一、防凍液管道流量計(jì)概述

        防凍液流量計(jì)是吸取了國內(nèi)外流量儀表*技術(shù)經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)，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(hù)使用方便等特點(diǎn)的新一代渦輪流量計(jì)，廣泛用于測量封閉管道中與不銹鋼1Cr18Ni9Ti、2Cr13及剛玉Al2O3、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(yùn)動粘度小于5×10-6m2/s的液體，對于運(yùn)動粘度大于5×10-6m2/s的液體，可對流量計(jì)進(jìn)行實(shí)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(jì)量和節(jié)能的理想儀表。      

       防凍液流量計(jì)含脈沖輸出、電流信號輸出、內(nèi)部鋰電池供電等多種形式以滿足使用方多方面的需求。儀表價格低廉，集成度高，體積小巧，產(chǎn)品也適用于與二次顯示儀、PLC、DCS等計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)配合使用。

防凍液流量計(jì)工作原理

圖 1 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。

圖 1

渦輪流量計(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。

•  實(shí)用流量方程

q v =f/K 公式 1

q m =qvρ 公式 2

式中 q v , q m ……分別為體積流量， m 3 /s ，質(zhì)量流量， kg/s;

f ……流量計(jì)輸出信號的頻率， Hz;

K ……流量計(jì)的儀表系數(shù)， P/m 3 。

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，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。

圖 2 渦輪流量計(jì)特性曲線

傳感器的儀表系數(shù)由流量校驗(yàn)裝置校驗(yàn)得出，它*不問傳感器內(nèi)部流體機(jī)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(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。

•  理論流量方程

根據(jù)動量矩定理可以列出葉輪的運(yùn)動方程

公式 3

式中 J ： 葉輪的慣性矩；

dw/dt ： 葉輪的旋轉(zhuǎn)加速度；

M 1 ： 流體的驅(qū)動力拒；

M 2 ： 粘性阻力矩；

M 3 ： 軸承摩擦阻力矩；

M 4 ： 磁阻力矩。

當(dāng)葉輪以恒速旋轉(zhuǎn)時， 0 ，則 M 1 = M 2 + M 3 + M 4 。經(jīng)理論分析與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證可得

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)（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(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)場使用條件變化時儀表系數(shù)變化規(guī)律的預(yù)測和估算。

二、防凍液流量計(jì)產(chǎn)品特點(diǎn)

1.        高jing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**度，在貿(mào)易結(jié)算中是優(yōu)先選用的流量計(jì)；

3.        輸出脈沖頻率信號及4-20MA電流信號，適于總量計(jì)量及與計(jì)算機(jī)連接，無零點(diǎn)漂移，抗*力強(qiáng)；

4.        可獲得很高的頻率信號（3-4kHz），信號分辨力強(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(jì)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(hù)方便。

 三、防凍液流量計(jì)基本參數(shù)與技術(shù)性能

防凍液流量計(jì)選型：

注：DN15～DN40常規(guī)為螺紋連接，DN50以上為法蘭連接

例如，選用一臺法蘭連接式非防爆型渦輪流量計(jì)測量 水，需要內(nèi)部鋰電池供電，管道為DN40，要求精度0.5級，304不銹鋼材質(zhì)，儀表耐壓16MPa測量范圍為標(biāo)準(zhǔn)量程，其產(chǎn)品型號應(yīng)為：LWGY-40B-5SSN/H16

安裝情況對流量計(jì)的測量準(zhǔn)確度影響很大。 
1、流速分布不均和管內(nèi)二次流的存在是影響渦輪流量計(jì)測量準(zhǔn)確度的重要因素。所以，渦輪流量計(jì)對上、下游直管段有—定要求。對于工業(yè)測量，一般要求上游20D，下游5D的直管長度。為消除二次流動，在上游端加裝整流器。若上游端能保證有20D左右的直管段，并加裝整流器，可使流量計(jì)的測量準(zhǔn)確度達(dá)到標(biāo)定時的準(zhǔn)確度等級。 

2、防凍液管道流量計(jì)對流體的清潔度有較高要求，在流量計(jì)前須安裝過濾器來保證流體的清潔。過濾器可采用漏斗型的，其本身清潔度，可測其兩端的差壓變化得到。 

3、為保證通過流量計(jì)的液體是單相的，即不能讓空氣或蒸氣進(jìn)入流量計(jì)，在流量計(jì)上游必要時應(yīng)裝消氣器。對于易氣化的液體，在流量計(jì)下游必須保證一定背壓。該背壓的大小可取zui大流量下流量傳感器壓降的二倍加上zui高溫度下被測液體蒸氣壓的1.2倍。 

(3)信號傳輸線 
為了保證顯示儀表對渦輪傳感器輸出的脈沖信號有足夠的靈敏度，就要提高信噪比。為此，在安裝時應(yīng)防止各種電干擾現(xiàn)象，即電磁感應(yīng)，靜電及電容耦合。所以，在配置信號傳輸線時，必須注意如下幾點(diǎn)： 

1、限制信號線的zui大長度。信號線的zui大長度為，L＝dV；其中，V為在zui小流量時傳感線圈的輸出電壓有效值，mV；d為系數(shù)，m／mV，其值可?。篤＜1000mV時，d＝1.0；1000 mV＜d＜5000 mV時，d＝1.5；V＞5000mV時，d＝2.0。 

2、信號傳輸線應(yīng)采用屏蔽電纜，以防來自外部的感應(yīng)噪聲。要求傳輸電纜在顯示儀表端屏蔽接地。傳輸電纜不能靠近強(qiáng)電磁設(shè)備，不允許與動力線乎行布置。