不锈钢流量计

涡轮流量计是吸取了国内外流量仪表*技术经过优化设计，具有结构简单、轻巧、精度高、复现性好、反应灵敏，安装维护使用方便等特点的新一代涡轮流量计，广泛用于测量封闭管道中与不锈钢1Cr18Ni9Ti、2Cr13及刚玉Al2O3、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，还可以进行定量控制、超量报警等，是流量计量和节能的理想仪表。

工作原理：

图所示为涡轮流量传感结构简图，由图可见，当被测流体流 过传感器时，在流体作用下，叶轮受力旋转，其转速与管道 平均流速成正比，叶轮的转动周期地改变磁电转换器的磁阻值，检测线图中的磁通随之发生周期性变化，产生周期性的感应电势，即电脉冲信号，经放大器放大后，送至显示仪表显示，涡轮流量计的流量方程可分为两种：实用流量方程和理论流量方程。

实用流量方程 qv=f/k 公式1 qm=qvp 公式2

式中qv,qm……分别为体积流量，m3/s；质量流量，kg/s

f……流量计输出信号的频率Hz；K……流量计的仪表系数，P/m3

结构：

涡轮流量计主体、前支撑、涡轮、前置放大器、后支撑、导流器、轴承等组成，前置放大器内设置有磁铁，感应线圈和放大单元，当被测流体经过流量计时，推动涡轮旋转，涡轮周期性地改变磁路的磁阻值，使通过线圈的磁通量发生周期性变化，从而在线圈内感应出脉动电信号，经放大和处理后传送至二次仪表，或就地现场显示，以实现流量积算。

产品特点：

1.高**度，一般可达±1%R、±0.5%R，高精度型可达±0.2%R；
2.重复性好，短期重复性可达0.05%~0.2%；
3.就地显示，瞬时流量和累积流量；
4.输出脉冲频率信号，4-20mA，485通讯
5.可获得很高的频率信号，信号分辨力强；
6.范围度宽，中大口径可达1：20，小口径为1：10；
7.结构紧凑轻巧，安装维护方便，流通能力大；
8.适用高压测量，仪表表体上不必开孔，易制成高压型仪表；
9.专用型传感器类型多，可根据用户特殊需要设计为各类专用型传感器；
10.可制成插入型，适用于大口径测量，压力损失小，价格低，可不断流取出，安装维护方便。

技术参数：

流量范围：

安装注意事项：

1.安装场所

传感器应安装在便于维修，管道无振动、无强电磁干扰与热辐射影响的场所，涡轮流量计的典型安装管路系统如图所示，图中各部分的配置可视被测对象情况而定，并不一定全部都需要。涡轮流量计对管道内流速分布畸变及旋转流是敏感的，进入传感器应为充分发展管流，因此要根据传感器上游侧阻流件类型配备必要的直管段或流动调整器，如表所示。若上游侧阻流件情况不明确，一般推荐上游直管段长度不小于20D，下游直管段长度不小于5D，如安装空间不能 满足上述要求，可在阻流件与传感器之间安装流调整器，涡轮流量计传感器安装在室外时，应有避直射阳光和防雨淋的措施。

2.连接管道的安装要求

水平安装的传感器要求管道不应有目测可觉察的倾斜（一般在5°以内），垂直安装的传感器管道垂直度偏差亦应小于5°，垂直安装时流件方向必须向上。需连续运行不能停流的场所，应装旁通管和可靠的截止阀（见图），测量时要确保旁通管无泄漏，在新铺设管道装传感器的位置先接入一段短管代替传感器，待：“扫线”工作完毕确认管道内清扫干净后，再正式接入传感器。由于忽视此项工作，扫线损坏传感器屡见不鲜。

若流体含杂质，则应在传感器上游侧装过滤器，对于不能停流的，应并联安装两套过滤器轮流**杂质，或选用自动清洗型过滤器，若被测液体含有气体，则应在传感器上游侧装消气器。过滤器和消气器的排污口和消气口要通向安全的场所。若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，应在其后的管线装排放阀，定期排放沉淀杂质。

使用注意事项：

1.投入动行的启闭顺序

未装旁路管的流量计，先以中等开度开启流量计上游阀，然后缓慢开启下游阀。以较小流量运行一段时间（如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。装有旁路管的流量计，先全开旁路管阀，以中等开度开启上游阀，缓慢开启下游阀，关小旁路阀开度，使仪表以较小流量运行一段时间，然后全开上游阀，全关旁路阀（要保证无泄漏），*后调节下游开度到所需的流量。

2.低温和高温流体的启用

低温流体管道在通流前排净管道中的水分，通流时先以很小流量运行15分钟，再渐渐升高至正常流量，停流时也要缓慢进行，使管道温度和环境温度逐渐接近，高温流体运行与此相类似。

3.其他注意事项

启闭阀应尽可能平缓，如采用自动控制启闭，*好用“两段开启，两段关闭”方式，防止流体突然冲击叶轮甚至发 生水锤现象损坏叶轮。检查流量计下游压力。当管道压力不高，在投入运行初期观察*大流量下传感器下游压力是否大于公式5计算的Pmin，否则应采取措施以防止产生气穴。

流量计的仪表系数是经过标准装置校验后，供给用户校验单上写明的，谨防丢失。传感器长期使用因轴承磨损等原因，仪表系数会发生变化，应定期进行离线或在线校验。若流量超出允许范围，应更换传感器。有些测量对象，如输送成器油管线更换油品或停用时，需定期进行扫线清管工作。扫线清管所用流体的流向、流量、压力和温度等均应符合涡轮流量计的规定，否则会引起**度降低甚至损坏。

为保证流量计长期正常工作，要加强仪表的运行检查，一旦发现异常及时采取措施排除，监测叶轮旋转情况，如听到异常声音，用示波器监测检测线圈输出波形，如有异常波形，应及时卸下检查传感器内部零件，如怀疑有不正常现象 应及时检查，保持过滤器畅通，过滤器可从出入口压力计的压差来判断是否堵塞，要定期排放消气器中从液体逸出的气体等等。

标准表法涡轮流量计误差评定方法：

对6台标准Hualu/华陆涡轮流量计的测量数据进行分析，采用线性内插和曲线拟合方法，比较两种方法计算结果的不确定度，结果表明采用曲线拟合的方法对涡轮流量计的误差评定更符合流量计的仪表特性，且引入更低的不确定度。

标准表法流量装置是指流体在相同的时间间隔内连续通过标准流量计和被检流量计，用比较的方法确定被检流量计的准确度的方法。装置由流体源、试验管路系统、标准流量计、流量调节阀以及辅助设备等组成，方便量值传递、扩大流量范围、节约投资和提高检定效率。涡轮流量计具有精度高、响应快、测量范围宽和压损小等优点，常作为标准器应用在标准表法流量标准装置中。

根据JJG 643-2003《标准表法流量标准装置》可知，利用标准装置对流量计进行检定时，选取量程内的固定几个流量点作为检定点，检定点与被检流量计工作时的实际流量点不一致，即非定点使用的情况。非定点使用的流量计，需基于检定点的不确定度对未检定流量点的不确定度进行评估，不同的评估方法对不确定度的引入存在差别。本文对6台涡轮流量计的校准结果为参考，采用线性内插和曲线拟合两种方法对比，分析两种评估方法。

1 涡轮流量计

涡轮流量计是一种流量测量仪表，流动流体的动力驱使涡轮叶片旋转，其旋转速度与体积流量近似成比例。通过流量计的流体体积示值是以涡轮叶轮转数为基准的。使用仪表系数K计算流量计示值误差的为A类，使用累积流量计算流量计示值误差的为B类。

1.1 使用仪表系数K计算示值误差

式中:K_i———检定点的平均仪表系数，(m³)^-1或L^-1;

K_ij———第i检定点第j次检定的系数，(m³)^-1或L^-1;

N_ij———第i个检定点第j次检定时流量计显示仪表测得的脉冲数;

V_ij———第i个检定点第j次检定时标准装置测得的实际体积，m³或L;

i———1,2，…，m,m为检定点数，m≥3;

j———1,2，…，n,n为检定点数，n≥3。

涡轮流量计的仪表系数K:

涡轮流量计仪表的示值误差E:

式中:(K_i)_max———流量计在q_t和q_max流量范围各流量检定点的K_i中的值，(m³)^-1或L^-1;

(K_i)_min———流量计在q_t和q_max流量范围各流量检定点的K_i中的值，(m³)^-1或L^-1。

1.2 使用累积流量计算流量计的相对示值误差

式中:E_ij———第i检定点第j次检定被检流量计的相对示值误差，%;

V_ij———第i检定点第j次检定时流量计显示的累积流量值，m³;

(V_s)_ij———第i检定点第j次检定时标准器换算到流量计处状态的累积流量值，m³。

第i检定点被检流量计的相对示值误差(见表1):

2 误差评估方法

2.1 线性内插

Hualu/华陆涡轮流量计的理想特性是假定涡轮处于匀速运动的平衡状态，并且机械摩擦阻力矩和流体对涡轮的阻力矩均可忽略的条件下，仪表系数与流量之间的关系为线性。

对于非定点使用下涡轮流量计的相对示值误差，国内普遍采用线性内插法(简写为LI)，即通过相邻流量的q_v,i、q_v,i+1及误差E_i、E_i+1，采用线性内插的方式计算得到相邻流量间q_v,I,i+1的误差E_LI,i,i+1，则:

将示值误差视为B类不确定度，为矩阵分布，K_LI,i,i+1相对标准不确定度u_r(K_LI,i,i+1)为:

线性内插法的相对标准不确定度u_r,K-LI，为标准不确定度中的大值(见表2):

2.2 曲线拟合

涡轮流量计的仪表系数主要受机械摩擦阻力和流体阻力的影响。机械摩擦阻力越小，流量计的始动流量值也越小，即在小流量区段量限越宽，减小流量计的轴与轴承间的摩擦力可提高小流量特性。流体的运动粘度较低时，仪表系数几乎为一常数，超过某一黏度值后，仪表系数将随着运动黏度的增大不再呈现线性。

对6台涡轮流量计的校准数据进行流量计误差E和检定点q_v间进行曲线拟合，计算拟合参数和不确定，其公式如下:

带入多项式拟合公式中，计算得到仪表系数K_CR,i，与实验测试结果K_i间的偏差D_CR,i为:

基于各流量点的偏差，并考虑多项式拟合公式中5个常数计算对自由度的影响，拟合曲线的不确定度u_r,K-CR为:

2.3 评估方法比较

基于6台涡轮流量计的校准结果，线性内插和曲线拟合得到的各涡轮流量计的不确定度如图1所示。

图1表明:线性内插法的不确定度明显超过曲线拟合法，线性内插的不确定度为0.072%，曲线拟合法大为0.025%，其中两种不确定度差异的达到0.047%。

3 结论

以6台气体涡轮流量计的测量数据为基础，比较线性插值和曲线拟合两种误差评定方法引入的不确定度，曲线拟合结果更符合Hualu/华陆涡轮流量计的仪表特性，能更好的预测涡轮流量计在各流量点的误差值，实现量值传递的准确可靠。