渦輪流量傳感器結(jié)構(gòu)簡圖，由圖可見，當(dāng)被測流體流過傳感器時(shí)，在流體作用下，葉輪受力旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速與管道平均流速成正比，葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)周期地改變磁電轉(zhuǎn)換器的磁阻值。檢測線圈中的磁通隨之發(fā)生周期地改變磁電轉(zhuǎn)換器的磁阻值。檢測線圈中的磁通隨之發(fā)生周期性變化，產(chǎn)生周期性的感應(yīng)電勢，即電脈沖信號，經(jīng)放大器放大后，送至顯示儀表顯示。
渦輪流量計(jì)的流量方程可分為兩種：實(shí)用流量方程和理論流量方程。
- 實(shí)用流量方程
qv=f/k 公式1
qm=qvp 公式2
式中qv,qm ……分別為體積流量，m3/s，質(zhì)量流量，kg/s;
f ……流量計(jì)的儀表系數(shù)，Hz.
K ……流量計(jì)的儀表系數(shù)，P/m3.
流量計(jì)的系數(shù)與流量（或管道雷諾數(shù)）的關(guān)系曲線如圖2所示。由圖可見，儀表系數(shù)可分為二段，即線性段和非線性段。線性段約為其工作段的三分之二，其特性與傳感器結(jié)構(gòu)尺寸及流體粘性有關(guān)。在非線性段，特性受軸承摩擦力，流體粘性阻力影響較大。當(dāng)流量低于傳感器流量下*，儀表系數(shù)隨著流量迅速變化。壓力損失與流量近似為平方關(guān)系。當(dāng)流量超過流量上*要注意防止空穴現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)相似的TUF特性曲線的形狀是相似的，它僅在系統(tǒng)誤差水平方面有所不同。
傳感器的儀表系數(shù)由流量校驗(yàn)裝置校驗(yàn)得出，它*不問傳感器內(nèi)部流體機(jī)理，把傳感器作為一個(gè)黑匣子，根據(jù)輸入（流量）和輸出（頻率脈沖信號）確定其轉(zhuǎn)換系數(shù)，它便于實(shí)際應(yīng)用。但要注意，此轉(zhuǎn)換系數(shù)（儀表系數(shù)）是有條件的，其校驗(yàn)條件是參考條件，如果使用時(shí)偏離此條件系數(shù)將發(fā)生變化，變化的情況視傳感器類型，管道安裝條件和流體物性參數(shù)的情況而定。
- 理論流量方程
概據(jù)動(dòng)量矩定理可以列出葉輪的運(yùn)動(dòng)方程
Jdw/dt=M1-M2-M3-M4 公式3
式中 J：葉輪的慣性矩；
dw/dt：葉輪的旋轉(zhuǎn)加速度；
M1：流體的驅(qū)動(dòng)力矩；
M2：粘性阻力矩；
M3：軸承摩擦阻力矩；
M4：磁阻力矩。
當(dāng)葉輪以恒速旋轉(zhuǎn)時(shí)，Jdw/dt=0，則M1=M2+M3+M4。經(jīng)理論分析與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證可得
n=Aqv+B-C/qv 公式4
式中 n:葉輪轉(zhuǎn)速；
qv：體積流量；
A：與流體物性（密度、粘度等），葉輪結(jié)構(gòu)參數(shù)（葉片傾角、葉輪直徑、流道截面積等）有關(guān)的系數(shù)。
B：與葉片頂隙，流體流速分布有關(guān)的系數(shù)；
C：與摩擦力矩有關(guān)的系數(shù)。
國內(nèi)外學(xué)者提出許多理論流量方程，它們適用于各種傳感器結(jié)構(gòu)及流體工作條件。至今渦輪儀表特性的水動(dòng)力學(xué)特性仍舊不很清楚，它與流本物性及流動(dòng)特性有復(fù)雜的關(guān)系。比如當(dāng)流場有旋渦和非對稱速度分布時(shí)水動(dòng)力學(xué)特性就非常復(fù)雜。不能用理論式推導(dǎo)儀表系數(shù)，儀表系數(shù)仍需由實(shí)流校驗(yàn)確定。但是理論流量方程有巨大的實(shí)用意義，它可用于指導(dǎo)傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)及現(xiàn)場使用條件變化時(shí)儀表系數(shù)變化規(guī)律的預(yù)測和估算。
產(chǎn)品特點(diǎn)
- 高精確度，一般可達(dá)±1%R、±0.5%R,高精度型可達(dá)±0.2%R；
- 重復(fù)性好，短期重復(fù)性可達(dá)0.05%~0.2%,正是由于具有良好的重復(fù)性，如經(jīng)常校準(zhǔn)或在線校準(zhǔn)可得到*的精確度，在貿(mào)易結(jié)算中是優(yōu)先選用的流量計(jì)；
- 輸出脈沖頻率信號，適于總量計(jì)量及與計(jì)算機(jī)連接，無零點(diǎn)漂移，抗*力強(qiáng)；
- 可獲得很高的頻率信號（3~4KHZ），信號分辯率力強(qiáng)；
- 范圍度寬，中大口徑可達(dá)1：20，小口徑為1：10；
- 結(jié)構(gòu)緊湊輕巧，安裝維護(hù)方便，流通能力大；
- 適用高壓測量，儀表表體上不必開孔，易制成高壓型儀表；
- 用型傳感器類型多，可根據(jù)用戶特殊需要設(shè)計(jì)為各類型傳感器，例如低溫型、雙向型、井下型、混砂型等；
- 可制成插入型，適用于大口徑測量，壓力損失小，價(jià)格低，可不斷流取出，安裝維護(hù)方便。
基本參數(shù)與技術(shù)性能
| 儀表口徑及連接方式 | 4、6、10、15、20、25、32、40采用螺紋連接 （15、20、25、32、40）50、65、80、100、125、150、200采用法蘭連接 |
| 精度等級 | ±1%R、±0.5%R、±0.2%R（需特制） |
| 量程比 | 1:10;1:15;1:20 |
| 儀表材質(zhì) | 304不銹鋼、316（L）不銹鋼等 |
| 被測介質(zhì)溫度（℃） | -20~+110℃ |
| 環(huán)境條件 | 溫度-10~+55℃,相對溫度5%~90%，大氣壓力86~106Kpa |
| 輸出信號 | 傳感器：脈沖頻率信號，低電平≤0.8V 高電平≥8V 變送器：兩線制4~20mADC電流信號 |
| 供電電源 | 傳感器：+12VDC、+24VDC（可選） 變送器：+24VDC 現(xiàn)場顯示型：儀表自帶3.2V鋰電池 |
| 信號傳輸線 | STVPV3×0.3(三線制)，2×0.3(二線制) |
| 傳輸矩離 | ≤1000m |
| 信號線接口 | 基本型：豪斯曼接頭，防爆型：內(nèi)螺紋M20×1.5 |
| 防爆等級 | 基本型：非防爆產(chǎn)品，防爆型：ExdIIBT6 |
| 防護(hù)等級 | IP65 |
2、測量范圍及工作壓力
| 儀表口徑 （mm） | 擴(kuò)展流量范圍 （m3/h） | 常規(guī)耐受壓力 （MPa） | 特制耐壓等級（MPa） (法蘭連接方式) |
| DN4 | 0.04~0.4 | 6.3 | 12、16、25 |
| DN6 | 0.06~0.6 | 6.3 | 12、16、25 |
| DN10 | 0.15~1.5 | 6.3 | 12、16、25 |
| DN15 | 0.4~8 | 6.3、2．5（法蘭） | 4.0、6．312、16、25 |
| DN20 | 0.45~9 | 6.3、2．5（法蘭） | 4.0、6．312、16、25 |
| DN25 | 0.5~10 | 6.3、2．5（法蘭） | 4.0、6．312、16、25 |
| DN32 | 0.8~15 | 6.3、2．5（法蘭） | 4.0、6．312、16、25 |
| DN40 | 1~20 | 6.3、2．5（法蘭） | 4.0、6．312、16、25 |
| DN50 | 2~40 | 2.5 | 4.0、6．312、16、25 |
| DN65 | 4~70 | 2.5 | 4.0、6．312、16、25 |
| DN80 | 5~100 | 2.5 | 4.0、6．312、16、25 |
| DN100 | 10~200 | 1.6 | 4.0、6．312、16、25 |
| DN125 | 13~250 | 1.6 | 2.5、4.0、6．312、16 |
| DN150 | 15~300 | 1.6 | 2.5、4.0、6．312、16 |
| DN200 | 40~800 | 1.6 |
