一、概述渦輪流量計（以下簡稱TUF）是葉輪式流量（流速）計的主要品種，葉輪式流量計還有風(fēng)速計、水表等。TUF由傳感器和轉(zhuǎn)換顯示儀組成，傳感器采用多葉片的轉(zhuǎn)子感受流體的平均流速，從而推導(dǎo)出流量或總量。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速（或轉(zhuǎn)數(shù)）可用機(jī)械、磁感應(yīng)、光電方式檢出并由讀出裝置進(jìn)行顯示和傳送記錄。據(jù)稱美國早在1886年即發(fā)布過個TUF，1914年的認(rèn)為TUF的流量與頻率有關(guān)。美國的臺TUF是在1938年開發(fā)的，它用于飛機(jī)上燃油的流量測量，只是直至二戰(zhàn)后因噴氣發(fā)動機(jī)和液體噴氣燃料急需一種高、快速響應(yīng)的流量計才使它獲得真正的工業(yè)應(yīng)用。如今，它已在石油、化工、科研、國、計量各部門中獲得廣泛應(yīng)用。流量計中TUF、容積式流量計和科氏質(zhì)量流量計是三類重復(fù)性、度的產(chǎn)品，而TUF又具有自己的特點(diǎn)，如結(jié)構(gòu)簡單、加工部件少、重量輕、維修方便、流通能力大和可適應(yīng)高參數(shù)等，是其他兩類流量計是的。 LWGY系列渦輪流量計是吸取了國內(nèi)外流量儀表技術(shù)經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計，具有結(jié)構(gòu)簡單、輕巧、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，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，可對流量計進(jìn)行實(shí)液標(biāo)定后使用。若與具有功能的顯示儀表配套，還可以進(jìn)行定量控制、量報警等，是流量計量和的理想儀表。   二、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q_v=f/K              公式1q_m=qvρ             公式2式中  q_v, q_m……分別為體積流量，m³/s，質(zhì)量流量，kg/s;           f……流量計輸出信號的頻率，Hz;           K……流量計的儀表系數(shù)，P/m³。流量計的系數(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)隨著流量變化。壓力損失與流量近似為平方關(guān)系。當(dāng)流量過流量上要注意空穴現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)相似的TUF特性曲線的形狀是相似的，它在系統(tǒng)誤差水平方面有所不同。 圖2  渦輪流量計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。（2）       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；M₁：   流體的驅(qū)動力拒；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， 0，則M₁=M₂+M₃+M₄。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。  三、產(chǎn)品特點(diǎn) 1.         高度，一般可達(dá)&plun;1%R、&plun;0.5%R，高型可達(dá)&plun;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)可得到高的度，在貿(mào)易結(jié)算中是優(yōu)先選用的流量計； 3.         輸出脈沖頻率信號，適于總量計量及與計算機(jī)連接，無點(diǎn)漂移，干擾能力強(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，儀表表體上不開孔，易制成高壓型儀表； 8.         型傳感器類型多，可根據(jù)用戶需要設(shè)計為各類型傳感器，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。   四、基本參數(shù)與技術(shù)性能 1.技術(shù)性能表1

  2.測量范圍及工作壓力表2

  五、儀表分類 1．按儀表功能分類，LWGY系列渦輪流量計可分為2大類，即： l  渦輪流量傳感器/變送器 l  智能一體化渦輪流量計 2．功能說明 l  渦輪流量傳感器/變送器該類渦輪流量產(chǎn)品本身不具備現(xiàn)場顯示功能，將流量信號遠(yuǎn)傳輸出。流量信號可分為脈沖信號或電流信號（4-20mA）；儀表價格低廉，集成度高，體積小巧，適用于與二次顯示儀、PLC、DCS等計算機(jī)控制系統(tǒng)配合使用。按照不同的輸出信號，該類產(chǎn)品可分為LWGY-□N型和LWGY-□A型 LWGY-□N型傳感器：12～24VDC供電，三線制脈沖輸出，高電平≥8V，低電平≤0.8V；信號傳輸距離≤1000米； LWGY-□A型變送器：24VDC供電，二線制4-20mA 輸出，信號傳輸距離≤1000。該類渦輪流量產(chǎn)品均分為基本型和爆型（ExdIIBT6）兩種，外形如圖                                 圖3                                                圖4 基本型傳感器/變送器                         爆型傳感器/變送器 l  智能一體化渦輪流量計采用的功耗單片微機(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)場顯示，具構(gòu)緊湊、讀數(shù)直觀清晰、性高、不受外界電源干擾、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)場修正。高清晰液晶顯示器同時顯示瞬時流量（4位數(shù)字）及累積流量（8位數(shù)字，帶清功能）。數(shù)據(jù)掉電后保持10年不丟。該類渦輪流量計均為爆產(chǎn)品，爆等級為：ExdIIBT6。該類渦輪流量計按照供電方式、是否具備遠(yuǎn)傳信號輸出可分為LWGY-□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）； 無信號輸出功能。 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，并可根據(jù)不同的現(xiàn)場需要，可增加RS485或HART通訊。                                                     圖5  智能一體化渦輪流量計六、儀表選型表3

注：DN15～DN40常規(guī)為螺紋連接，如希望采用法蘭連接，請?jiān)?ldquo;公稱通徑”后加“（FL）” 例如，選用一臺法蘭連接式爆型渦輪流量計測量柴油，管道為DN40、現(xiàn)場需要顯示并遠(yuǎn)傳電流信號，要求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-40(FL)/C/05/S/S/E/H16   七、安裝尺寸傳感器的安裝方式根據(jù)規(guī)格不同，采用螺紋或法蘭連接，安裝方式見圖6、圖7、圖8，安裝尺寸見表4。       整表結(jié)構(gòu)圖                                   過濾器結(jié)構(gòu)圖 1.過濾器 2.前直管段 3.葉輪 4.前置放大器 5.殼體 6.后直管段     1.壓緊圈  2.螺栓4×14  3.墊圈  4.密封墊圈 5.鋼絲1Cr18Ni9Ti-0.8×2.5  6.過濾網(wǎng)  7.座圖6LWGY-4～10傳感器結(jié)構(gòu)及安裝尺寸示意圖     1. 殼體  2．前導(dǎo)向件  3．葉輪  4．后導(dǎo)向件  5．前置放大器圖7  LWGY-15～40傳感器結(jié)構(gòu)及安裝尺寸示意圖     1. 球軸承  2．前導(dǎo)向件  3．漲圈  4．殼體  5．前置放大器  6．葉輪  7．軸承   8．軸圖8LWGY-50～200傳感器結(jié)構(gòu)及安裝尺寸示意圖                                                                                                                          表4