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摘要：渦輪流量計(jì)是一種速度式流量測(cè)量?jī)x表，因其有測(cè)量范圍度寬、精度高、耐高壓、抗干擾能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)緊湊、容易維修等特點(diǎn)，在冶金、化工等行業(yè)流量測(cè)量中得到了廣泛的應(yīng)用。通過介紹渦輪流量計(jì)的結(jié)構(gòu)、工作原理以及不銹鋼廠退火爐天然氣測(cè)量中渦輪流量計(jì)的應(yīng)用情況、出現(xiàn)的故障和解決辦法，得出使用智能渦輪流量計(jì)應(yīng)注意的幾點(diǎn)事項(xiàng)。
　　流量測(cè)量的方法有很多，測(cè)量?jī)x表的種類也是多種多樣。渦輪流量計(jì)是一種速度式流量?jī)x表，它的精度很高，一般可達(dá)到指示值的0.2%～0.5%，而且在線性流量范圍內(nèi)，即使流量有所變化也不會(huì)降低累計(jì)精度。此外，還具有耐高壓、測(cè)量范圍寬，數(shù)字信號(hào)輸出，容易維修等特點(diǎn)，因而得到了廣泛的應(yīng)用。
1渦輪流量計(jì)的結(jié)構(gòu)
　　渦輪流量計(jì)在結(jié)構(gòu)上主要由渦輪、軸承以及前置放大器組成。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　其中渦輪是由具有導(dǎo)磁性能的不銹鋼材料制成的，裝有螺旋狀葉片，葉片數(shù)量根據(jù)直徑變化而不同，2～24片不等。通常為了使渦輪對(duì)流速變化的響應(yīng)特性好，渦輪的質(zhì)量應(yīng)該盡可能的小。渦輪流量計(jì)的軸承可分為滾珠軸承和滑動(dòng)軸承兩種。滾珠軸承因材料易受腐蝕，同時(shí)在滾珠之間存在異物時(shí)會(huì)產(chǎn)生急劇磨損等缺點(diǎn)，因此目前主要采用耐磨性能好的如聚四氟乙烯、石墨碳化鎢等材料做成的滑動(dòng)軸承。前置放大器（圖1中的脈沖信號(hào)放大器）的作用是將渦輪旋轉(zhuǎn)的次數(shù)變換成電脈沖輸出，通常采用的都是磁式前置放大器。
　　前置放大器由磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器與放大整形電路兩部分組成，示意圖見圖2所示。

　　磁電轉(zhuǎn)換器國(guó)內(nèi)一般采用磁阻式，它由永久磁鋼及外部纏繞的感應(yīng)線圈組成。當(dāng)流體通過使葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉片在永久磁鋼正下方時(shí)磁阻最小，兩葉片空隙在磁鋼下方時(shí)磁阻最大，渦輪旅轉(zhuǎn)，不斷地改變磁路的磁通量，使線圈中產(chǎn)生變化的感應(yīng)電勢(shì)，送入放大整形電路，變成脈沖信號(hào)。
2渦輪流量計(jì)的工作原理
　　渦輪流量計(jì)是一種速度式的流量測(cè)量?jī)x表，其工作原理示意圖如圖3所示，流量測(cè)量的核心部分是渦輪流量傳感器，它主要是由葉輪和磁電感應(yīng)線圈兩部分組成，葉輪的軸心與管道中心是一致的，可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，葉輪的葉片與流體流動(dòng)方向成一定角度。因此，當(dāng)流體流過管道時(shí)，渦輪就會(huì)在流體沖擊下沿管道軸向旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)速率會(huì)隨著流量不同而變化，流速越高，流體的動(dòng)能就越大，渦輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度也就越快。代表著流體流量大小的渦輪轉(zhuǎn)速經(jīng)磁電感應(yīng)放大器轉(zhuǎn)換為一定頻率的電脈沖，再通過顯示儀表進(jìn)行積算和顯示（圖1）。

　　渦輪流量計(jì)通常是通過不同的計(jì)算方法，可以分別對(duì)瞬時(shí)流量和累計(jì)流量進(jìn)行顯示。而當(dāng)儀表殼體內(nèi)永久磁鋼產(chǎn)生的磁力線被旋轉(zhuǎn)的渦輪葉片切割時(shí)，就會(huì)引起磁感應(yīng)線圈磁通量的變化，進(jìn)而磁通周期變化信號(hào)經(jīng)過前置放大器的放大、整形，就會(huì)產(chǎn)生與流速成正比的脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)經(jīng)流量積算電路換算后顯示累積流量值，同時(shí)經(jīng)頻率電流轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成模擬電流量，進(jìn)而顯示瞬時(shí)流量值。
3渦輪流量計(jì)的應(yīng)用情況
　　酒鋼不銹鋼廠退火爐溫度控制燃燒系統(tǒng)中，天然氣的測(cè)量采用的是德國(guó)制造的DE250Z100-40B型帶電子計(jì)數(shù)器的渦輪流量計(jì)，它屬于ElsterQ系列，ElsterQ系列渦輪流量計(jì)是一種穩(wěn)定耐用和精度好的是用于所需求的工業(yè)計(jì)量?jī)x表。同時(shí)還具有自潤(rùn)滑軸承，使得流量計(jì)不需要維護(hù)。該流量計(jì)配有一個(gè)電子計(jì)數(shù)器，除了能夠記錄實(shí)際的工況流量（Vb，m3）外，它還可以顯示瞬時(shí)流量（Qb,m3/h）以及某一天的流量和日期。這就方便了用戶很容易計(jì)算某一段時(shí)間內(nèi)天然氣的用量。除此之外，該流量計(jì)還具有結(jié)構(gòu)緊湊、流量測(cè)量范圍寬、計(jì)量精度與流體的物理的特性（如密度、溫度和壓力等）無關(guān)的特點(diǎn)。不銹鋼廠退火爐天然氣測(cè)量的范圍有兩種：分別是32～650m3/h和0～1000m3/h，它們各自分布在不銹鋼熱退火和冷退火酸洗線的2#爐膛的7個(gè)區(qū)上，流量計(jì)的數(shù)據(jù)接口輸出均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，E200Namur輸出符合標(biāo)準(zhǔn)DINEN50227；光接口符合標(biāo)準(zhǔn)EN1434-ZVEI；M-BUS接口符合標(biāo)準(zhǔn)EN1413。
4存在的問題和解決辦法
　　不銹鋼退火爐天然氣流量測(cè)量用渦輪流量計(jì)外觀如圖4所示，該渦輪流量計(jì)與國(guó)產(chǎn)渦輪流量計(jì)在結(jié)構(gòu)上有些不同，主要區(qū)別是前置放大部分是由機(jī)械齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，以及磁感應(yīng)脈沖轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)不同，但工作原理都是將渦輪的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成一定頻率的脈沖信號(hào)。該渦輪流量計(jì)的使用壽命根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用和維護(hù)經(jīng)驗(yàn)看大概是5～6年，自不銹鋼廠2008年年底投產(chǎn)以來，該渦輪流量計(jì)已經(jīng)全部更換過一次。通常情況下儀表運(yùn)行穩(wěn)定無故障發(fā)生，但隨著使用年限的增加，也會(huì)發(fā)生一些問題和故障。常見的問題和故障有兩個(gè)：一是天然氣流量正常，但儀表指示不正常，有卡滯現(xiàn)象；二是天然氣流量無增加或減少，但儀表指示值減小。

　　由于該渦輪流量計(jì)的整體結(jié)構(gòu)是密閉封裝免維護(hù)的，所以對(duì)于以上存在問題和故障，首先檢查了連接線路是否斷路，其次是渦輪流量計(jì)的內(nèi)外連接軸位置是否在中心軸線上，結(jié)果發(fā)現(xiàn)渦輪轉(zhuǎn)盤支撐軸磨損并出現(xiàn)卡滯現(xiàn)象。經(jīng)過仔細(xì)觀察和研究，調(diào)整托盤與齒輪箱底座間隙支撐軸距離長(zhǎng)度0.5mm，同時(shí)保證連接軸與托盤平面垂直，內(nèi)外連接軸位置在中心軸線上，一是保證托盤和底座有一定間隙，不產(chǎn)生摩擦卡滯，二是保證連接軸轉(zhuǎn)動(dòng)靈活。這樣處理后，以上的兩個(gè)問題故障全都解決，同時(shí)經(jīng)過重新比對(duì)校驗(yàn)，使得渦輪流量計(jì)又能正常使用和運(yùn)轉(zhuǎn)。
5結(jié)語(yǔ)
　　隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，渦輪流量計(jì)不斷向著高精度和免維護(hù)方向發(fā)展，對(duì)于這類流量計(jì)，通過不銹鋼退火爐天然氣測(cè)量渦輪流量計(jì)的長(zhǎng)期使用維護(hù)，以及在使用中出現(xiàn)的故障和處理經(jīng)驗(yàn)，得到以下結(jié)論：為了使渦輪流量計(jì)正常運(yùn)行，一是要保障流量計(jì)安裝時(shí)嚴(yán)格按照安裝說明參數(shù)和條件精準(zhǔn)安裝；二是要經(jīng)常檢查和定期校驗(yàn)，以保證流量計(jì)的正確測(cè)量和計(jì)量；三是嚴(yán)格按照使用說明書操作和使用，以最大限度的延長(zhǎng)使用壽命；四是出現(xiàn)故障時(shí)，仔細(xì)檢查儀表安裝位置、軸承等可見部分是否與最初使用時(shí)出現(xiàn)一定偏差，電源線和信號(hào)線是否完好，流量管道是否堵塞等，然后研究解決對(duì)策，排除故障；五是為了節(jié)約成本、物盡其用，在壽命周期之內(nèi)不要輕易給出更換流量計(jì)的決定。

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