氣體渦輪流量計  

    LJWQ型氣體渦輪流量傳感器是吸取了國內(nèi)外流量儀表*技術(shù)經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計，綜合了氣體力學(xué)、流體力學(xué)、電磁學(xué)等理論而自行研制開發(fā)的新一代高精度、高可靠性的氣體精密計量儀表，具有出色的低壓和高壓計量性能，多種信號輸出方式以及對流體擾動的低敏感性，廣泛適用于天然氣、煤制氣、液化氣、輕烴氣等氣體的計量。
    該產(chǎn)品經(jīng)國家防爆產(chǎn)品質(zhì)檢部門按GB3836.2000《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第1部：通用要求》，GB3836.2-2000《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第2部分：隔爆型“d"》和GB3836.4-2000《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第4部分：本質(zhì)安全型“i"》標準檢驗合格，防爆等級為：ExdIIBT6（隔爆型）、ExdIIBT6（本安型）。

   采用新型傳感器，始動流量低、壓力損失小、抗振與抗脈動流性能好，不易腐蝕、可靠性好、使用壽命長。
 采用新型微處理與高性能的集成芯片，運算精度高，整機功能強大，性能*。
 采用*的微功耗高薪技術(shù)，整機功耗低。既能用內(nèi)電池長期供電運行，又可由外電源供電運行。
 按流量頻率信號，可將儀表系數(shù)分八段自動進行線性修正，可根據(jù)用戶需要提高儀表的計算精度。
 采用EEPROM數(shù)據(jù)存貯技術(shù)，具備歷史數(shù)據(jù)的存貯與查詢功能，三種歷史數(shù)據(jù)記錄方式可供用戶選擇。
 流量計表頭可180°旋轉(zhuǎn)，安裝使用簡單方便。
 高精確度，一般可達±1.5%R、±1.0%R.
 重復(fù)性好，短期重復(fù)性可達0.05%～0.2%，正是由于具有良好的重復(fù)性，在貿(mào)易結(jié)算中是優(yōu)先選用的流量計。
 可檢測被測氣體的溫度、壓力和流量，能進行流量自動跟蹤補償，并顯示標準狀態(tài)下（Pn=101.325Kpa，Tn=293.15K）的氣體流量；可實時查詢溫度、壓力、時間、日期等數(shù)據(jù)。
 優(yōu)質(zhì)合金渦輪，具有更高的穩(wěn)流和耐腐蝕作用.

1）流量計結(jié)構(gòu)

2）工作原理

當氣流進入流量計時，首先經(jīng)過獨立機芯的前導(dǎo)流體并加速，在流體的作用下，由于渦輪葉片與流體流向成一定角度,
此時渦輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩，在渦輪克服阻力矩和摩擦力矩后開始轉(zhuǎn)動。當諸力矩達到平衡時，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，渦輪轉(zhuǎn)動速度與流量成線性關(guān)系，通過旋轉(zhuǎn)的發(fā)信盤上的磁體周期性地改變傳感器磁阻，從而在傳感器兩端感應(yīng)出與流體體積流量成正比的脈沖信號。該信號經(jīng)前置放大器放大、整形后和壓力溫度傳感器檢測到的壓力、溫度信號同時輸給流量積算儀進行處理，直接顯示標準體積流量和標準體積總量。
3、流量積算儀工作原理
   流量積算儀有溫度和壓力檢測模擬通道、流量傳感器通道以及微處理單元組成，并配有外輸接口，輸出各種信號。流量
計中的微處理器按照氣態(tài)方程進行溫壓補償，并自動進行壓縮因子修正，氣態(tài)方程如下：
   Qn=Zn／Zg•(Pg+Pa)／Pn•Tn／Tg•Qg
   式中：Q n一標準狀態(tài)下的體積流量(m 3／h)
   Qg—未經(jīng)修正的體積流量(m 3／h)
   Pg—流量計壓力檢測點處的表壓(KPa)
   Pa—當?shù)卮髿鈮?KPa)
   Tg—介質(zhì)的溫度(273．15+t)k
   t—被測介質(zhì)攝氏溫度(℃)
   Zn—標準狀態(tài)下的壓縮系數(shù)
   Zg—工作狀態(tài)下的系數(shù)
   Tn—標準狀態(tài)下的溫度(2 9 3．1 5 k)
   P n—標準大氣壓(101．325KPa)
注：對于天然氣Zn/Zg=(Fz)2，F(xiàn)z稱為超壓縮因子，按中國石油天然氣總公司的標準sY／T6143—4996中的公式進行計算。

表1

2.測量范圍及工作壓力
表2

注1：表2中“標準量程"中標示的測量范圍為通用測量范圍；（即適用于：LJWQ-N/A/B/C/D）
注2：表2中“擴展量程"中標示得測量范圍用于“智能一體化氣體渦輪流量計"或“智能溫壓補償一體化氣體渦輪流量計" （即適用于：LJWQ-B/C/D）



1．按儀表功能分類LWQ系列氣體渦輪流量計可分為3大類，即：
    氣體渦輪流量傳感器/變送器
    智能一體化氣體渦輪流量計
    智能溫壓補償一體化氣體渦輪流量計
2．功能說明

該類渦輪流量計按照供電方式、是否具備遠傳信號輸出可分為LJWQ-B-□型和LJWQ-C-□型。

應(yīng)用場合：
　　1.在溫度、壓力相對穩(wěn)定的工況現(xiàn)場，作為工業(yè)控制儀表
　　2.在溫度、壓力相對穩(wěn)定的工況現(xiàn)場，用戶可根據(jù)儀表示值氣體方程自行運算到標況流量。

※標準狀態(tài)流量（標況流量）：指在20℃、生活大氣壓下的氣體流量

應(yīng)用場合：精確計量或貿(mào)易結(jié)算

    用戶在選型時，應(yīng)根據(jù)管道公稱壓力、介質(zhì)壓力、介質(zhì)溫度、介質(zhì)組分情況、流量范圍及信號輸出要求合理選擇流量計的型號規(guī)格。
    為使流量計的使用性能，流量計的使用流量范圍應(yīng)在（20%～80%）Qmax范圍內(nèi)比較合適。
    流量計出廠時的信號輸出方式：工況脈沖信號輸出（三線制）、標準流量信號（IC卡）輸出或RS-485通訊輸出。若要求有其它輸出功能，請在訂貨時說明。

例：選用一臺不銹鋼材質(zhì)，溫壓補償一體化氣體渦輪流量計來測量氧氣，用戶工況測量范圍為3-50m3/h,型號為：LWQ-D-40W1/S/S/A
量計外形如圖所示，具體尺寸見右表

注：圖1所示為溫壓補償型儀表外形。
      同口徑所有型號儀表傳感器部分尺寸一致。

液體渦輪流量計

LJGY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、精度高、復(fù)現(xiàn)性好、反應(yīng)靈敏,安裝維護使用方便等特點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AI2O3、硬質(zhì)合金不起腐蝕作用,且無纖維、顆粒等雜質(zhì),工作溫度下運動粘度小于5×10-6m2/s的液體,對于運動粘度大于5×10-6m2/s的液體,可對流量計進行實液標定后使用.若與具有特殊功能的顯示儀表配套,還可以進行定量控制、超量報警等,是流量計量和節(jié)能的理想儀表。

圖1所示為渦輪流量傳感器結(jié)構(gòu)簡圖，由圖可見，當被測流體經(jīng)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)動周期的改變磁電轉(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。
渦輪流量計的流量方程可分為兩種：實用流量方程和理論流量方程。

(1)實用流量方程
  qv=f/K
   qm = qv P
 式中
   qv , qm……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)可分為兩段，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。當流量超過流量上要注意防止空穴現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)相似的TU F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。
 傳感器的儀表系數(shù)由流量校驗裝置校驗得出，它不問傳感器內(nèi)部流體機理，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動方程

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)系比如當現(xiàn)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)仍需由實流校驗確定。但是理論流量方程有巨大的實用意義，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)規(guī)律的預(yù)測和估算。

 •高精確度,一般可達±1%R、±0.5%R,高精度型可達±0.2%R；
 •重復(fù)性好，短期重復(fù)性可達0.05%~0.2%,正是由于具有良好的重復(fù)性，如經(jīng)常校準或在線校準可得
   到的精確度，在貿(mào)易結(jié)算中是優(yōu)先選用的流量計；
 •輸出脈沖頻率信號，適于總量計量及與計算機連接，無零點漂移，抗力強；
 •可獲得很高的頻率信號（3~4kHz），信號分辨力強；
 •范圍度寬，中大口徑可達1:20，小口徑為1:10；
 •結(jié)構(gòu)緊湊輕巧，安裝維護方便，流通能力大；
 •適用高壓測量，儀表表體上不必開孔，易制成高壓型儀表；
 •專用型傳感器類型多，可根據(jù)用戶特殊需要設(shè)計為各類專用型傳感器，例如低溫型、雙向型、井下
   型、混砂專用型等；
 •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，安裝維護方便。

1、基本參數(shù)

1.測量范圍及工作壓力

1．按儀表功能分類，LJWL系列渦輪流量計可分為2大類，即：
    ■渦輪流量傳感器/變送器
    ■智能一體化渦輪流量計
2．功能說明
■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，僅將流量信號遠傳輸出。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，特別適用于與二次顯示儀、PLC、DCS等計算機控制系統(tǒng)配合使用。
 該類渦輪流量產(chǎn)品均分為基本型和防爆型（ExdIIBT6）兩種，外形如圖

圖1 基本型傳感器/變送器        圖2 防爆型 傳感器/變送器

按照不同的輸出信號，該類產(chǎn)品可分為LJWL-□N型和LJWL-□A型
LJWL-□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；
LJWL-□A型變送器：24VDC供電，二線制4-20mA 輸出，信號傳輸距離≤1000。

該類渦輪流量計按照供電方式、是否具備遠傳信號輸出可分為LJWL-□B型和LJWL-□C型。

LJWL-□B型：供電電源采用3.2V10AH鋰電池（可連續(xù)運行4年以上）； 無信號輸出功能。
LJWL-□C型：供電電源采用24VDC外供電，輸出4-20mA標準兩線制電流信號，并可根據(jù)不同的現(xiàn)場需要，可增加RS485或HART通訊。

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，

圖6

  圖4 DN4～DN10
  螺紋連接型渦輪流量傳感器（含直管段部分）尺寸圖
  圖5 DN15～DN40
  螺紋連接型渦輪流量傳感器尺寸圖
  圖6 DN15～DN200
  法蘭連接型渦輪流量傳感器尺寸圖