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公司基本資料信息
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一、概述
渦輪流量計(以下簡稱TUF)是葉輪式流量 (流速)計的主要品種,葉輪式流量計還有風(fēng)速計、 水表等。TUF由傳感器和轉(zhuǎn)換顯示儀組成,傳感器采用多葉片的轉(zhuǎn)子感受流體的平均流速,從而推導(dǎo)出流量或總量。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 (或轉(zhuǎn)數(shù))可用機械、磁感應(yīng)、光電方式檢出并由讀出裝置進(jìn)行顯示和傳送記錄。據(jù)稱美國早在1886 年即發(fā)布過個TUF ,1914 年的認(rèn)為TUF 的流量與頻率有關(guān)。 美國的臺 TUF 是在 1938 年開發(fā)的,它用于飛機上燃油的流量測量,只是直至二戰(zhàn)后因噴氣發(fā)動機和液體噴氣燃料急需一種高精度、快速響應(yīng)的流量計才使它獲得真正的工業(yè)應(yīng)用。如今,它已在石油、化工、科研、國防、計量各部門中獲得廣泛應(yīng)用。
流量計中TUF、容積式流量計和科氏質(zhì)量流量計是三類重復(fù)性、精確度的產(chǎn)品,而TUF 又具有自己的特點,如結(jié)構(gòu)簡單、加工零部件少、重量輕、維修方便、流通能力大和可適應(yīng)高參數(shù)等,是其他兩類流量計是難以達(dá)到的。
HTYBLWGY系列渦輪流量計是吸取了國內(nèi)外流量儀表先進(jìn)技術(shù)經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計,具有結(jié)構(gòu)簡單、輕巧、精度高、復(fù)現(xiàn)性好、反應(yīng)靈敏,安裝維護使用方便等特點的新一代渦輪流量計,廣泛用于測量封閉管道中與不銹鋼 1Cr18Ni9Ti、2Cr13 及剛玉Al 2O3 、硬質(zhì)合金不起腐蝕作用,且無纖維、顆粒等雜質(zhì),工作溫度下運動粘度小于 5×10-6m2 /s 的液體,對于運動粘度大于5×10-6m2 /s的液體,可對流量計進(jìn)行實液標(biāo)定后使用。若與具有特殊功能的顯示儀表配套,還可以進(jìn)行定量控制、超量報警等,是流量計量和節(jié)能的理想儀表。
二、工作原理
如圖所示為渦輪流量傳感器結(jié)構(gòu)簡圖,由圖可見,當(dāng)被測流體流過傳感器時,在流體作用下,葉輪受力旋轉(zhuǎn),其轉(zhuǎn)速與管道平均流速成正比,葉輪的轉(zhuǎn)動周期地改變磁電轉(zhuǎn)換器的磁阻值。檢測線圈中的磁通隨之發(fā)生周期性變化,產(chǎn)生周期性的感應(yīng)電勢,即電脈沖信號,經(jīng)放大器放大后,送至顯示儀表顯示。
渦輪流量計的流量方程可分為兩種:實用流量方程和理論流量方程。
(1)實用流量方程
q v =f/K 公式1
qm=qvρ 公式2
式中 q v , q……分別為體積流量,m3/s,質(zhì)量流量,kg/s;
f ……流量計輸出信號的頻率,Hz;
K ……流量計的儀表系數(shù),P/m3。
流量計的系數(shù)與流量 (或管道雷諾數(shù))的關(guān)系曲線如圖2 所示。由圖可見,儀表系數(shù)可分為二段,即線性段和非線性段。線性段約為其工作段的三分之二,其特性與傳感器結(jié)構(gòu)尺寸及流體粘性有關(guān)。在非線性段,特性受軸承摩擦力,流體粘性阻力影響較大。當(dāng)流量低于傳感器流量下,儀表系數(shù)隨著流量迅速變化。壓力損失與流量近似為平方關(guān)系。當(dāng)流量超過流量上要注意防止空穴現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)相似的TUF 特性曲線的形狀是相似的,它僅在系統(tǒng)誤差水平方面有所不同。
傳感器的儀表系數(shù)由流量校驗裝置校驗得出,它完全不問傳感器內(nèi)部流體機理,把傳感器作為一個黑匣子,根據(jù)輸入(流量)和輸出(頻率脈沖信號)確定其轉(zhuǎn)換系數(shù),它便于實際應(yīng)用。但要注意,此轉(zhuǎn)換系數(shù)(儀表系數(shù))是有條件的,其校驗條件是參考條件,如果使用時偏離此條件系數(shù)將發(fā)生變化,變化的情況視傳感器類型,管道安裝條件和流體物性參數(shù)的情況而定。
(2) 理論流量方程
根據(jù)動量矩定理可以列出葉輪的運動方程
J = M 1 - M 2 - M 3 - M 4 公式 3
式中 J : 葉輪的慣性矩;
dw/dt : 葉輪的旋轉(zhuǎn)加速度;
M1 : 流體的驅(qū)動力拒;
M2 : 粘性阻力矩;
M3 : 軸承摩擦阻力矩;
M4 : 磁阻力矩。
當(dāng)葉輪以恒速旋轉(zhuǎn)時,J = 0,則M1 =M2 +M3 +M4。經(jīng)理論分析與實驗驗證可得
n = Aqv + B - 公式 4
式中 n: 葉輪轉(zhuǎn)速;
qv: 體積流量;
A : 與流體物性 (密度、粘度等),葉輪結(jié)構(gòu)參數(shù) (情片傾角、葉輪直徑、
流道截面積等)有關(guān)的系數(shù);
B : 與情片頂隙,流體流速分布有關(guān)的系數(shù);
C : 與摩擦力矩有關(guān)的系數(shù)。
國內(nèi)外學(xué)者提出許多理論流量方程,它們適用于各種傳感器結(jié)構(gòu)及流體工作條件。至今渦輪儀表特性的水動力學(xué)特性仍舊不很清楚,它與流體物性及流動特性有復(fù)雜的關(guān)系。比如當(dāng)流場有旋渦和非對稱速度分布時水動力學(xué)特性就非常復(fù)雜。不能用理論式推導(dǎo)儀表系數(shù),儀表系數(shù)仍需由實流校驗確定。但是理論流量方程有巨大的實用意義,它可用于指導(dǎo)傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計及現(xiàn)場使用條件變化時儀表系數(shù)變化規(guī)律的預(yù)測和估算。
三、產(chǎn)品特點
1. 高精確度,一般可達(dá)±1%R、±0.5%R,高精度型可達(dá)±0.2%R;
2. 重復(fù)性好,短期重復(fù)性可達(dá)0.05%~0.2%,正是由于具有良好的重復(fù)性,如經(jīng)常校準(zhǔn)或在線校準(zhǔn)可得到極高的精確度;
3. 輸出脈沖頻率信號,適于總量計量及與計算機連接,無零點漂移,抗干擾能力強;
4. 可獲得很高的頻率信號 (3~4kHz),信號分辨力強;
5. 范圍度寬,中大口徑可達(dá)1:20,小口徑為 1:10;
6. 結(jié)構(gòu)緊湊輕巧,安裝維護方便,流通能力大;
7. 適用高壓測量,儀表表體上不必開孔,易制成高壓型儀表;
8. 型傳感器類型多,可根據(jù)用戶特殊需要設(shè)計為各類型傳感器,例如低溫型、雙向型、井下型、混砂型等;
9. 可制成插入型,適用于大口徑測量,壓力損失小,價格低,可不斷流取出,安裝維護方便。
四、基本參數(shù)與技術(shù)性能
1.技術(shù)性能 表 1
2.測量范圍及工作壓力 表2
五、儀表分類
1.按儀表功能分類,HTYBLWGY系列渦輪流量計可分為2 大類,即:
●渦輪流量傳感器/變送器
●智能一體化渦輪流量計
2.功能說明
●渦輪流量傳感器/變送器
該類渦輪流量產(chǎn)品本身不具備現(xiàn)場顯示功能,僅將流量信號遠(yuǎn)傳輸出。流量信號可分為脈沖信號或電流信號 (4-20mA );儀表價格低廉,集成度高,體積小巧,特別適用于與二次顯示儀、PLC、DCS 等計算機控制系統(tǒng)配合使用。
按照不同的輸出信號,該類產(chǎn)品可分為HPLWGY-□N 型和HPLWGY-□A 型
HTYBLWGY-□N 型傳感器:12~24VDC 供電,三線制脈沖輸出,高電平≥8V,低電平≤0.8V;信號傳輸距離≤1000米;
HTYBLWGY-□A 型變送器:24VDC 供電,二線制4-20mA 輸出,信號傳輸距離≤1000。
該類渦輪流量產(chǎn)品均分為基本型和防爆型 (ExdIIBT6)兩種。
圖 3 圖 4
基本型傳感器 防爆型傳感器/變送器
●智能一體化渦輪流量計
采用超低功耗單片微機技術(shù)研制的渦輪流量傳感器與顯示積算一體化的新型智能儀表,采用雙排液晶現(xiàn)場顯示,具構(gòu)緊湊、讀數(shù)直觀清晰、可靠性高、不受外界電源干擾、抗雷擊、成本低等明顯優(yōu)點。儀表具備儀表系數(shù)三點修正,智能補償儀表系數(shù)非線性,并可進(jìn)行現(xiàn)場修正。高清晰液晶顯示器同時顯示瞬時流量 (4 位有效數(shù)字)及累積流量 (8 位有效數(shù)字,帶清零功能)。所有有效數(shù)據(jù)掉電后保持 10年不丟。該類渦輪流量計均為防爆產(chǎn)品,防爆等級為:ExdIIBT6。
該類渦輪流量計按照供電方式、是否具備遠(yuǎn)傳信號輸出可分為HPLWGY-□B 型和 HPLWGY-□C 型。
HTYBLWGY-□B 型:供電電源采用 3.2V10AH鋰電池 (可連續(xù)運行4年以上); 無信號輸出功能。
HTYBLWGY-□C 型:供電電源采用 24VDC外供電,輸出4-20mA標(biāo)準(zhǔn)兩線制電流信號,并可根據(jù)不同的現(xiàn)場需要,可增加RS485或 HART 通訊。
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