卡箍流量计,卡箍连接流量计,卡箍式流量计

卡箍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：

双涡轮质量流量计的研制与流量特性分析：

设计双涡轮质量流量计解决气液两相流流量计量问题，改变前后两涡轮叶片数量分析其流量特性，实验研究改变前、后叶轮连接弹簧直径下的流量特性，提出了初始相位角修正值方法，以改善流量误差特性的有效方法。蒸汽流量计量为典型的气液两相流量计量。目前，用于蒸汽计量的主要流量计为标准孔板或涡街流量计，这些流量计测量的是体积流量，而蒸汽的贸易交接是以质量流量进行结算。因此，上述流量计则必须加以温度、压力变送器、密度计进行补偿和积算才能实现。

双涡轮质量流量计能够很好地满足蒸汽计量的实际应用。它是一种直接式质量流量计量仪表，无须加温度变送器、压力变送器或密度变送器。在高温、高压及饱和蒸汽的两相流的情况下，应用双涡轮流量计可以较好地解决准确度及重复性差等问题。

1 结构与原理

如图1所示，hualu/华陆双涡轮质量流量计主体由两个叶轮组成，叶轮1#有12个叶片，叶轮2#有6个叶片，叶片倾角相同。两个叶轮叶片相距15mm，中心通过扭簧相连，在相同流速下，叶轮1#受到的扭力大于叶轮2#，因此扭簧产生一个扭转角，使两个叶轮转速相同，叶轮转过该扭转角所需的时间与流体质量流量成正比。叶轮1#、2#都带有一个随轴转动特定磁环，叶轮转一圈，磁敏传感器1、2各检测到4个信号。设两个磁敏传感器信号之间的时间差为Δt，叶轮转动周期为T，用示波器可以检测磁敏传感器1和2的信号，其波形如图2，可以计算出Δt,T，实现质量流量测量。

设涡轮旋转的角速度为ω，根据涡轮流量计的原理可知，ω与流体速度成正比，设系数为k₃，有

则两个涡轮叶片之间的时间差为

构有关的常数。

从式（2）可以看出，流体质量流量与磁敏传感器1、2测量的时间差成正比。为了符合习惯，式（2）可变为：

2 流量特性分析

2.1 0.8 mm扭簧连接的流量特性分析

本次实验不带前后导流装置，采用专用测试管段，前直管段100mm，后直管段50mm，具体如图3测试管段示意图。

采用图3所示测试管段，前涡轮顺转，后涡轮反转，两涡轮用0.8mm扭簧连接，用双通道示波器同时测量两个涡轮的磁敏传感器1和磁敏传感器2的脉冲信号，记录两个相邻信号的上升沿之间的时间差△t，两个信号的频率、周期相同，相位差为△ψ，具体结果如表1。

从表1可以看出，双涡轮流量计的质量流量q_m与两个磁传感器的时间差Δt之间有一一对应关系，但是没有公式（3）一样的正比例关系。

2.2 0.8 mm扭簧连接、后轮叶片减少一半的流量特性分析

采用图3所示测试管段，前涡轮顺转，后涡轮反转，两涡轮用0.8mm扭簧连接，用双通道示波器同时测量两个涡轮的磁敏传感器1和磁敏传感器2的脉冲信号，记录两个相邻信号的上升沿之间的时间差Δt，两个信号的频率、周期相同，相位差为Δψ，具体结果如表2。

表2 0.8mm扭簧、后轮叶片数减半的双涡轮质量流量测试结果

2.3 0.6 mm扭簧连接、后涡轮叶片数减少一半的流量特性分析

采用图3所示测试管段，前涡轮顺转，后涡轮反转，两涡轮用0.6mm扭簧连接，用双通道示波器同时测量两个涡轮的磁敏传感器1和磁敏传感器2的脉冲信号，记录两个相邻信号的上升沿之间的时间差Δt，两个信号的频率、周期相同，相位差为Δψ，具体结果如表3。

2.4 0.35 mm扭簧连接、后涡轮叶片减少一半的流量特性分析

采用图3所示测试管段，前涡轮顺转，后涡轮反转，两涡轮用0.35mm扭簧连接，用双通道示波器同时测量两个涡轮的磁敏传感器1和磁敏传感器2的脉冲信号，记录两个相邻信号的上升沿之间的时间差Δt，两个信号的频率、周期相同，相位差为Δψ，具体结果见表4。

3 初始相位角变量修正后的双涡轮质量流量特性分析

从表1到表4可以看出，质量流量与时间差没有公式（3）所示的正比例关系，而且时间差Δt与扭簧的直径也没有线性关系。分析表1到表4中质量流量与时间差的数据可知：流量越大，时间差越小，和公式（3）揭示的流量越大，时间差越大的关系不一致甚至是相反的。这有必要对双涡轮质量流量计的实际测量方法进行分析，对测量模型（2）式进行修正^[2]。因扭簧的作用，需要考虑代表初始相位角的变量。

由公式（2）可以得到：两个涡轮的时间差Δt与两个涡轮的相位角（对应磁铁与中心轴连线的夹角）成正比。如图4所示，两个涡轮的相位角，由于结构的原因，无法保证每次装配时，两个涡轮的磁铁同时处于传感器的位置，即初始相位角为0。由于扭簧的作用，每次装配完成后，初始相位角是不变的。因此公式（3）有必要引进一个代表初始相位角的变量θ，设Δt时间内t₀代表转过θ角度需要的时间，即

若初始相位角的变量θ一定，在涡轮转动周期T确定情况下，代表转过θ角度需要的时间t₀的修正值是一个确定度值。据此原理，在一定的流量下，只要能够检出两个涡轮的时间差Δt，就可以通过计算或实液标定来确定仪表系数，从而使双涡轮流量计成为一种真正的质量流量计，大大扩展它的应用范围。

3.2 0.6 mm扭簧、后轮叶片数减半的双涡轮质量流量测试

3.3 0.35 mm扭簧连接、后涡轮叶片数减少一半的流量特性分析

测试结果如表7所示。

通过表5～表7可以看出，不同线径的扭簧做成的hualu/华陆双涡轮质量流量计的质量流量与实际时间差均有较好的线性关系，均符合公式（3）的正比例关系。

表7 0.35mm扭簧、后轮叶片数减半的双涡轮质量流量测量修正结果

4 重复性实验

选择0.6mm扭簧、后轮叶片数减半的双涡轮质量流量计做重复性实验，测试结果如表8所示。

从表8可以得到，当流量小于20kg/h时，由于双涡轮质量流量计转子太重，流量小时转动不稳定导致重复性明显变差。

5 实施方案

双涡轮流量计作为质量流量计使用，必须解决的是如何高精度检测出两个涡轮的时间差（或相位差），随着检测技术的发展，这一要求已不难达到。双涡轮质量流量计，前涡轮12个叶片，倾角45°，后涡轮采用一个和前涡轮相同的涡轮，隔一个叶片去掉一个，变为6个叶片，倾角45°。带有特定磁环的两个涡轮各自单独固定，尽可能紧靠，通过双通道示波器显示二路方波，并自动计算两者的上升沿时间差。

在实施过程中，选择适当直径和弹性模量的扭簧，尽量减少因扭簧的扭力或扭转角对流量测量的重复性和流量特性的影响。若采用直径较小的扭簧对两涡轮连接，当小流量时，流体对前后两个涡轮产生的扭力太小，扭转角也小，导致扭簧反应不灵敏；但是流量变大时，扭簧可能被压缩到极限，扭簧的线性将影响流量计测量的特性。

双涡轮流量的结构将直接关系到测量量程比，涡轮结构紧凑，避免前涡轮对后涡轮流场的干扰。采用模具压制且高强度材质的叶片，通过测量重复性，合理布置磁钢和一定磁通量的磁环，以提高检测的灵敏度。

6 结语

hualu/华陆双涡轮流量计在体积流量测量方面与一些流量计相比，并不具有性能优势，但在气液两相流质量流量测量方面，双涡轮流量计有巨大的市场发展前景。考虑初始相位角引入修正值bT，双涡轮流量计的质量流量与两个涡轮的时间差即相位差成正比，与流体流动状态或流体的参量无关。

要使双涡轮质量流量计真正投入工业应用，还有大量工作要做，测量准确度有待提高，时间差的测量或相位差的自动测量及结构的优化将直接关系到测量的量程比。实验数据证明，双涡轮质量流量计将以其*的测量方式，在质量流量测量领域发挥重要作用。