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渦輪流量計(jì)的工作原理與結(jié)構(gòu)

時(shí)間:2009/7/2閱讀:1146
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渦輪流量計(jì)的工作原理與結(jié)構(gòu)

    1.渦輪流量計(jì)的工作原理

渦輪流量計(jì)的原理示意圖如圖3—1所示.在管道中心安放一個(gè)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(dòng)力矩,使渦輪克服摩擦力矩和流體阻力矩而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn).在一定的流量范圍內(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(huì)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入前置放大器,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.

    渦輪流量計(jì)總體原理框用見圖3—2所示.

    2.渦輪流量計(jì)的構(gòu)造

    流體從機(jī)殼的進(jìn)口流入.通過支架將一對袖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.

    下面介紹主要部件.

    (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,224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?。?/font>

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P1—12;葉片與內(nèi)殼間的間隙為05—1mm

    (2)軸承

    渦輪的軸承一般采用滑動(dòng)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(huì)對渦輪產(chǎn)生一個(gè)軸向推力,使鈾承的摩擦轉(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3—3所示.由于渦輪處直徑DH略小于前后支架處直徑Ds,所以,在渦輪段流通截而擴(kuò)大,流速降低,使流體靜壓上升 P,這個(gè) P的靜壓將起到抵消部分軸向推力的作用.

33   水力平衡原理示意圖

(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—4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)流體通過使諷輪旋轉(zhuǎn)的,葉片在*磁鋼正下方時(shí)磁阻zui小,兩葉片空隙在磁鋼下方時(shí)磁阻zui大,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,送入放大整形電路,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

                      K=                               31

式中  f――渦輪流量計(jì)輸出脈沖頻率;

      qv——通過流量計(jì)的流量.

該比例系數(shù)亦稱為渦輪流量計(jì)的儀表系數(shù)。

34  渦輪流量計(jì)前置放大器原理圖

(4)信號接收與顯示

    信號接收與顯示器內(nèi)系數(shù)校正器、加法器和頻電轉(zhuǎn)換器等組成,其作用是將從前置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.

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