导读：输油管道中的涡轮流量计的应用与设计。随着科学技术的长足进步，这一难题也得到越来越完善的解决，针对这一情况，通过本文，笔者结合单位的工作实践，跟各位交流一下涡轮流量计在输油管道中的设计问题。

输油管线在现代的能源工业中是极为重要的传输设备，对于输油管线中的流体测量的要求是相关技术人员苦苦追求的目标，也是一个永远没有尽头的技术难题，毕竟工业生产对于技术的追求也是无止境的。随着科学技术的长足进步，这一难题也得到越来越完善的解决，针对这一情况，通过本文，笔者结合单位的工作实践，跟各位交流一下涡轮流量计在输油管道中的设计问题。

一、涡轮流量计的工作原理

涡轮流量计的工作原理是通过在管道中安装一个涡轮，两边由轴承加以支撑。在流体经过管道时，冲击涡轮的叶片，冲击力对涡轮产生驱动力矩，使涡轮克服磨擦力矩产生旋转。在一定的流量范围内，对一定的流体介质粘度，涡轮的旋转角速度与流体流速成正比。由此，流体流速可通过涡轮的旋转角速度得到，以此便能通过计算得到通过管道的流体流量。

涡轮的转速通过装在机壳外的传感线圈来检测。当涡轮叶片切割由壳体内*磁钢产生的磁力线时，就会引起传感线圈中的磁通变化。传感线圈将检测到的磁通周期变化信号送入前置放大器，对信号进行放大、整形，产生与流速成正比的脉冲信号，送入单位换算与流量积算电路得到并显示累积流量值；同时亦将脉冲信号送入频率电流转换电路，将脉冲信号转换成模拟电流量，进而指示瞬时流量值。

二、涡轮流量计在输油管道中的设计应用

1.涡轮流量计的主要性能

额定压力：四兆帕；长度：六百毫米；流量范围：每小时五十立方米至二百五十立方米；压降：在zui大流量下压力损失小于四十千帕（以水为测试介质时）；总质量：小于四十公斤。能在零下四十一摄氏度至零上四十六摄氏度的环境下正常工作。表头同时显示瞬时流量和累积流量，并可切换显示总累积流量、批累积量、瞬时流量及介质温度，读数方便，清晰直观。

所配备的通讯接口，传输距离不小于九百米。仪表系数应用多段非线性修正，根据不同流量点对应的仪表系数，插值计算出流量计的仪表系数。温度补偿功能：基准温度二十摄氏度，不同的油品采用不同温度体积系数进行补偿。

计量精度：零点二级。

2.涡轮流量计的设计

液体涡轮流量计由涡轮流量传感器和流量积算仪组成。　　

*，涡轮流量传感器的设计。涡轮流量传感器是涡轮流量计的基本单元，主要由整流器、导流体、涡轮、感应线圈、槽头接头、提手等组成。它基于动力矩平衡原理，当流体流经传感器时，在整流器和导流体作用下得到整流并加速由于涡轮叶片与流体流向成一定角度，在加速流体的作用下，叶轮产生转动力矩，克服摩擦力矩和流体阻力矩后，涡轮开始旋转。在一定流量范围内，涡轮转速与流体体积流量成正比。叶轮旋转切割磁力线，周期性地改变线圈中的磁通量，使线圈两端感应出与流体体积流量成正比的脉冲信号，该信号经放大、滤波、整形后送入流量积算仪。

涡轮。涡轮由导磁不锈钢材料制成，装有螺旋叶片，叶片数为六片，叶片倾角为三十五度，叶片与内壳间的间隙为零点八毫米。

整流器。涡轮流量计特性与管线内的速度分布有很大的关系，因此保证进入流量计的流体具有均匀的速度分布，是提高计量的准确性一个重要的前提条件。因此研制的涡轮流量计内置了整流器。整流器由一束细不锈钢管组成，整流束的长度为一百毫米：整流束管子的数目为四十二。通过增加整流器，可以减少流量计前后直管段的长度，提高计量精度，减小体积和重量。　　

第二，流量积算仪的设计。流量积算仪作为流量计的计算显示部分，采用高性能微功耗的集成芯片，配有脉冲输出、四毫安至二十毫安模拟信号输出和YG——865通讯接口三种输出方式，内置高容量三点六伏锂电池供电，并内置温度传感器。积算仪接收传感器的信号，并进行运算处理，就地显示于显示窗口上。其主要特点如下：

采用高性能微功耗的集成芯片，整机多功能，功耗低。

可切换显示总累积流量、批累积量、瞬时流量及介质温度，清晰直观，读数方便。

配有脉冲输出，四毫安至二十毫安模拟信号输出，YG——865通讯接口。

内置高容量三点六伏锂电池供电，寿命长，更换方便，电池寿命可达两年以上。

软件中采用了多段非线性修正，把生产过程中由于加工精度造成的仪表误差通过软件计算修正到标准值以内。

内置式温度传感器，可以在线补偿由于温度引起的变化量。

在软件包中内置了汽油、喷气燃料和柴油的体积膨胀率，通过设置的切换开关，可对不同油品进行温度补偿。

温度补偿。流体的体积随温度的变化而变化，一般来说，温度升高，体积膨胀，流体的这种属性称为热膨胀性，用热膨胀率表示。不同流体具有不同的热膨胀率。

下面通过示例，计算不同介质当温度每升高一摄氏度时的体积变化率。对于柴油，当密度为每立方米八百三十千克时，温度体积系数为零点零零零八四，当温度升高一摄氏度时，体积变化率为千分之零点八四，若温度变化十摄氏度的话，将会引起百分之零点八四的计量误差。

当输送原油时，温度对体积的影响很大，当温度变化十摄氏度时，会引起分百之一点二三的计量误差，而一般流量计的计量度都可达到百分之零点五，只从提高仪表的精度出发，而不考虑被测介质温度的变化是不准确的，不能满足计量交接的要求。温度补偿的目的就是将实测油品的流量值转换成可代计量交接的标准温度条件（以二十摄氏度为基准）下的流量值。

3.涡轮流量计的标定

　　确定流量计仪表系数及度分析涡轮流量计属于速度式流量计，在一定的流量范围内，对一定的流体介质粘度，涡轮的旋转角速度与流体的流速成正比。

　　该流量计采用活塞式液体体积管进行检定。体积管型号为JHYG-150，流量范围：每小时零点五六立方米至五百六十立方米、准确度为百分之零点零三。根据规程要求，在流量每小时二十五立方米至二百五十立方米的范围内进行检定，对每个检定点进行九次检定，检定时记录每个检定点的条件。对不同流量工况下的检定结果进行分析，流量计的线性度、重复性、精度分别为千分之零点一五二，千分之零点零三一和千分之零点零点一五八。

·涡轮流量计工作原理 ·

涡轮流量计采用涡轮进行测量的流量计。它先将流速转换为涡轮的转速，再将转速转换成与流量成正比的电信号。这种流量计用于检测瞬时流量和总的积算流量，其输出信号为频率，易于数字化。感应线圈和永久磁铁一起固定在壳体上。当铁磁性涡轮叶片经过磁铁时，磁路的磁阻发生变化，从而产生感应信号。信号经放大器放大和整形，送到计数器或频率计，显示总的积算流量。同时将脉冲频率经过频率－电压转换以指示瞬时流量。叶轮的转速正比于流量，叶轮的转数正比于流过的总量。涡轮流量计的输出是频率调制式信号，不仅提高了检测电路的抗干扰性，而且简化了流量检测系统。它的量程比可达10:1,精度在±0.2%以内。惯性小而且尺寸小的涡轮流量计的时间常数可达0.01秒。

在欧洲和美国涡轮流量计是继孔板流量计之后的第二个法定天然气流量计，已经发展为多品种、全系列，多规格，批量生产规模的天然气流量计。标准规范亦十分完备，但亦有不足之处：对测量介质洁净度要求较高，使用期限受到限制。据国外相关部门称：曾对240台使用8-15年的流量计进行周期检定，发现仪表准确度的偏移仍在规定范围内。另外，采用一种高效整流作用的整流器与涡轮流量传感器耦合成结构一体化的气体涡轮流量计，在上游侧阻流件为弯头或有半开截止阀条件下，只需要2D直管段长度，对于城市用安装空间窄小的，它是很突出的特点。

·涡轮流量计的特点 ·

· 压力损失小，叶轮具有防腐功能；

· 采用先进的超低功耗单片微机技术，整机功能强、功耗低、性能优越。

· 具有非线性精度补偿功能的智能流量显示器。修正公式精度优于±0.02%

· 仪表系数可由按键在线设置，并可显示在LCD屏上，LCD屏直观清晰，可靠性强

· 采用EEPROM对累积流量、仪表系数掉电保护，保护时间大于10年

· 采用高性能MCU中央处理器，完成数据采集处理显示输出、累积流量瞬时流量同

· 屏显示方便的人机界面实现， 以标准485形式进行数据传输。

· 采用全硬质合金（碳化钨）屏蔽式悬臂梁结构轴承，集转动轴承与压力轴承于一体，大大提高了轴承寿命，并可在有少量泥沙与污物的介质中工作。

· 采用1Cr18Ni9Ti全不锈钢结构，（涡轮采用2Cr13）防腐性能好。　

· 容易维修，有自整流的结构，小型轻巧，结构简单，可在短时间内将其组合拆开，

· 内部清洗简单。

· 有较强抗磁干扰和振动能力、性能可靠、寿命长

· 下限流速低,测量范围宽，

· 现场显示型液晶屏显示清晰直观，功耗低，3V锂电池供电可连续运行5年以上，

· 耐腐蚀，适用于酸碱溶液