卡箍流量計,卡箍連接流量計,卡箍式流量計
卡箍渦輪流量計是吸取了國內外流量儀表*技術經過優化設計，具有結構簡單、輕巧、精度高、復現性好、反應靈敏，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Al2O3、硬質合金不起腐蝕作用，且無纖維、顆粒等雜質，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，是流量計量和節能的理想儀表。
工作原理：
圖所示為渦輪流量傳感結構簡圖，由圖可見，當被測流體流 過傳感器時，在流體作用下，葉輪受力旋轉，其轉速與管道 平均流速成正比，葉輪的轉動周期地改變磁電轉換器的磁阻值，檢測線圖中的磁通隨之發生周期性變化，產生周期性的感應電勢，即電脈沖信號，經放大器放大后，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。
實用流量方程 qv=f/k 公式1 qm=qvp 公式2
式中qv,qm……分別為體積流量，m3/s；質量流量，kg/s
f……流量計輸出信號的頻率Hz；K……流量計的儀表系數，P/m3
結構：
渦輪流量計主體、前支撐、渦輪、前置放大器、后支撐、導流器、軸承等組成，前置放大器內設置有磁鐵，感應線圈和放大單元，當被測流體經過流量計時，推動渦輪旋轉，渦輪周期性地改變磁路的磁阻值，使通過線圈的磁通量發生周期性變化，從而在線圈內感應出脈動電信號，經放大和處理后傳送至二次儀表，或就地現場顯示，以實現流量積算。
產品特點：
1.高**度，一般可達±1%R、±0.5%R，高精度型可達±0.2%R；
2.重復性好，短期重復性可達0.05%~0.2%；
3.就地顯示，瞬時流量和累積流量；
4.輸出脈沖頻率信號，4-20mA，485通訊
5.可獲得很高的頻率信號，信號分辨力強；
6.范圍度寬，中大口徑可達1：20，小口徑為1：10；
7.結構緊湊輕巧，安裝維護方便，流通能力大；
8.適用高壓測量，儀表表體上不必開孔，易制成高壓型儀表；
9.專用型傳感器類型多，可根據用戶特殊需要設計為各類專用型傳感器；
10.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。
技術參數：
流量范圍：
雙渦輪質量流量計的研制與流量特性分析：
設計雙渦輪質量流量計解決氣液兩相流流量計量問題，改變前后兩渦輪葉片數量分析其流量特性，實驗研究改變前、后葉輪連接彈簧直徑下的流量特性，提出了初始相位角修正值方法，以改善流量誤差特性的有效方法。蒸汽流量計量為典型的氣液兩相流量計量。目前，用于蒸汽計量的主要流量計為標準孔板或渦街流量計，這些流量計測量的是體積流量，而蒸汽的貿易交接是以質量流量進行結算。因此，上述流量計則必須加以溫度、壓力變送器、密度計進行補償和積算才能實現。
雙渦輪質量流量計能夠很好地滿足蒸汽計量的實際應用。它是一種直接式質量流量計量儀表，無須加溫度變送器、壓力變送器或密度變送器。在高溫、高壓及飽和蒸汽的兩相流的情況下，應用雙渦輪流量計可以較好地解決準確度及重復性差等問題。
1 結構與原理
如圖1所示，hualu/華陸雙渦輪質量流量計主體由兩個葉輪組成，葉輪1#有12個葉片，葉輪2#有6個葉片，葉片傾角相同。兩個葉輪葉片相距15mm，中心通過扭簧相連，在相同流速下，葉輪1#受到的扭力大于葉輪2#，因此扭簧產生一個扭轉角，使兩個葉輪轉速相同，葉輪轉過該扭轉角所需的時間與流體質量流量成正比。葉輪1#、2#都帶有一個隨軸轉動特定磁環，葉輪轉一圈，磁敏傳感器1、2各檢測到4個信號。設兩個磁敏傳感器信號之間的時間差為Δt，葉輪轉動周期為T，用示波器可以檢測磁敏傳感器1和2的信號，其波形如圖2，可以計算出Δt,T，實現質量流量測量。
設渦輪旋轉的角速度為ω，根據渦輪流量計的原理可知，ω與流體速度成正比，設系數為k3，有
則兩個渦輪葉片之間的時間差為
構有關的常數。
從式（2）可以看出，流體質量流量與磁敏傳感器1、2測量的時間差成正比。為了符合習慣，式（2）可變為：
2 流量特性分析
2.1 0.8 mm扭簧連接的流量特性分析
本次實驗不帶前后導流裝置，采用專用測試管段，前直管段100mm，后直管段50mm，具體如圖3測試管段示意圖。
采用圖3所示測試管段，前渦輪順轉，后渦輪反轉，兩渦輪用0.8mm扭簧連接，用雙通道示波器同時測量兩個渦輪的磁敏傳感器1和磁敏傳感器2的脈沖信號，記錄兩個相鄰信號的上升沿之間的時間差△t，兩個信號的頻率、周期相同，相位差為△ψ，具體結果如表1。
從表1可以看出，雙渦輪流量計的質量流量qm與兩個磁傳感器的時間差Δt之間有一一對應關系，但是沒有公式（3）一樣的正比例關系。
2.2 0.8 mm扭簧連接、后輪葉片減少一半的流量特性分析
采用圖3所示測試管段，前渦輪順轉，后渦輪反轉，兩渦輪用0.8mm扭簧連接，用雙通道示波器同時測量兩個渦輪的磁敏傳感器1和磁敏傳感器2的脈沖信號，記錄兩個相鄰信號的上升沿之間的時間差Δt，兩個信號的頻率、周期相同，相位差為Δψ，具體結果如表2。
表2 0.8mm扭簧、后輪葉片數減半的雙渦輪質量流量測試結果
2.3 0.6 mm扭簧連接、后渦輪葉片數減少一半的流量特性分析
采用圖3所示測試管段，前渦輪順轉，后渦輪反轉，兩渦輪用0.6mm扭簧連接，用雙通道示波器同時測量兩個渦輪的磁敏傳感器1和磁敏傳感器2的脈沖信號，記錄兩個相鄰信號的上升沿之間的時間差Δt，兩個信號的頻率、周期相同，相位差為Δψ，具體結果如表3。
2.4 0.35 mm扭簧連接、后渦輪葉片減少一半的流量特性分析
采用圖3所示測試管段，前渦輪順轉，后渦輪反轉，兩渦輪用0.35mm扭簧連接，用雙通道示波器同時測量兩個渦輪的磁敏傳感器1和磁敏傳感器2的脈沖信號，記錄兩個相鄰信號的上升沿之間的時間差Δt，兩個信號的頻率、周期相同，相位差為Δψ，具體結果見表4。
3 初始相位角變量修正后的雙渦輪質量流量特性分析
從表1到表4可以看出，質量流量與時間差沒有公式（3）所示的正比例關系，而且時間差Δt與扭簧的直徑也沒有線性關系。分析表1到表4中質量流量與時間差的數據可知：流量越大，時間差越小，和公式（3）揭示的流量越大，時間差越大的關系不一致甚至是相反的。這有必要對雙渦輪質量流量計的實際測量方法進行分析，對測量模型（2）式進行修正[2]。因扭簧的作用，需要考慮代表初始相位角的變量。
由公式（2）可以得到：兩個渦輪的時間差Δt與兩個渦輪的相位角（對應磁鐵與中心軸連線的夾角）成正比。如圖4所示，兩個渦輪的相位角，由于結構的原因，無法保證每次裝配時，兩個渦輪的磁鐵同時處于傳感器的位置，即初始相位角為0。由于扭簧的作用，每次裝配完成后，初始相位角是不變的。因此公式（3）有必要引進一個代表初始相位角的變量θ，設Δt時間內t0代表轉過θ角度需要的時間，即
若初始相位角的變量θ一定，在渦輪轉動周期T確定情況下，代表轉過θ角度需要的時間t0的修正值是一個確定度值。據此原理，在一定的流量下，只要能夠檢出兩個渦輪的時間差Δt，就可以通過計算或實液標定來確定儀表系數，從而使雙渦輪流量計成為一種真正的質量流量計，大大擴展它的應用范圍。
3.2 0.6 mm扭簧、后輪葉片數減半的雙渦輪質量流量測試
3.3 0.35 mm扭簧連接、后渦輪葉片數減少一半的流量特性分析
測試結果如表7所示。
通過表5～表7可以看出，不同線徑的扭簧做成的hualu/華陸雙渦輪質量流量計的質量流量與實際時間差均有較好的線性關系，均符合公式（3）的正比例關系。
表7 0.35mm扭簧、后輪葉片數減半的雙渦輪質量流量測量修正結果
4 重復性實驗
選擇0.6mm扭簧、后輪葉片數減半的雙渦輪質量流量計做重復性實驗，測試結果如表8所示。
從表8可以得到，當流量小于20kg/h時，由于雙渦輪質量流量計轉子太重，流量小時轉動不穩定導致重復性明顯變差。
5 實施方案
雙渦輪流量計作為質量流量計使用，必須解決的是如何高精度檢測出兩個渦輪的時間差（或相位差），隨著檢測技術的發展，這一要求已不難達到。雙渦輪質量流量計，前渦輪12個葉片，傾角45°，后渦輪采用一個和前渦輪相同的渦輪，隔一個葉片去掉一個，變為6個葉片，傾角45°。帶有特定磁環的兩個渦輪各自單獨固定，盡可能緊靠，通過雙通道示波器顯示二路方波，并自動計算兩者的上升沿時間差。
在實施過程中，選擇適當直徑和彈性模量的扭簧，盡量減少因扭簧的扭力或扭轉角對流量測量的重復性和流量特性的影響。若采用直徑較小的扭簧對兩渦輪連接，當小流量時，流體對前后兩個渦輪產生的扭力太小，扭轉角也小，導致扭簧反應不靈敏；但是流量變大時，扭簧可能被壓縮到極限，扭簧的線性將影響流量計測量的特性。
雙渦輪流量的結構將直接關系到測量量程比，渦輪結構緊湊，避免前渦輪對后渦輪流場的干擾。采用模具壓制且高強度材質的葉片，通過測量重復性，合理布置磁鋼和一定磁通量的磁環，以提高檢測的靈敏度。
6 結語
hualu/華陸雙渦輪流量計在體積流量測量方面與一些流量計相比，并不具有性能優勢，但在氣液兩相流質量流量測量方面，雙渦輪流量計有巨大的市場發展前景?？紤]初始相位角引入修正值bT，雙渦輪流量計的質量流量與兩個渦輪的時間差即相位差成正比，與流體流動狀態或流體的參量無關。
要使雙渦輪質量流量計真正投入工業應用，還有大量工作要做，測量準確度有待提高，時間差的測量或相位差的自動測量及結構的優化將直接關系到測量的量程比。實驗數據證明，雙渦輪質量流量計將以其*的測量方式，在質量流量測量領域發揮重要作用。
