渦輪流量計的工作原理認(rèn)識和校驗實驗
4.1.1 渦輪流量計的工作原理：
渦輪流量計是利用安裝在管道中可以自由轉(zhuǎn)動的葉輪感受物體的速度變化，從而測定管道內(nèi)的流體流量。
4.1.1.1 渦輪流量計的構(gòu)成和流量方程式：
流量計主要由殼體、導(dǎo)流器、支承、渦輪和磁電轉(zhuǎn)換器組成，渦輪是測量元件，它由導(dǎo)磁系數(shù)較高的不銹鋼材料制成，軸芯上裝有數(shù)片呈螺旋形或直形的葉片，流體作用于葉片，使渦輪轉(zhuǎn)動。殼體和前后導(dǎo)流件由非導(dǎo)磁的不銹鋼材料制成，導(dǎo)流件對流體起導(dǎo)直作用。在導(dǎo)流件上裝有滾動軸承或滑動軸承，用來支撐轉(zhuǎn)動的渦輪。將渦輪轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為電信號的方法以磁電式轉(zhuǎn)換法應(yīng)用最廣泛。磁電感應(yīng)信號檢出器包括磁電轉(zhuǎn)換器和前置放大器，磁電轉(zhuǎn)換器由線圈和磁鋼組成，用于產(chǎn)生與葉片轉(zhuǎn)速成比例的電信號，前置放大器放大微弱電信號，使之便于遠傳。
流體通過渦輪流量計時推動渦輪轉(zhuǎn)動，渦輪葉片
周期性地掃過磁鋼，使磁路磁阻發(fā)生周期性地變化，線圈感應(yīng)產(chǎn)生的交流電信號頻率與渦輪轉(zhuǎn)速成正比，即與流速成正比。
式中 為體積流量； 為信號脈沖頻率； 為儀表常數(shù)。
儀表常數(shù) 與流量計的渦輪結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。在流量較小時， 值隨流量增加而增大，只有流量達到一定值后近似為常數(shù)。在流量計的使用范圍內(nèi)， 值應(yīng)保持為常數(shù)，使流量與轉(zhuǎn)速接近線性關(guān)系。
渦輪流量計的顯示儀表是一個脈沖頻率測量和計數(shù)的儀表，根據(jù)單位時間的脈沖數(shù)和一段時間的脈沖計數(shù)，分別顯示瞬時流量和累積流量。
4.1.1.2 渦輪流量計的特點和作用：
渦輪流量計可以測量氣體、液體流量，但要求被測介質(zhì)潔凈，并且不使用于粘度大的液體測量。它的測量精度較高，一般為0.5級，在小范圍內(nèi)誤差可以 ；由于儀表刻度為線性，范圍寬可達（10～20）:1；輸出頻率信號便于遠傳及與計算機相連；儀表有較寬的工作溫度范圍（-200～400℃），可耐較高工作壓力（<100MPa）。
渦輪流量計一般應(yīng)水平安裝，并保證其前后有一定的直管段。為保證被測介質(zhì)潔凈，表前應(yīng)裝過濾裝置。如果被測液體易氣化或含有氣體時，要在儀表前裝消氣器。
渦輪流量計缺點是制造困難，成本高。由于渦輪高速轉(zhuǎn)動，軸承易磨損，降低了長期運行的穩(wěn)定性，影響使用壽命。通常渦輪流量計主要用于測量精度要求高、流量變化快的場合，還用作標(biāo)定其他流量的標(biāo)準(zhǔn)儀表。
4.1.2 渦輪流量計的技術(shù)指標(biāo)：
詳見渦輪流量計使用說明書。
4.1.3 渦輪流量計的校驗實驗：
本套裝置可采用容積法和使用0.5級電磁流量計對渦輪流量計進行校驗，重點在于學(xué)習(xí)流量計校核的操作過程。
1、實驗?zāi)康模?br /> ① 掌握流量計校驗的方法。
② 熟悉校驗的操作過程。
③ 驗證渦輪流量計的精度等級。
2、實驗設(shè)施：化工自動化儀表實驗平臺、實驗導(dǎo)線、秒表。
3、實驗原理：
渦輪流量計的校驗方法有兩種，本實驗同樣采用動態(tài)校驗法進行流量的校驗，當(dāng)液體經(jīng)離心泵流過渦輪流量計和電動調(diào)節(jié)閥而將流量穩(wěn)定后，關(guān)閉液位水箱出水閥門，讀出液位從某一高度上升至另一高度所需要的時間即可。
4、實驗步驟：
① 實驗之前先將儲水箱中貯足水量；
② 打開對象系統(tǒng)儀表控制箱的單相空氣開關(guān)，給所有儀表上電；
③ 智能儀表基本參數(shù)設(shè)置：Sn=15、DIP=0、dIL=0、dIH=1200、oPL=0、oPH=100；
S為水箱隔板開孔以上液位高度的水箱截面積，其大小為0.042475m2,
將校驗流量值與瞬時流量值進行比較,求出渦輪流量計的精度:
5、實驗報告及要求：
① 畫出本實驗對象系統(tǒng)方框圖。
② 根據(jù)多組實驗測試數(shù)據(jù)，計算出校驗流量值。
③ 根據(jù)校驗流量值與實測渦輪流量計瞬時流量值，計算并判斷渦輪流量計的精度等級。