导读：天燃气体涡轮流量计特点。天燃气体涡轮流量计是坤科流量仪表股份有限公司吸取了国外流量仪表先进技术经过优化设计，综合了气体力学、流体力学、电磁学等理论而自行研制开发的集温度、压力、流量传感器和智能流量积算仪于一体的新一代高精度、高可靠性的气体精密计量仪表。天燃气体涡轮流量计具有出色的低压和高压计量性能，多种信号输出方式以及对流体扰动的低敏感性，广泛适用于天然气、煤制气、液化气、轻烃气等气体的计量。

天燃气体涡轮流量计特点：

1.压力损失小，叶轮具有防腐功能；

2.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。

3.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%

4.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

5.采用EEPROM对累积流量、仪表系数掉电保护，保护时间大于10年

6.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

7.屏显示方便的人机界面实现， 以标准485形式进行数据传输。

8.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。

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

10.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。

11.有较强抗磁干扰和振动能力、性能可靠、寿命长

12.下限流速低,测量范围宽，

3.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

气体涡轮流量计工作原理：

1.气体流经过流量计推动涡轮叶片旋转。叶轮的转数与通过涡轮流量计的气体体积成正比。流量计入口处安装有一个特殊设计的导流架，随着流速的增加,对进入流量计的气流进行加速。导流架的设计可消除任何潜在流体扰动，如涡流或不对称流。对涡轮叶片的推动力也同时增加。确保了流量计在允许的误差范围内高精度计量，即使在小流量的状况下也可以准确计量。作用在涡轮叶片上的气流是轴向的，涡轮装置在主传动轴上，传动轴配有高强度的球轴承。气体通过涡轮叶片后，涡轮叶片的旋转经齿轮组减速后。

2.气体涡轮流量计精度高，压力损失小，始动流量低，对温度压力和流量进行自动跟踪补偿，电池供电，可输出多种信号，选用进口轴承，寿命长，安装维修方便。智能型速度式流量仪表是集流量、温度、压力检测功能于一体，并能进行温度、压力补偿，具有准确度高、重复性好、测量范围宽、安装使用方便等优点。

3.气体涡轮流量计是一种测量封闭管道中气体介质流量的速度式仪表。适用于燃气及其他工业领域中的气体量精确测量。由于其体积小、精度高、重复性好。它吸取了国外同类产品的先进结构，经过优化设计，综合了气体力学、流体力学、电磁学等理论。采用先进的传动结构而自行开发的新产品。

4.气体涡轮流量计是集流量、温度、压力检测功能于一体，并能进行温度、压力、压缩因子自动补偿的新一代流量计，是石油、化工、电力、冶金、工业锅炉等工业行业的燃气计量和城市天然气、燃气调压站及燃气贸易计量的理想仪表。它具有压力损失小、准确度高、始动流量低、抗振与抗脉动流性能好、量程比宽等特点。

一、流量计结构：流量计由以下七个基本部件组成：

1、旋涡发生体

用铝合金制成，具有一定角度的螺旋叶片，它固定在壳体收缩段前部，强迫流体产生强烈的漩涡流。

2、壳体

本身带有法兰，并有一定形状的流体通道，根据不同的工作压力，壳体材料可采用铸铝合金或不锈钢。

3、智能流量计积算仪

由温度、压力检测模拟通道、流量检测数字通道以及微处理单元、液晶驱动电路和其它辅助电路组成，并配有外输信号接口。

4、温度传感器

以Pt100铂电阻为温度敏感元件，在一定温度范围内，其电阻值与温度成对应关系。

5、压力传感器

以压阻式扩散硅桥路为敏感元件，其桥臂电阻在外界压力作用下会发生预期变化，因此在一定激励电流作用下，其两个输出端的电位差与外界压力成正比。

6、压电晶体传感器

安装在靠近壳体扩张段的喉部，可检测出漩涡进动的频率信号。

7、消旋器

固定在壳体出口段，其作用是消除旋涡流，以减小对下游仪表性能的影响。

二、工作原理：

天然气流量计对于测量气体来讲，差压式流量计是一类应用zui广泛的流量计，在各类流量仪表中其使用量占居首位。近年来，由于各种新型流量计的问世，它的使用量百分数逐渐下降，但目前仍是zui重要的一类流量计。差压式流量计是根据安装于管道中标准孔板产生的差压，已知的流体条件和标准孔板与管道的几何尺寸来计算流量的仪表。差压式流量计由一次装置（标准孔板流量计）和二次装置（差压变送器、配电器、控制器和流量计算机）组成。

1、力矩分析

作用在涡轮上的力矩有：

a.流体流过涡轮时对叶片产生的转动力矩Tr，它是主动力矩。

b.涡轮轴与轴承之间摩擦产生的机械摩擦力矩Trm　。

c.流体流经涡轮时对涡轮产生的流动阻力力矩Trf。

d.电磁转换器对涡轮产生的电磁阻力力矩Tre。

因此，涡轮的旋转角速度。可表示为：

式中，J是涡轮的转动惯量。一般情况下，电磁阻力力矩Tre很小。涡轮以恒定的旋车转角速度旋转，因此，旋转角速度w对时间的微分为零。即有：

O=Tr-Trm-Trf

旋翼的导流片与轴线之间夹角为θ，流体的入口和出口流速为u1和u2。它们与圆周方向的夹角分别是α1和α2。流体对旋翼作用产生的旋转力是圆周方向的。根据动量原理，其圆周方向的力fr等于单位质量流体量在圆周方向的动量变化，即：

fr=gvρ（u1cosα1-u1cosα2）

式中，qv和ρ是流体的体积流量和密度。

因入口和出口圆周运动速度相等，有：ur1=ur2=ur=wr。

流体离开叶片的相对速度与圆周运动方向夹角等于叶片倾角θ，因此，有：β2=90°-θ。

因流体流速的轴向分量没有变化，有：u1=u2sinα2

经化简，得：fr=qvρ（u1tanθ-wr）。因此，主推力力矩为：Tr=frr=rqvρ（u1tanθ-wr）

考虑u1-qv/A。　A是流通截面积。则有：

用仪表系数K表示，即：

式中，z是涡轮叶片数;f是涡轮产生的脉冲率。

根据上述，有下列结论：

a.当与Tr比较，Trm，和Trf可忽略时，即可近似认为它们的值为零，这时，天然气流量计的体积流量qv与涡轮产生的脉冲频率了成正比。

叶片数Z增加，则K增加，同样脉冲频率下流体体积流量减小，换言之，同样体积流量时的脉冲数增加。

倾角θ增加，则K增加，同样脉冲频率下流体体积流量减小，换言之，同样体积流量时的脉冲数增加。

叶片半径r减小或流通截面积A减小，则K增加，同样体积流量时的脉冲数增加。

考虑实际应用时，涡轮需要先克服静摩擦力矩后才能转动，因此，Trm不为零。仍假设流体阻力力矩Trf忽略。则刚开始旋转时的流量称为始动流量，这时，输出脉冲频率仍为零，即有：

因此，始动流量qvmin为：

始动流量与涡轮轴与轴承之间摩擦产生的机械摩擦力矩Trm有关，该力矩大则始动流量也大。

倾角θ增加，从上式可知，一方面它使始动流量减小;另一方面，它增加了机械摩擦力矩，使始动流量增大。因此，倾角θ有一个优化值。

叶片半径r增大或流通截面积A减小，可减小始动流量。但也对仪表系数K有影响。

流体密度大，则始动流量小。因此，当流体温度变化引起其密度变化时，始动流量变化。

当流体流量大于始动流量后，流体主推力力矩主要克服流体阻力力矩，可忽略动摩擦力矩。因此，可根据流体流动状态进行分析。

层流流动。流体层流流动的阻力力矩可表示为流体体积流量的线性函数：Trf=C2μqv

式中，C1是阻力系数;μ是流体黏度。

紊流流动。流体紊流流动的阻力力矩可表示为流体体积流量的二次方函数：Trf=C2ρqv

式中，C2是阻力系数。ρ是流体密度。

仪表系数K。根据上述，绘制如图所示仪表系数与流体流量之间的关系曲线。

A处的流率对应于始动流率。b-d段的流动状态处于层流状态，c和d分别对应线性zui小和zui大流率。e是误差范围。天然气流量计的范围度可达20:1或更高。

通常，流体流率大于c点流率就进人线性操作区，即可认为K是常数。

根据伯努利方程确定差压△p，它随流量的增加而以其平方关系变化。

2、流体性能的影响

a.流体黏度的影响。天然气流量计的重要特性是它的高复现性，典型值可达0.02%，而精度达0.25级。根据式（2-102），流体黏度对仪表系数有影响，因此，对高黏度流体，例如，石油化工的流体结算，应考虑黏度的影响。

平直叶片。图是平直叶片时，流体黏度对仪表系数的影响。可以看到，随黏度的增加，静摩擦力矩增加。因此，层流区段增大，线性范围区段减小，仪表系数也有所提高。

螺旋叶片。图2-51（b）是螺旋叶片时，流体黏度对仪表系数的影响。可以看到，随黏度的增加，静摩擦力矩增加不明显，因此，层流区段增大不多，线性范围区段减小较少，而仪表系数可基本保持不变。

仪表口径。通常，仪表口径越小（《50mm），它受流体黏度的影响越大。

流体密度的影响。流体密度对仪表系数有影响。

气体密度的影响。气体密度随温度压力变化而变化，由于其值是液体密度的千分之几，因此，为获得同样的转动力矩，气体的流速要增大几十倍。这就造成轴承摩擦力矩随位用时间的增加而激烈增大。为此，除了要进行密度补偿外，设计时气体天然气流量计的倾角要小些，以降低叶轮旋转速度。

3、其他影响

流体流动状态的影响。流体进入流量计的流动状态影响仪表系数。为此，应有足够直管段长度，以使流体充分发展，消除进口处流体流速分布的不均匀和不稳定。

安装方式的影响。水平和垂直方向的安装会影响流量计的仪表系数。要求现场安装方式与标定时安装方式一致，安装偏差不超过5°。

4、天然气流量计的压损

天然气流量计的压权来自涡轮转子对流体动能产生的机械阻力和流体a滞引起的黏滞阻力。转速越高，机械阻力越大;流体黏度越大，黏滞阻力越大。根据伯努利方程可知，天然气流量计的压损与流体在叶片前平均流速的平方成正比，与流体密度成正比。