壓力補(bǔ)償型的氣體渦輪流量計
一、概述
氣體的密度遠(yuǎn)小于液體的密度，因此在結(jié)構(gòu)上與液體渦輪流量計有顯著差別，且氣體的密度受溫度、壓力的變化影響較大。因此進(jìn)行氣體體積流量測量時，多采用帶溫度、壓力補(bǔ)償功
能的氣體渦輪流量計，以達(dá)到準(zhǔn)確測量氣體介質(zhì)的目的。這種渦輪流量計在測量體積流量的同時，必須跟蹤檢測氣體介質(zhì)的溫度和壓力，并將不同工況條件下的氣體體積流量換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下
(p=101. 3?,5kPa，T=273, 15K)的體積流量。這種溫度、壓力補(bǔ)償型的氣體渦輪流量計的典型結(jié)構(gòu)。
溫度、壓力補(bǔ)償型氣體渦輪流量計可采用電磁感應(yīng)原理將渦輪轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為與流體體積流量成正比的脈沖信號。該信號經(jīng)放大、濾波、整形后輸入運(yùn)算器，與溫度、壓力信號一起進(jìn)行運(yùn)算處
理，運(yùn)算器按照氣體狀態(tài)方程進(jìn)行運(yùn)算，其結(jié)果可以就地顯示或用多種信號形式遠(yuǎn)傳。
氣體狀態(tài)方程可寫為
vo -V延黔墮×象=v凈：c，，∞，式中 Vo-標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積量，I113；v-工作狀態(tài)下的體積量，m3；p—p。+pg-流量計壓力檢測點(diǎn)的絕對壓力，kPa；
p。——當(dāng)?shù)卮髿鈮?，kPa;
pg-流量計壓力檢測點(diǎn)的表壓力，kPa,
Po-標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(101. 325kPa)；
孔——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的絕對溫度(273.15K)；
T-被測介質(zhì)絕對溫度(273. 15+t)K；
￡——被測介質(zhì)溫度，℃；
Fz一√象——氣體壓縮因子（對于天然氣壓縮因子，可按中國石油天然氣總公司ST／T6143-1996標(biāo)準(zhǔn)計算），
Zn-標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體壓縮系數(shù)5
zg -工作狀態(tài)下的氣體壓縮系數(shù)。
如采用各類單片機(jī)技術(shù)和微功耗技術(shù)作為運(yùn)算器，則除了溫度、壓力補(bǔ)償外，還可以有報警、自診斷、信號遠(yuǎn)傳等多種功能，做到功能強(qiáng)、運(yùn)算精確度高、結(jié)構(gòu)緊湊、抗干擾能力強(qiáng)、測量范圍寬、重復(fù)性好。氣體渦輪流量計可廣泛應(yīng)用于單相氣體（包括壓縮氣體）標(biāo)準(zhǔn)
體積總量的計量，是石油、化工、電力、冶金以及城市燃?xì)夤芫W(wǎng)等行業(yè)氣體計量的理想
儀表。
二、智能氣體渦輪流量計的設(shè)計
智能氣體渦輪流量計的結(jié)構(gòu)設(shè)計是在通用渦輪流量計的基礎(chǔ)上增加相應(yīng)的傳感器組件和
微處理器構(gòu)成的，主要由流量積算儀、溫度傳感器組件、壓力傳感器組件、渦輪流量傳感器
四大部分組成。
（一）渦輪流量傳感器設(shè)計
渦輪流量傳感器由表體、整流器、渦輪、軸、軸承及信號檢測器組成，
(1)表體表體是傳感器的主體部件，它起到承受被測流體的壓力、固定安裝檢測部
件、連接管道的作用。表體采用不導(dǎo)磁的不銹鋼或硬鋁合金制造。表體從外壁裝入溫度、壓
力等信號檢測器。測壓孔取位于整流器距離進(jìn)口1／2～2/3的位置，直徑不得大于3mm;測
溫孔取位于渦輪定位座后2D以內(nèi)。
(2)整流器在傳感器的進(jìn)口安裝整流器，它對流體起導(dǎo)向整流以及支撐葉輪的作用。
整流器的設(shè)計目的是調(diào)整氣流的速度分布剖面。整流器導(dǎo)流體的外徑設(shè)計同渦輪輪殼外徑。
為了使流體的分布均勻，要將整流器設(shè)計成軸對稱結(jié)構(gòu)。材質(zhì)要求選用不導(dǎo)磁不銹鋼或硬鋁
材料制作。
(3)渦輪渦輪亦稱葉輪，是傳感器的檢測元件，它由高導(dǎo)磁性材料制成。葉輪有直板
葉片、螺旋葉片和丁字形葉片等幾種，也可用嵌有許多導(dǎo)磁體的多孔護(hù)罩環(huán)來增加一定數(shù)量
葉片渦輪旋轉(zhuǎn)的頻率。葉輪由支架中軸承支撐，與表體同軸，其葉片數(shù)視口徑大小而定。葉
輪幾何形狀及尺寸對傳感器性能有較大影響，要根據(jù)流體性質(zhì)、流量范圍、使用要求等設(shè)
計。葉輪的動平衡很重要，直接影響儀表性能和使用壽命。葉輪是變送器的敏感元件，也是
關(guān)鍵元件，所以葉輪的設(shè)計將直接影響到變送器的性能好壞。由于儀表常數(shù)女是葉片安裝角
口、頂晾Ar、葉柵重疊度以及流通截面的函數(shù)，所以選擇理想的葉輪結(jié)構(gòu)參數(shù)是很重要的。
(4)軸與軸承軸與軸承支撐葉輪旋轉(zhuǎn)，需有足夠的剛度、強(qiáng)度和硬度、耐磨性、耐腐
蝕性等，它決定著傳感器的可靠性和使用期限。流量傳感器失效通常是由軸與軸承引起的，
因此它的結(jié)構(gòu)與材料的選用以及維護(hù)是很重要的。同時，軸承阻力矩的大小影響流量計的計 |
