LWGY 液體渦輪流量計(jì)

· 高度 , 一般可達(dá)&plun; 1%R, &plun; 0.5%R 
· 重復(fù)性好 , 短期重復(fù)性可達(dá) 0.05%-0.2% 
· 干擾能力強(qiáng) , 無(wú)點(diǎn)漂移 
· 信號(hào)分辨力強(qiáng) , 可獲得 3-4KHz 的頻率信號(hào) 
· 結(jié)構(gòu)緊湊輕巧 , 安裝維護(hù)方便 , 流通能力大

一、概 述 
    LWGY 系列渦輪流量計(jì)是吸取了國(guó)內(nèi)外流量?jī)x表技術(shù)經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì) , 具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jì) , 廣泛用于測(cè)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(wú)纖維、顆粒等雜質(zhì) , 工作溫度下運(yùn)動(dòng)粘度小于 5 × 10-6m2/s 的液體 , 對(duì)于運(yùn)動(dòng)粘度大于 5 × 10-6m2/s 的液體 , 可對(duì)流量計(jì)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(bào)警等 , 是流量計(jì)量和的理想儀表 . 
二、產(chǎn)品特點(diǎn) 
   ·高度 , 一般可達(dá)&plun; 1%R 、&plun; 0.5%R, 高型可達(dá)&plun; 0.2%R ； 
   ·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(jì)； 
   ·輸出脈沖頻率信號(hào)，適于總量計(jì)量及與計(jì)算機(jī)連接，無(wú)點(diǎn)漂移，干擾能力強(qiáng)； 
   ·可獲得很高的頻率信號(hào)（ 3~4kHz ），信號(hào)分辨力強(qiáng)； 
   ·范圍度寬，中大口徑可達(dá) 1:20 ，小口徑為 1:10 ； 
   ·結(jié)構(gòu)緊湊輕巧，安裝維護(hù)方便，流通能力大； 
   ·適用高壓測(cè)量，儀表表體上不開(kāi)孔，易制成高壓型儀表； 
   ·型傳感器類型多，可根據(jù)用戶需要設(shè)計(jì)為各類型傳感器，例如低溫型、雙向型、井下 型、混砂型等； 
   ·可制成型，適用于大口徑測(cè)量，壓力損失小，價(jià)格低，可不斷流取出，安裝維護(hù)方便。 
三、儀表分類 
   1 ．按儀表功能分類， LWGY 系列渦輪流量計(jì)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(jì) 
   2 ．功能說(shuō)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(chǎng)顯示功能，將流量信號(hào)遠(yuǎn)傳輸出。流量信號(hào)可分為脈沖信號(hào)或電流信號(hào)（ 4-20mA ）；儀表價(jià)格低廉，集成度高，體積小巧，適用于與二次顯示儀、 PLC 、 DCS 等計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)配合使用。 
   該類渦輪流量產(chǎn)品均分為基本型和爆型（ ExdIIBT6 ）兩種，外形如圖

按照不同的輸出信號(hào)，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(hào)傳輸距離≤ 1000 米； 
LWGY- □ A 型變送器： 24VDC 供電，二線制 4-20mA 輸出，信號(hào)傳輸距離≤ 1000 。

圖 3  智能一體化渦輪流量計(jì) 

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(chǎng)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(chǎng)修正。高清晰液晶顯示器同時(shí)顯示瞬時(shí)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(jì)均為爆產(chǎn)品，爆等級(jí)為： ExdIIBT6 。該類渦輪流量計(jì)按照供電方式、是否具備遠(yuǎn)傳信號(hào)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(wú)信號(hào)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(hào)，并可根據(jù)不同的現(xiàn)場(chǎng)需要，可增加 RS485 或 HART 通訊。

1. 基本參數(shù)：

2. 測(cè)量范圍及工作壓力

注： DN15 ～ DN40 常規(guī)為螺紋連接，如希望采用法蘭連接，請(qǐng)?jiān)?ldquo;公稱通徑”后加“（ FL ）” 
     例如，選用一臺(tái)法蘭連接式爆型渦輪流量計(jì)測(cè)量柴油，管道為 DN40 、現(xiàn)場(chǎng)需要顯示并遠(yuǎn)傳電流信號(hào)，要求 0.5 級(jí)， 304 不銹鋼材質(zhì)，儀表耐壓 16MPa 測(cè)量范圍為標(biāo)準(zhǔn)量程，其產(chǎn)品型號(hào)應(yīng)為： LWGY-40(FL)/C/05/S/S/E/H16

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(jiàn)圖 6 、圖 7 、圖 8 ，安裝尺寸見(jiàn)表 4 。

    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

渦輪流量計(jì)使用說(shuō)明

一、概述

    渦輪流量計(jì)（以下簡(jiǎn)稱 TUF ）是葉輪式流量（流速）計(jì)的主要品種，葉輪式流量計(jì)還有風(fēng)速計(jì)、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(guó)早在 1886 年即發(fā)布過(guò)個(gè) TUF ， 1914 年的認(rèn)為 TUF 的流量與頻率有關(guān)。美國(guó)的臺(tái) TUF 是在 1938 年開(kāi)發(fā)的，它用于飛機(jī)上燃油的流量測(cè)量，只是直至二戰(zhàn)后因噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和液體噴氣燃料急需一種高、快速響應(yīng)的流量計(jì)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(guó)、計(jì)量各部門(mén)中獲得廣泛應(yīng)用。

    流量計(jì)中 TUF 、容積式流量計(jì)和科氏質(zhì)量流量計(jì)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(jiǎn)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(jì)是的。 LWGY 系列渦輪流量計(jì)是吸取了國(guó)內(nèi)外流量?jī)x表技術(shù)經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jì)，廣泛用于測(cè)量封閉管道中與不銹鋼 1Cr18Ni9Ti 、 2Cr13 及剛玉 Al 2 O 3 、硬質(zhì)合金不起腐蝕作用，且無(wú)纖維、顆粒等雜質(zhì)，工作溫度下運(yùn)動(dòng)粘度小于 5×10 -6 m 2 /s 的液體，對(duì)于運(yùn)動(dòng)粘度大于 5×10 -6 m 2 /s 的液體，可對(duì)流量計(jì)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(bào)警等， 是流量計(jì)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(jiǎn)圖，由圖可見(jiàn)，當(dāng)被測(cè)流體流過(guò)傳感器時(shí)，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(dòng)周期地改變磁電轉(zhuǎn)換器的磁阻值。檢測(cè)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(shì)，即電脈沖信號(hào)，經(jīng)放大器放大后，送至顯示儀表顯示。

圖 1

渦輪流量計(jì)的流量方程可分為兩種：實(shí)用流量方程和理論流量方程。

•  實(shí)用流量方程

q v =f/K 公式 1

q m =qvρ 公式 2

式中 q v , q m ……分別為體積流量， m 3 /s ，質(zhì)量流量， kg/s;

f ……流量計(jì)輸出信號(hào)的頻率， Hz;

K ……流量計(jì)的儀表系數(shù)， P/m 3 。

流量計(jì)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(jiàn)，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(guò)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(jì)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(wèn)傳感器內(nèi)部流體機(jī)理，把傳感器作為一個(gè)黑匣子，根據(jù)輸入（流量）和輸出（頻率脈沖信號(hào)）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(shí)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。

•  理論流量方程

根據(jù)動(dòng)量矩定理可以列出葉輪的運(yùn)動(dòng)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；

M 1 ： 流體的驅(qū)動(dòng)力拒；

M 2 ： 粘性阻力矩；

M 3 ： 軸承摩擦阻力矩；

M 4 ： 磁阻力矩。

當(dāng)葉輪以恒速旋轉(zhuǎn)時(shí)， 0 ，則 M 1 = M 2 + M 3 + M 4 。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(guó)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(dòng)力學(xué)特性仍舊不很清楚，它與流體物性及流動(dòng)特性有復(fù)雜的關(guān)系。比如當(dāng)流場(chǎng)有旋渦和非對(duì)稱速度分布時(shí)水動(dòng)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(jì)及現(xiàn)場(chǎng)使用條件變化時(shí)儀表系數(shù)變化規(guī)律的預(yù)測(cè)和估算。

三、產(chǎn)品特點(diǎn)

•  高度，一般可達(dá)&plun; 1%R 、&plun; 0.5%R ，高型可達(dá)&plun; 0.2%R ；

•  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(jì)；

•  輸出脈沖頻率信號(hào)，適于總量計(jì)量及與計(jì)算機(jī)連接，無(wú)點(diǎn)漂移，干擾能力強(qiáng)；

•  可獲得很高的頻率信號(hào)（ 3~4kHz ），信號(hào)分辨力強(qiáng)；

•  范圍度寬，中大口徑可達(dá) 1:20 ，小口徑為 1:10 ；

•  結(jié)構(gòu)緊湊輕巧，安裝維護(hù)方便，流通能力大；

•  適用高壓測(cè)量，儀表表體上不開(kāi)孔，易制成高壓型儀表；

•  型傳感器類型多，可根據(jù)用戶需要設(shè)計(jì)為各類型傳感器，例如低溫型、雙向型、井下型、混砂型等；

•  可制成型，適用于大口徑測(cè)量，壓力損失小，價(jià)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(cè)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(jì)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(jì)

2 ．功能說(shuō)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(chǎng)顯示功能，將流量信號(hào)遠(yuǎn)傳輸出。流量信號(hào)可分為脈沖信號(hào)或電流信號(hào)（ 4-20mA ）； 儀表價(jià)格低廉，集成度高，體積小巧， 適用于 與二次顯示儀、 PLC 、 DCS 等計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)配合使用。

按照不同的輸出信號(hào)，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(hào)傳輸距離 ≤ 1000 米 ；

LWGY- □ A 型變送器： 24VDC 供電，二線制 4-20mA 輸出，信號(hào)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

•  智能一體化渦輪流量計(jì)

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(chǎng)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(chǎng)修正。高清晰液晶顯示器同時(shí)顯示瞬時(shí)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(jì)均為爆產(chǎn)品，爆等級(jí)為： ExdIIBT6 。

該類渦輪流量計(jì)按照供電方式、是否具備遠(yuǎn)傳信號(hào)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(wú)信號(hào)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(hào)，并可根據(jù)不同的現(xiàn)場(chǎng)需要，可增加 RS485 或 HART 通訊。

圖 5 智能一體化渦輪流量計(jì)

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(qǐng)?jiān)?ldquo;公稱通徑”后加“（ FL ）”

例如，選用一臺(tái)法蘭連接式爆型渦輪流量計(jì)測(cè)量柴油，管道為 DN40 、現(xiàn)場(chǎng)需要顯示并遠(yuǎn)傳電流信號(hào)，要求 0.5 級(jí)， 304 不銹鋼材質(zhì)，儀表耐壓 16MPa 測(cè)量范圍為標(biāo)準(zhǔn)量程，其產(chǎn)品型號(hào)應(yīng)為： LWGY-40(FL)/C/05/S/S/E/H16