渦輪流量計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、維修方便、加工零部件少、流通能力打及價(jià)格低廉等特點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于石油類、有機(jī)液體、無機(jī)液體、低溫液體等的精確測量。本文從設(shè)計(jì)、使用的角度對渦輪流量計(jì)做簡要介紹。 
　　在船舶中，監(jiān)視和流量測量時(shí)必不可少的。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)環(huán)境日趨復(fù)雜，對流量測量的要求也越來越高。因此，運(yùn)用不同的物理原理和規(guī)律也相繼問世與之相適應(yīng)，如差壓流量計(jì)、電磁流量計(jì)、渦輪流量計(jì)超聲波流量計(jì)和質(zhì)量流量計(jì)等等。在所有流量計(jì)中，渦輪流量計(jì)、容積式流量計(jì)及科里奧利質(zhì)量流量計(jì)為重復(fù)性、精確度最好的流量計(jì)。這三類流量計(jì)中，渦輪流量計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、維修方便、加工零部件少、流通能力打及價(jià)格低廉等特點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于石油類、有機(jī)液體、無機(jī)液體、低溫液體等的精確測量。本文從設(shè)計(jì)、使用的角度對渦輪流量計(jì)做簡要介紹。  
　　一 測量原理 
　　渦輪流量計(jì)的工作原理是根據(jù)置于流體中的葉輪的旋轉(zhuǎn)角速度與流體流速成正比，通過測量葉輪的旋轉(zhuǎn)角速度得到被測流體的流速，從而得到管道內(nèi)的流量值。 
　　整個(gè)儀表由殼體、導(dǎo)向體（疏流器）、葉輪、軸、軸承及信號檢測器等組成。 
　　渦輪流量計(jì)在管道中心安放一個(gè)渦輪，兩端由軸承支撐。當(dāng)流體進(jìn)入流量計(jì)時(shí)，首先要經(jīng)過渦輪流量計(jì)內(nèi)部特殊結(jié)構(gòu)的前導(dǎo)流體并加速。在流體的作用下，渦輪葉片會與流體流向形成一定角度，這個(gè)時(shí)候渦輪就會產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩，這個(gè)轉(zhuǎn)動力矩需要克服阻力力矩和摩擦力矩之后才能帶動渦輪開始轉(zhuǎn)動。當(dāng)轉(zhuǎn)動力矩、阻力力矩和摩擦力矩達(dá)到平衡時(shí)，渦輪的轉(zhuǎn)速就會恒定。而且渦輪轉(zhuǎn)動速度與流量成線性關(guān)系。葉輪的轉(zhuǎn)速經(jīng)一副齒輪減速，同時(shí)由一個(gè)密封的磁性耦合器件將轉(zhuǎn)動的趨勢傳到儀表外部的機(jī)械式計(jì)數(shù)器。利用電磁感應(yīng)原理，通過旋轉(zhuǎn)的渦輪葉片頂端導(dǎo)磁體周期性地改變磁阻，將檢測線圈檢測到的磁通周期變化信號送入前置放大器，經(jīng)過放大、整形，產(chǎn)生與流速成正比的脈沖信號，送入單位與流量積算電路，得到并顯示累積流量值；同時(shí)將脈沖信號送入頻率-電流轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)換成模擬電流，進(jìn)而指示瞬時(shí)流量值。 
　　渦輪流量計(jì)的流量方程為： 
qv=f/K 
　　式中，qv體積流量（m3/s）,f為流量計(jì)輸出信號的頻率（Hz），K為流量計(jì)的儀表系數(shù)（脈沖數(shù)/m3）。 
　　二 主要優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用場合 
　　渦輪流量計(jì)由于其結(jié)構(gòu)及測量原理使其具有以下優(yōu)點(diǎn)： 
（1）高精度 對于液體一般為±0.25%~±0.5%，高精度型可達(dá)到±0.15%；當(dāng)介質(zhì)為氣體時(shí)，一般為±1.5%,特殊專用型為±0.5%~1%，在所用流量計(jì)中，渦輪流量計(jì)屬于最精確的。 
（2）重復(fù)性好 短期重復(fù)性可達(dá)0.05%~0.2%，正是由于其具有良好的重復(fù)性，如經(jīng)常校準(zhǔn)或在線校準(zhǔn)可得極高的精確度，使其成為在貿(mào)易結(jié)算計(jì)量的優(yōu)秀解決方案之一。 
（3）測量范圍寬 中大口徑可達(dá)40:1~10:1，小口徑為6:1或5:1。 
（4）輸出脈沖頻率信號 適于總量計(jì)量及計(jì)算機(jī)連接，無零點(diǎn)漂移，抗干擾能力強(qiáng)?？色@得很高的頻率信號（3~4Hz），信號分辨率強(qiáng)。 
（5）適用于高壓測量 儀表表體不必開孔，易制成高壓型儀表。 
（6）結(jié)構(gòu)類型多，可適應(yīng)各種測量對象的需要。 
　　然而沒有一種流量測量方式是完美的，在擁有以上優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)渦輪流量計(jì)的不足之處也是顯而易見的，在實(shí)際的選型與應(yīng)用中要尤為注意： 
（1）難以長期保持校準(zhǔn)特性，需要定期校驗(yàn)。對于無潤滑性的液體，液體中含有懸浮物或具有腐蝕性時(shí)，容易造成軸承磨損及卡住等問題，限制了其使用范圍，特殊工況需要采用耐磨硬質(zhì)合金軸和軸承。有貿(mào)易儲運(yùn)和高精度測量要求時(shí)，最好配備現(xiàn)場校驗(yàn)設(shè)備，可定期校準(zhǔn)以保持其特性。 
（2）不適用于較高粘度介質(zhì)（高粘度型除外），隨著粘度的增大，流量計(jì)測量下限值提高，測量范圍縮小，線性度變差。 
（3）流體物性（密度、粘度）對儀表特性影響較大。氣體流量計(jì)易受到密度的影響，而液體流量計(jì)對粘度變化的反應(yīng)敏感。由于密度和粘度與溫度、壓力關(guān)系密切，在現(xiàn)場溫度、壓力波動較大的情況下，要根據(jù)它們對精確度影響的程度采取補(bǔ)償措施，才能使流量計(jì)保持在較高的精度。 
（4）流量計(jì)受到來自流速分布畸變和旋轉(zhuǎn)流的影響較大，一次表上下游側(cè)需設(shè)置較長的直管段，如安裝空間有限，可加裝整流器以縮短直管段長度。 
（5）對被測介質(zhì)的潔凈度要求較高，限制了其適用領(lǐng)域，雖然可以通過安裝過濾器以適應(yīng)臟污介質(zhì)，但亦帶來壓損增大、維護(hù)量增大等一系列問題，因此在由于潔凈度較差的流體測量時(shí)要謹(jǐn)慎使用。 
（6）小口徑（DN50以下）儀表的流量特性受物性影響嚴(yán)重，儀表性能難以提高。 

三、渦輪流量計(jì)的選用 
　　渦輪流量計(jì)作為高精度流量測量儀表被廣泛應(yīng)用于貿(mào)易計(jì)量，為滿足計(jì)量的精度要求在選用時(shí)以下幾點(diǎn)要特別注意。 
（1）流體要求相對潔凈。推薦選用的流體如石油化工類：石腦油、乙烯、苯乙烯、聚乙烯、液化石油氣、天然氣、液氧、液氮、二氧化碳等；化學(xué)溶液類：氨水、鹽水、甲醇等；一般流體：水、空氣、氧氣、高壓氫氣等；有機(jī)液體：酒精、乙醚、苯、甲苯、丁二烯、四氯化碳等。 
（2）不推薦選用的對象或場所：含雜質(zhì)多的液體，如循環(huán)冷卻水、河水、排污水、燃油等；管道壓力不高，流量較大（高流速），有可能產(chǎn)生氣穴的場合；電焊機(jī)、電動機(jī)、有觸點(diǎn)繼電器的附近存在嚴(yán)重電磁干擾的場合等。 
（3）渦輪流量計(jì)對流體粘度比較敏感，粘度增大時(shí)，儀表系數(shù)的線性區(qū)域會變窄，下限流量提高。對于液體，通常用水作為檢測流體。液體粘度低于5x10-6mm2/s時(shí)可不考慮粘度影響，否則需采取措施以補(bǔ)償粘度的影響，如縮小適用范圍，使用時(shí)提高流量下限值，儀表系數(shù)誠意雷諾系數(shù)等。 
（4）必須經(jīng)常校驗(yàn)。對于管線傳輸計(jì)量，常配備在線校驗(yàn)設(shè)備。目前多在智能儀表中進(jìn)行各種影響量的補(bǔ)償，如溫圧補(bǔ)償、非線性補(bǔ)償?shù)取?nbsp;
（5）一般在工作時(shí)最大流量相應(yīng)的轉(zhuǎn)速不能過高，以延長使用壽命。一般情況下對于連續(xù)式工作，儀表流量上限為實(shí)際最大流量值的1.4倍，間歇工作的則為1.3倍。 
　　四、渦輪流量計(jì)在實(shí)際應(yīng)用中容易出現(xiàn)的問題及相關(guān)解決建議 
　　由于各種因素的影響，渦輪流量計(jì)在實(shí)際應(yīng)用的過程中會容易出現(xiàn)一些問題的。常見的問題有以下幾種： 
　　常見的問題有：無信號、運(yùn)轉(zhuǎn)速度忽慢忽快、渦輪流量計(jì)不計(jì)數(shù)、負(fù)偏差增加(準(zhǔn)確度降低)以及設(shè)計(jì)流量與實(shí)際流量不匹配等等。針對上述問題可以提出如下建議： 
1、 無信號 
　　對于無信號的情況首先要檢查電源，檢查電源沒問題后再對渦輪流量計(jì)本身進(jìn)行檢查，并判斷是一次儀表還是二次儀表的故障，如果二次儀表沒有問題，則檢查信號線是否正確連接，如果仍然無信號輸出，也有可能是流體的流速太慢或者傳感器出現(xiàn)了問題，導(dǎo)致檢測不到信號。 
2、 運(yùn)轉(zhuǎn)速度忽快忽慢 
　　發(fā)生情況，首先可以通過調(diào)整儀表系數(shù)來控制速度，如果儀表系數(shù)變化較大，也可以檢查插入桿深度是否恰當(dāng)，大多數(shù)情況下，是由于葉輪無法運(yùn)轉(zhuǎn)，流量計(jì)內(nèi)部含有污物，可以使用鹽酸來清洗污物 
3、 流量計(jì)不計(jì)數(shù) 
　　對于渦輪流量計(jì)不計(jì)數(shù)的情況，可能是由于電源或者開關(guān)接觸不良導(dǎo)致的，所以要對渦輪流量計(jì)內(nèi)部的器件進(jìn)行檢查，檢查各個(gè)部件是否出現(xiàn)故障，如果出現(xiàn)了故障，要及時(shí)修理或更換零件。 
4、精度下降 
　　作為速度式流量計(jì)，隨著運(yùn)行時(shí)間的增加（通常在運(yùn)行兩年后），內(nèi)部軸承會逐漸磨損，容易造成葉輪轉(zhuǎn)速變慢（與正常相比），計(jì)量負(fù)偏差增大，從而引起計(jì)量偏少的現(xiàn)象，對大流量的計(jì)量影響尤為突出。建議改善方式：與生產(chǎn)廠家及代理商積極溝通，進(jìn)行有針對性的維護(hù)或者干脆定期更換軸承。 
　　渦輪流量計(jì)作為速度式流量計(jì)的主要品種，在國外液化石油氣、成品油和輕質(zhì)原油等的轉(zhuǎn)運(yùn)及集輸站，大型原油輸送管線的首末站都大量采用它進(jìn)行貿(mào)易結(jié)算。相信隨著我國工業(yè)設(shè)計(jì)與國際的不斷接軌，渦輪流量計(jì)今后的應(yīng)用會更加廣闊。