豆油流量计工作原理

  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。检测线圈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。

豆油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。

（1）实用流量方程

qv=f/K公式1qm=qvρ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……豆油流量计的仪表系数，P/m3。流量计的系数与流量（或管道雷诺数）的关系曲线如图2所示。由图可见，仪表系数可分为二段，即线性段和非线性段。线性段约为其工作段的三分之二，其特性与传感器结构尺寸及流体粘性有关。在非线性段，特性受轴承摩擦力，流体粘性阻力影响较大。当流量低于传感器流量下，仪表系数随着流量迅速变化。压力损失与流量近似为平方关系。当流量超过流量上要注意防止空穴现象。结构相似的TUF特性曲线的形状是相似的，它仅在系统误差水平方面有所不同。

传感器的仪表系数由流量校验装置校验得出，它不问传感器内部流体机理，把传感器作为一个黑匣子，根据输入（流量）和输出（频率脉冲信号）确定其转换系数，它便于实际应用。但要注意，此转换系数（仪表系数）是有条件的，其校验条件是参考条件，如果使用时偏离此条件系数将发生变化，变化的情况视传感器类型，管道安装条件和流体物性参数的情况而定。

（2）理论流量方程

根据动量矩定理可以列出叶轮的运动方程

式中J：叶轮的惯性矩；

dw/dt：叶轮的旋转加速度；

M1：流体的驱动力拒；

M2：粘性阻力矩；

M3：轴承摩擦阻力矩；

M4：磁阻力矩。

当叶轮以恒速旋转时，J(dw/dt)=0则M1=M2+M3+M4。经理论分析与实验验证可得n=Aqv+B(C/qv)

式中n：叶轮转速；

qv：体积流量；

A：与流体物性（密度、粘度等），叶轮结构参数（叶片倾角、叶轮直径、

流道截面积等）有关的系数；

B：与叶片顶隙，流体流速分布有关的系数；

C：与摩擦力矩有关的系数。

国内外学者提出许多理论流量方程，它们适用于各种传感器结构及流体工作条件。至今涡轮仪表特性的水动力学特性仍旧不很清楚，它与流体物性及流动特性有复杂的关系。比如当流场有旋涡和非对称速度分布时水动力学特性就非常复杂。不能用理论式推导仪表系数，仪表系数仍需由实流校验确定。但是理论流量方程有巨大的实用意义，它可用于指导传感器结构参数设计及现场使用条件变化时仪表系数变化规律的预测和估算。

三、产品特点

1.高精确度，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%,正是由于具有良好的重复性，如经常校准或在线校准可得到的精确度，在贸易结算中是优先选用的流量计；

3.输出脉冲频率信号，适于总量计量及与计算机连接，无零点漂移，抗干扰能力强；

4.可获得很高的频率信号（3~4kHz），信号分辨力强；

5.范围度宽，中大口径可达1:20，小口径为1:10；

6.结构紧凑轻巧，安装维护方便，流通能力大；

7.适用高压测量，仪表表体上不必开孔，易制成高压型仪表；

8.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，例如低温型、双向型、井下型、混砂专用型等；

9.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。

基本参数与技术性能

技术性能

仪表口径及连接方式

4、6、10、15、20、25、32、40采用螺纹连接（15、20、25、32、40）50、65、80、100、125、150、200采用法兰连接

精度等级±1%R、±0.5%R、±0.2%R（需特制）

量程比1:10；1:15；1:20

仪表材质304不锈钢、316（L）不锈钢等

被测介质温度（℃）-20～＋120℃

环境条件温度－10～+55℃，相对湿度5％～90％，大气压力86～106Kpa

输出信号传感器：脉冲频率信号，低电平≤0.8V高电平≥8V变送器：两线制4~20mADC电流信号

供电电源传感器：+12VDC、+24VDC（可选）变送器：+24VDC现场显示型：仪表自带3.2V锂电池

信号传输线STVPV3×0.3（三线制），2×0.3（二线制）传输距离≤1000m

信号线接口

基本型：豪斯曼接头，防爆型：内螺纹M20×1.5防爆等级

基本型：非防爆产品，防爆型：ExdIIBT6

防护等级IP65

智能一体化豆油流量计

采用的超低功耗单片微机技术研制的涡轮流量传感器与显示积算一体化的新型智能仪表，采用双排液晶现场显示，具有机构紧凑、读数直观清晰、可靠性高、不受外界电源干扰、抗雷击、成本低等明显优点。仪表具备仪表系数三点修正，智能补偿仪表系数非线性，并可进行现场修正。高清晰液晶显示器同时显示瞬时流量（4位有效数字）及累积流量（8位有效数字，带清零功能）。所有有效数据掉电后保持10年不丢。该类豆油流量计均为防爆产品，防爆等级为：ExdIIBT6。该类豆油流量计按照供电方式、是否具备远传信号输出可分为LWGY-□B型和LWGY-□C型。LWGY-□B型：供电电源采用3.2V10AH锂电池（可连续运行4年以上）；无信号输出功能。LWGY-□C型：供电电源采用24VDC外供电，输出4-20mA标准两线制电流信号，并可根据不同的现场需要，可增加RS485或HART通讯。

使用注意事项

（1）投入运行的启闭顺序

未装旁路管的流量传感器，先以中等开度开启流量传感器上游阀，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。装有旁路管的流量传感器，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），最后调节下游阀开度到所需的流量。

（2）低温和高温流体的启用

低温流体管道在通流前要排净管道中的水分，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，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。检查流量传感器下游压力。当管道压力不高，在投入运行初期观察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。流量传感器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，如输送成品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豆油流量计的规定，否则会引起精确度降低甚至损坏。

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。

豆油流量计常见故障及处理方法

故障现象:流体正常流动时无显示，总量计数器字数不增加

可能原因:

1）检查电源线、保险丝、功能选择开关和信号线有无断路或接触不良

2）检查显示仪内部印刷版，接触件等有无接触不良

3）检查检测线圈

4）检查传感器内部故障，上述1）~3）项检查均确认正常或已排除故障，但仍存在故障现象，说明故障在传感器流通通道内部，可检查叶轮是否碰传感器内壁，有无异物卡住，轴和轴承有无杂物卡住或断裂现象

消除方法:

1）用欧姆表排查故障点

2）印刷板故障检查可采用替换“备用版”法，换下故障板再作细致检查

3）做好检测线圈在传感器表体上位置标记，旋下检测头，用铁片在检测头下快速移动，若计数器字数不增加，则应检查线圈有无断线和焊点脱焊

4）去除异物，并清洗或更换损坏零件，复原后气吹或手拨动叶轮，应无摩擦声，更换轴承等零件后应重新校验，求得新的仪表系数

故障现象:未作减小流量操作，但流量显示却逐渐下降

可能原因:按下列顺序检查：

1）过滤器是否堵塞，若过滤器压差增大，说明杂物已堵塞

2）流量传感器管段上的阀门出现阀芯松动，阀门开度自动减少

3）传感器叶轮受杂物阻碍或轴承间隙进入异物，阻力增加而减速减慢

消除方法:

1）清除过滤器

2）从阀门手轮是否调节有效判断，确认后再修理或更换

3）卸下传感器清除，必要时重新校验

故障现象:流体不流动，流量显示不为零，或显示值不稳

可能原因:

1）传输线屏蔽接地不良，外界干扰信号混入显示仪输入端

2）管道振动，叶轮随之抖动，产生误信号

3）截止阀关闭不严泄漏所致，实际上仪表显示泄漏量

4）显示仪内部线路板之间或电子元件变质损坏，产生的干扰

消除方法:

1）检查屏蔽层，显示仪端子是否良好接地

2）加固管线，或在传感器前后加装支架防止振动

3）检修或更换阀

4）采取“短路法”或逐项逐个检查，判断干扰源，查出故障点

故障现象:显示仪示值与经验评估值差异显著

可能原因:

1）传感器流通通道内部故障如受流体腐蚀，磨损严重，杂物阻碍使叶轮旋转失常，仪表系数变化叶片受腐蚀或冲击，顶端变形，影响正常切割磁力线，检测线圈输出信号失常，仪表系数变化；流体温度过高或过低，轴与轴承膨胀或收缩，间隙变化过大导致叶轮旋转失常，仪表系数变化

2）传感器背压不足，出现气穴，影响叶轮旋转

3）管道流动方面的原因，如未装止回阀出现逆向流动旁通阀未关严，有泄漏传感器上游出现较大流速分布畸变（如因上游阀未全开引起的）或出现脉动液体受温度引起的粘度变化较大等

4）显示仪内部故障

5）检测器中永磁材料元件时效失磁，磁性减弱到一定程度也会影响测量值

6）传感器流过的实际流量已超出该传感器规定的流量范围

消除方法:

1）~4）查出故障原因，针对具体原因寻找对策

5）更换失磁元件

6）更换合适的传感器