产品质量稳定，各项指标均优于同类国标要求。

传感器阀体采用国标 304 不锈钢制作，法兰采用 HG20593-2009、PN16 标准；

前后导向支架选用 304 不锈钢精密铸造成型，表面光洁度高，对流体通过时阻力小，与阀体紧密配合，在大流量通过时无噪声。

轴承选用高品质硬质合金轴承，耐磨蚀、耐腐蚀、寿命高。

叶轮选用高导磁不锈钢材料，整体式设计，经过高精密加工中心的一道道精雕细琢，品质优良，从而保证了整机的性能要求。

二次仪表选用国内知名厂家的产品，以确保整机在使用中的稳定性和精准性。

管道式涡轮流量计适用场合

我公司研制生产的 LWGY 型涡轮流量计是在吸收国内外流量仪表的先进技术并结合实际使用情况加以优化设计而成的新一代涡轮流量计，广泛应用于测量封闭管道中与不锈钢 1Cr18Ni9Ti、2Gr13、刚玉 Al2O3和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，还可以实现定量控制、超量报警等功能，是流量计量和节能的理想仪表。与相应的流量积算仪表、现场显示表等配套可用于测量液体的流量和总量。它被广泛用于石油、化工、冶金、科研、国防、计量等领域的计量、控制系统。

如用户需用特殊形式的传感器，可协商订货，需防爆型传感器时，在订货中加以说明。

管道式涡轮流量计规格代号与仪表参数

1 规格代号的表示方法 

LWGY 型涡轮流量传感器型号和规格代号表：

2 仪表参数 

传感器的公称通径、流量范围、流体温度、公称压力、环境温度、相对湿度、*大压力损失表：

管道式涡轮流量计产品特点

本公司生产的涡轮流量计主要有以下特点： 

1 优点

①准确度高。涡轮流量计的测量精度一般为±0.25%R～±0.5%R，高精度型可达±0.15%R。在线性流量范围内，即使流量有所变化也不会降低累积准确度。

②测量范围宽。*大和*小线性流量比通常为 6:1～10:1，有的大口径流量计甚至可达 40:1，故适宜流量大幅度变化的场合。

③重复性好。短期重复性可达 0.05%～0.2%，由于具有良好的重复性，因此在贸易结算中是优先选用的流量计。

④压力损失小。流通能力大（同样口径可通过的流量大）。

⑤耐高压。由于外形简单并且采用磁电感应结构，仪表壳体上无需开孔，容易实现耐高压设计，可用于高压液流的测量。

⑥数字信号输出。传感器输出的是与流量成正比的脉冲频率信号（即数字信号），易于远传，因此适用于总量及瞬时流量的计量与控制，信号的抗干扰能力也较强。获得的信号频率高，信号分辨率强。

⑦安装维修方便。结构简单轻巧，安装维护方便。因为无滞留部分，内部清洗简单。如发生故障，并不影响管道内流体的输送。

⑧适用范围广。基本上为圆筒形设计，容易适应高温、高压的要求和低温流体的测量；

⑨耐腐蚀。传感器采用国标不锈钢抗腐蚀材料制作，耐腐蚀性能好。

2 局限性

①不能长期保持校准特性，需定期校验。对于贸易储运等有高准确度测量要求的，*好配备现场校验设备，可定期校验以保持其特性。

②不太适宜高黏度型介质。对黏度变化反应敏感。介质黏度增大使流量计测量下限值提高，范围度缩小，线性度变差。

③仪表受来流流速分布畸变和旋转流影响较大，传感器上下游所需直管段较长，如安装空间受限制，可加装流动调制器（整流器）以缩短直管段长度。

④对被测介质清洁度要求较高。

管道式涡轮流量计外形尺寸参数

管道式涡轮流量计安装方法

涡轮流量传感器的安装布置简图如图。

涡轮流量计在出厂时将流量传感器、检测部件、流量显示仪表等组件分开包装，在现场安装的步骤如下：

①检查传感器、检测部件、流量显示仪表的出厂编号（或仪表系数）是否一致，切不可将不同出厂编号（或仪表系数）的组件混合安装，以免影响测量准确度。

②按安装要求将传感器组件装在管路上。

③用螺纹连接方式将检测部件固定在传感器组件上。

④在传感器壳体上安装流量显示仪表组件（整体安装），或将流量显示仪表安装在传感器附件的管路上。

管道式涡轮流量计的安装

1.在安装涡轮流量传感器时，必须保证满管安装，即管道中充满流体。否则流量测量会受到影响，导致测量误差。水平安装时如图示意安装，垂直时如图示意安装。

2.若流量传感器安装位置位于管线的低点，为防止流体中杂质沉淀滞留，应在其后的管线安装排放阀，定期排放沉淀杂质。

3.流量计一般水平安装，要垂直安装时需在订货时说明。

4.流量传感器不应装在水平管线的*高点，以免管线内聚集的气体（如停流时混入空气）停留在流量传感器处不易排出而影响测量。正确安装参见图的方式。

5.传感器的安装方式根据规格不同，采用螺纹或者法兰安装。严禁在流量计壳体上进行焊接。焊接时必须将流量计拆离管线。

6.安装流量计前应将管道内的杂物、焊渣、粉尘清理干净。

7.在需要连续运行不能停流的场合，为了检修时不致影响流体的正常输送，建议在流量传感器的安装处，按图设置旁通管路和可靠的截止阀，测量时应保证旁通管路无泄漏。

8.流量计安装时，其上、下游应根据使用说明书的要求配置相应长度的直管段。传感器上游端至少有 20 倍公称通径长度的直管段，下游端应不少于 5 倍公称通径长度的直管段。

9.为保证流量计的使用寿命，必须安装过滤器。对于不能停流的，应并联安装两套过滤器，轮流清除杂质，或选用自动清洗型过滤器。

10.安装时注意流体方向，不得反向安装。

11.需要安装流量调节阀的场合，调节阀应安装在流量计的下游处，以减少来自上游的流量干扰，利于流量的调节稳定。上游侧的截止阀测量时应全开，且这些阀门都不得产生振动和向外泄漏。压力表可装在上下游进出口处，温度计应装在下游 5DN 处。对于可能产生逆向流的管线应加装止回阀以防止流体反向流动。

12.流量传感器露天安装时，请做好遮阳和防雨淋措施。

13.流量计外壳设有接地端子，应可靠接地，但不得与强电系统地线共用。

14.现场安装、维护必须遵守“有爆炸性气体时勿开盖”的警告语，并在开盖前关掉外电源。

15.拆装流量计时，对磁感应部分不能碰撞。

16.投入运行前先进行仪表系数的设定。仔细检查，确保仪表接线无误，接地良好，方可送电。

17.涡轮流量计所安装的管道不得对其施加任何应力。

18.进行管道耐压试验时，涡轮流量计不得安装在管道上。

19.流量计显示仪表应可以转动一定角度。

管道式涡轮流量计连接管道的安装

流量计连接管道的安装情况对流量计的测量准确度影响很大。

安装配管的要求：

①流速分布不均和管内二次流的存在是影响涡轮流量计测量准确度的重要因素。涡轮流量计对上、下游直管段有一定要求。在工业测量上，一般要求上游 20D，下游 5D 的直管长度。为消除二次流动，*好在上游端加装整流器。这样可使流量计的测量准确度达到标定时的准确度等级。

②保证通过流量计的液体是单相流，即不能混有空气或者蒸气，如有则需加装消气器。对于易气化的液体，在流量计下游必须保证一定背压。该背压的大小可取*大流量下流量传感器压降的二倍加上*高温度下被测液体蒸气压的 1.2 倍。

③管道内安装过滤器保证流体的清洁。

④消气器和过滤器的消气口和排污口要通向安全的场所。

⑤与流量计相连接的前后管道的内径应与流量计口径一致。管道和流量计连接处不许有凸出物伸入管道内,以免改变通道截面和流量计进口流场分布，并要求管道中心河流量计中心一致。流量计上游直管段长度 L 与管道内径 D 的比值应满足式 6-1 的要求：

式中

K—漩涡速度比，取决于流量计上游局部阻流件的类型；

f—管道内壁摩擦系数，流动处于紊流状态时一般可取 0.0175。

K 值与上游直管段长度见表 6-1：

若上游局部阻流件状况不明确，一般推荐上游直管段长度应不小于 20D，下游直管段长度不小于5D。当上游直管段不能满足要求时，应在流量计和阻流件之间安装流动调整器。

管道式涡轮流量计的使用

涡轮流量计*适合用于测量洁净的、低黏度的单相流体，如水、轻油、石油溶剂、酸、碱、液氧、液 氮、液氢等相关液体。请按以下要求正确使用涡轮流量计以延长使用寿命，降低维护费用。

1、使用前请检查所用流量计的流量范围与实际工作的流量范围是否吻合。即使用时的*小流量不得低于该口径允许测量的*小流量，使用时的*大流量不得高于该口径允许测量的*大流量。从测量准确度和使用寿命两方面考虑，一般认为在断续使用的情况下（日运行 8 小时以下），按实际使用时的*大流量的 1.3 倍选择传感器口径；连续使用的场合（日均大于 8 小时），按实际使用时的*大流量的 1.4 倍选择传感器口径；在恶劣工况条件下使用（如易汽化的液体、含微小颗粒的液体等），则使用时的*大流量应该为该口径允测*大流量的 40%。如果传感器口径与流程管道通径不一致时，则应以异径接管和等径直管改装管道。

一般情况下，传感器流量范围下限附近误差稍大，通常将实际*小流量的 0.8 倍作为选用传感器流量范围下限值，并保证有一定的余量。

2、使用前应检查涡轮流量计上游管道内是否清洁，特别要注意管道内的异物，如焊渣等。

3、涡轮流量计投入运行时，对未安装旁路管道的流量传感器，应先以中等开度开启流量计上游阀，然后缓慢开启下游阀。以较小的流量运行一段时间（约 10 分钟），然后全开上游阀，再开大下游阀开度，调节到所需正常流量。

4、对于安装了旁通管路的流量计，先全开旁通管路阀门，先以中等开度开启流量计上游阀，再缓慢开启下游阀，关小旁通阀开度，使仪表以较小的流量运行一段时间。然后全开上游阀，全关旁路阀（必须保证旁路阀无泄漏），*后调节下游阀开度到所需的流量。

5、对于低温和高温流体，在流通前要排净管道中的水分，流通时先以很小流量运行 15 分钟，再逐渐上升到正常流量。停流时也要缓慢进行，使管道温度和环境温度逐渐接近。

6、启闭阀门应尽可能平缓，如采用自动控制阀门的启闭，*好采用“两段开启，两段关闭”的方式，以防止流体突然冲击叶轮甚至发生水锤现象损坏叶轮。

7、当管道压力不高时，应检查流量计下游压力。一般在投入运行初期，观察*大流量时流量计下游的压力是否大于 Pmin，以防止产生气穴。其中：

Pmin = 2△P+1.25Pv

式中

△P—流量计*大流量时的压力损失；

Pv—被测流体*高使用温度时的蒸气压。

8、正确使用流量计的仪表系数。涡轮流量计的仪表系数 K 由我公司填写在给客户的合格证上，谨防丢失。涡轮流量计长期使用后因轴承磨损等原因，仪表系数 K 会发生变化，应定期现场或离线检定。若测量误差超过范围，应及时调换传感器，并按新的仪表系数重新设定显示仪表。

9、要定期清扫管线，清管时所有流体的流向、流量、压力、温度等均应符合涡轮流量计的规定。

10、选型应在规定的流量范围内，防止超速运行，以获得理想的准确度和保证正常使用寿命。禁止超流量长时间运转，否则会损坏机芯。

11、流量计在运行时不允许打开后盖或更动内部有关参数，不得随意松开流量计的固定部分，否则会影响流量计的正常运行。如要打开后盖，请在开盖前关掉外电源。

12、保证过滤器的通畅。过滤器若被杂物堵塞，流量计入口、出口处的压力表读数差将增大，需及时清除，不然堵塞会严重降低流量。定期排放消气器中从液体逸出的气体。流量计从管道上拆下暂时不用时，应用轻质油清洗干净，并在两端加盖防护，以防锈蚀或杂质进入仪表内部。

13、在多雨雪季节，应对流量计的显示仪表进行保护。

14、定期检查维护流量计和其外接辅助设备，一旦发现异常及时采取措施排除，以保证整套仪表正常工作。

15、应加强对现场操作人员的技能培训，降低人为对流量计的损坏。