渦輪流量計由渦輪、軸承、前置放大器、顯示儀表組成。
渦輪流量計的原理是在管道中心安放一個渦輪,兩端由軸承支撐.當(dāng)流體通過管道時,沖擊渦輪葉片,對渦輪產(chǎn)生驅(qū)動力矩,使渦輪克服摩擦力矩和流體阻力矩而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn).在一定的流量范圍內(nèi),對一定的流體介質(zhì)粘度,渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度與流體流速成正比.由此,流體流速可通過渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度得到,從而可以計算得到通過管道的流體流量.
渦輪的轉(zhuǎn)速通過裝在機殼外的傳感線圈來檢測.當(dāng)渦輪葉片切割由殼體內(nèi)永久磁鋼產(chǎn)生的磁力線時,就會引起傳感線圈中的磁通變化.傳感線圈將檢測到的磁通周期變化信號送入前置放大器,對信號進行放大、整形,產(chǎn)生與流速成正比的脈沖信號,送入單位換算與流量積算電路得到并顯示累積流量值;同時亦將脈沖信號送入頻率電流轉(zhuǎn)換電路,將脈沖信號轉(zhuǎn)換成模擬電流量,進而指示瞬時流量值.
被測流體沖擊渦輪葉片,使渦輪旋轉(zhuǎn),渦輪的轉(zhuǎn)速隨流量的變化而變化,即流量大,渦輪的轉(zhuǎn)速也大,再經(jīng)磁電轉(zhuǎn)換裝置把渦輪的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為相應(yīng)頻率的電脈沖,經(jīng)前置放大器放大后,送入顯示儀表進行計數(shù)和顯示,根據(jù)單位時間內(nèi)的脈沖數(shù)和累計脈沖數(shù)即可求出瞬時流量和累積流量。
渦輪變送器的工作原理是當(dāng)流體沿著管道的軸線方向流動,并沖擊渦輪葉片時,便有與流量qv、流速V和流體密度ρ乘積成比例的力作用在葉片上,推動渦輪旋轉(zhuǎn)。在渦輪旋轉(zhuǎn)的同時,葉片周期性地切割電磁鐵產(chǎn)生的磁力線,改變線圈的磁通量。根據(jù)電磁感應(yīng)原理,在線圈內(nèi)將感應(yīng)出脈動的電勢信號,此脈動信號的頻率與被測流體的流量成正比,即: 其中,qv為流體的體積總量,N為變送器產(chǎn)生的脈動總數(shù);ξ為流量系數(shù)。
ξ是渦輪變送器的重要特性參數(shù),不同的儀表有不同的ξ,并隨儀表長期使用的磨損情況而變化;其含義是單位體積流量通過變送器時,變送器的輸出的脈沖數(shù)。
渦輪變送器輸出的脈沖信號,經(jīng)前置于放大器放大后,送入顯示儀表,就可以實現(xiàn)流量的測量。