豆油流量計(jì)工作原理

  當(dāng)被測(cè)流體流過(guò)傳感器時(shí)，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(dòng)周期地改變磁電轉(zhuǎn)換器的磁阻值。檢測(cè)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(shì)，即電脈沖信號(hào)，經(jīng)放大器放大后，送至顯示儀表顯示。

豆油流量計(jì)的流量方程可分為兩種：實(shí)用流量方程和理論流量方程。

（1）實(shí)用流量方程

qv=f/K公式1qm=qvρ公式2

式中qv,qm……分別為體積流量，m3/s，質(zhì)量流量，kg/s;f……流量計(jì)輸出信號(hào)的頻率，Hz;

K……豆油流量計(jì)的儀表系數(shù)，P/m3。流量計(jì)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(jiàn)，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(guò)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(yàn)裝置校驗(yàn)得出，它不問(wèn)傳感器內(nèi)部流體機(jī)理，把傳感器作為一個(gè)黑匣子，根據(jù)輸入（流量）和輸出（頻率脈沖信號(hào)）確定其轉(zhuǎn)換系數(shù)，它便于實(shí)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(yàn)條件是參考條件，如果使用時(shí)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(dòng)量矩定理可以列出葉輪的運(yùn)動(dòng)方程

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(dòng)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(shí)，J(dw/dt)=0則M1=M2+M3+M4。經(jīng)理論分析與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證可得n=Aqv+B(C/qv)

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)（葉片傾角、葉輪直徑、

流道截面積等）有關(guān)的系數(shù)；

B：與葉片頂隙，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(guó)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(dòng)力學(xué)特性仍舊不很清楚，它與流體物性及流動(dòng)特性有復(fù)雜的關(guān)系。比如當(dāng)流場(chǎng)有旋渦和非對(duì)稱速度分布時(shí)水動(dòng)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(shí)流校驗(yàn)確定。但是理論流量方程有巨大的實(shí)用意義，它可用于指導(dǎo)傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)使用條件變化時(shí)儀表系數(shù)變化規(guī)律的預(yù)測(cè)和估算。

三、產(chǎn)品特點(diǎn)

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)可得到的精確度，在貿(mào)易結(jié)算中是優(yōu)先選用的流量計(jì)；

3.輸出脈沖頻率信號(hào)，適于總量計(jì)量及與計(jì)算機(jī)連接，無(wú)零點(diǎn)漂移，抗力強(qiáng)；

4.可獲得很高的頻率信號(hào)（3~4kHz），信號(hào)分辨力強(qiáng)；

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(hù)方便，流通能力大；

7.適用高壓測(cè)量，儀表表體上不必開孔，易制成高壓型儀表；

8.專用型傳感器類型多，可根據(jù)用戶特殊需要設(shè)計(jì)為各類專用型傳感器，例如低溫型、雙向型、井下型、混砂專用型等；

9.可制成插入型，適用于大口徑測(cè)量，壓力損失小，價(jià)格低，可不斷流取出，安裝維護(hù)方便。

基本參數(shù)與技術(shù)性能

技術(shù)性能

儀表口徑及連接方式

4、6、10、15、20、25、32、40采用螺紋連接（15、20、25、32、40）50、65、80、100、125、150、200采用法蘭連接

精度等級(jí)±1%R、±0.5%R、±0.2%R（需特制）

量程比1:10；1:15；1:20

儀表材質(zhì)304不銹鋼、316（L）不銹鋼等

被測(cè)介質(zhì)溫度（℃）-20～＋120℃

環(huán)境條件溫度－10～+55℃，相對(duì)濕度5％～90％，大氣壓力86～106Kpa

輸出信號(hào)傳感器：脈沖頻率信號(hào)，低電平≤0.8V高電平≥8V變送器：兩線制4~20mADC電流信號(hào)

供電電源傳感器：+12VDC、+24VDC（可選）變送器：+24VDC現(xiàn)場(chǎng)顯示型：儀表自帶3.2V鋰電池

信號(hào)傳輸線STVPV3×0.3（三線制），2×0.3（二線制）傳輸距離≤1000m

信號(hào)線接口

基本型：豪斯曼接頭，防爆型：內(nèi)螺紋M20×1.5防爆等級(jí)

基本型：非防爆產(chǎn)品，防爆型：ExdIIBT6

防護(hù)等級(jí)IP65

智能一體化豆油流量計(jì)

采用*的超低功耗單片微機(jī)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(chǎng)顯示，具有機(jī)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(diǎn)。儀表具備儀表系數(shù)三點(diǎn)修正，智能補(bǔ)償儀表系數(shù)非線性，并可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)修正。高清晰液晶顯示器同時(shí)顯示瞬時(shí)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。該類豆油流量計(jì)均為防爆產(chǎn)品，防爆等級(jí)為：ExdIIBT6。該類豆油流量計(jì)按照供電方式、是否具備遠(yuǎn)傳信號(hào)輸出可分為L(zhǎng)WGY-□B型和LWGY-□C型。LWGY-□B型：供電電源采用3.2V10AH鋰電池（可連續(xù)運(yùn)行4年以上）；無(wú)信號(hào)輸出功能。LWGY-□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(hào)，并可根據(jù)不同的現(xiàn)場(chǎng)需要，可增加RS485或HART通訊。

使用注意事項(xiàng)

（1）投入運(yùn)行的啟閉順序

未裝旁路管的流量傳感器，先以中等開度開啟流量傳感器上游閥，然后緩慢開啟下游閥。以較小流量運(yùn)行一段時(shí)間（如10分鐘），然后全開上游閥，再開大下游閥開度，調(diào)節(jié)到所需正常流量。裝有旁路管的流量傳感器，先全開旁路管閥，以中等開度開啟上游閥，緩慢開啟下游閥，關(guān)小旁路閥開度，使儀表以較小流量運(yùn)行一段時(shí)間。然后全開上游閥，全關(guān)旁路閥（要保證無(wú)泄漏），最后調(diào)節(jié)下游閥開度到所需的流量。

（2）低溫和高溫流體的啟用

低溫流體管道在通流前要排凈管道中的水分，通流時(shí)先以很小流量運(yùn)行15分鐘，再漸漸升高至正常流量。停流時(shí)也要緩慢進(jìn)行，使管道溫度和環(huán)境溫度逐漸接近。高溫流體運(yùn)行與此相類似。

（3）其他注意事項(xiàng)

啟閉閥應(yīng)盡可能平緩，如采用自動(dòng)控制啟閉，用“兩段開啟，兩段關(guān)閉”方式，防止流體突然沖擊葉輪甚至發(fā)生水錘現(xiàn)象損壞葉輪。檢查流量傳感器下游壓力。當(dāng)管道壓力不高，在投入運(yùn)行初期觀察流量下傳感器下游壓力是否大于公式5計(jì)算的pmin，否則應(yīng)采取措施以防止產(chǎn)生氣穴。流量傳感器的儀表系數(shù)是經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)裝置校驗(yàn)后，供給用戶校驗(yàn)單上寫明的，謹(jǐn)防丟失。傳感器長(zhǎng)期使用因軸承磨損等原因，儀表系數(shù)會(huì)發(fā)生變化，應(yīng)定期進(jìn)行離線或在線校驗(yàn)。若流量超出允許范圍，應(yīng)更換傳感器。有些測(cè)量對(duì)象，如輸送成品油管線更換油品或停用時(shí)，需定期進(jìn)行掃線清管工作。掃線清管所用流體的流向、流量、壓力和溫度等均應(yīng)符合豆油流量計(jì)的規(guī)定，否則會(huì)引起精確度降低甚至損壞。

為保證流量計(jì)長(zhǎng)期正常工作，要加強(qiáng)儀表的運(yùn)行檢查，一旦發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)采取措施排除。監(jiān)測(cè)葉輪旋轉(zhuǎn)情況，如聽到異常聲音，用示波器監(jiān)測(cè)檢測(cè)線圈輸出波形，如有異常波形，應(yīng)及時(shí)卸下檢查傳感器內(nèi)部零件。如懷疑有不正?，F(xiàn)象應(yīng)及時(shí)檢查。保持過(guò)濾器暢通，過(guò)濾器可從出入口壓力計(jì)的壓差來(lái)判斷是否堵塞。要定期排放消氣器中從液體逸出的氣體等等。

豆油流量計(jì)常見(jiàn)故障及處理方法

故障現(xiàn)象:流體正常流動(dòng)時(shí)無(wú)顯示，總量計(jì)數(shù)器字?jǐn)?shù)不增加

可能原因:

1）檢查電源線、保險(xiǎn)絲、功能選擇開關(guān)和信號(hào)線有無(wú)斷路或接觸不良

2）檢查顯示儀內(nèi)部印刷版，接觸件等有無(wú)接觸不良

3）檢查檢測(cè)線圈

4）檢查傳感器內(nèi)部故障，上述1）~3）項(xiàng)檢查均確認(rèn)正常或已排除故障，但仍存在故障現(xiàn)象，說(shuō)明故障在傳感器流通通道內(nèi)部，可檢查葉輪是否碰傳感器內(nèi)壁，有無(wú)異物卡住，軸和軸承有無(wú)雜物卡住或斷裂現(xiàn)象

消除方法:

1）用歐姆表排查故障點(diǎn)

2）印刷板故障檢查可采用替換“備用版”法，換下故障板再作細(xì)致檢查

3）做好檢測(cè)線圈在傳感器表體上位置標(biāo)記，旋下檢測(cè)頭，用鐵片在檢測(cè)頭下快速移動(dòng)，若計(jì)數(shù)器字?jǐn)?shù)不增加，則應(yīng)檢查線圈有無(wú)斷線和焊點(diǎn)脫焊

4）去除異物，并清洗或更換損壞零件，復(fù)原后氣吹或手撥動(dòng)葉輪，應(yīng)無(wú)摩擦聲，更換軸承等零件后應(yīng)重新校驗(yàn)，求得新的儀表系數(shù)

故障現(xiàn)象:未作減小流量操作，但流量顯示卻逐漸下降

可能原因:按下列順序檢查：

1）過(guò)濾器是否堵塞，若過(guò)濾器壓差增大，說(shuō)明雜物已堵塞

2）流量傳感器管段上的閥門出現(xiàn)閥芯松動(dòng)，閥門開度自動(dòng)減少

3）傳感器葉輪受雜物阻礙或軸承間隙進(jìn)入異物，阻力增加而減速減慢

消除方法:

1）清除過(guò)濾器

2）從閥門手輪是否調(diào)節(jié)有效判斷，確認(rèn)后再修理或更換

3）卸下傳感器清除，必要時(shí)重新校驗(yàn)

故障現(xiàn)象:流體不流動(dòng)，流量顯示不為零，或顯示值不穩(wěn)

可能原因:

1）傳輸線屏蔽接地不良，外界干擾信號(hào)混入顯示儀輸入端

2）管道振動(dòng)，葉輪隨之抖動(dòng)，產(chǎn)生誤信號(hào)

3）截止閥關(guān)閉不嚴(yán)泄漏所致，實(shí)際上儀表顯示泄漏量

4）顯示儀內(nèi)部線路板之間或電子元件變質(zhì)損壞，產(chǎn)生的干擾

消除方法:

1）檢查屏蔽層，顯示儀端子是否良好接地

2）加固管線，或在傳感器前后加裝支架防止振動(dòng)

3）檢修或更換閥

4）采取“短路法”或逐項(xiàng)逐個(gè)檢查，判斷干擾源，查出故障點(diǎn)

故障現(xiàn)象:顯示儀示值與經(jīng)驗(yàn)評(píng)估值差異顯著

可能原因:

1）傳感器流通通道內(nèi)部故障如受流體腐蝕，磨損嚴(yán)重，雜物阻礙使葉輪旋轉(zhuǎn)失常，儀表系數(shù)變化葉片受腐蝕或沖擊，頂端變形，影響正常切割磁力線，檢測(cè)線圈輸出信號(hào)失常，儀表系數(shù)變化；流體溫度過(guò)高或過(guò)低，軸與軸承膨脹或收縮，間隙變化過(guò)大導(dǎo)致葉輪旋轉(zhuǎn)失常，儀表系數(shù)變化

2）傳感器背壓不足，出現(xiàn)氣穴，影響葉輪旋轉(zhuǎn)

3）管道流動(dòng)方面的原因，如未裝止回閥出現(xiàn)逆向流動(dòng)旁通閥未關(guān)嚴(yán)，有泄漏傳感器上游出現(xiàn)較大流速分布畸變（如因上游閥未全開引起的）或出現(xiàn)脈動(dòng)液體受溫度引起的粘度變化較大等

4）顯示儀內(nèi)部故障

5）檢測(cè)器中永磁材料元件時(shí)效失磁，磁性減弱到一定程度也會(huì)影響測(cè)量值

6）傳感器流過(guò)的實(shí)際流量已超出該傳感器規(guī)定的流量范圍

消除方法:

1）~4）查出故障原因，針對(duì)具體原因?qū)ふ覍?duì)策

5）更換失磁元件

6）更換合適的傳感器