气体涡轮流量计是一种速度式流量仪表，它通过测量气体流速来计算出流量。它是工业领域中测量气体流量最常用和最重要的仪表之一。

一、工作原理

其核心工作原理基于流体动量矩守恒。

1. 核心部件：一个放置在流体中的涡轮（转子）。

2. 工作过程：

   • 当气体流经流量计时，会冲击涡轮的叶片，对涡轮产生一个驱动力矩，使涡轮克服阻力矩（如摩擦力、流体粘性阻力等）而旋转。

   • 气体的流速越快，对叶片的冲击力越大，涡轮的转速也就越高。

   • 涡轮的转速与气体的体积流量近似成线性比例关系。

3. 信号转换：

   • 在涡轮旁边会有一个磁电感应转换装置（或其它类型的传感器）。

   • 涡轮的叶片由导磁材料制成。每当一个叶片旋转经过传感器时，会改变磁路的磁阻，从而在传感器线圈中感应出一个电脉冲信号。

   • 这样，涡轮的转速就被转换成了一系列频率脉冲信号。

4. 流量计算：

   • 脉冲信号的频率 f 与气体的瞬时体积流量 Q 成正比，即 f = K × Q。

   • 其中，K 是仪表的仪表系数（单位：脉冲数/立方米），通常在出厂时由厂家标定并给出。

   • 通过测量脉冲频率，就可以计算出瞬时流量；对脉冲计数并累加，就可以得到累积流量。

二、主要特点

优点：

1. 高精度：在其规定的量程范围内，精度非常高，常用于贸易结算和精密过程控制。精度等级常见的有1.0级、1.5级。

2. 重复性好：短期重复性极高，非常适合流程控制的反馈信号。

3. 范围度宽：量程比（最大流量与最小流量的比值）通常较宽，例如 10:1, 15:1，甚至更高，意味着它能准确测量的流量范围很大。

4. 响应速度快：特别适合测量脉动流（如发动机进气测量）和快速变化的流程。

5. 输出数字信号：输出的是频率脉冲信号，抗干扰能力强，便于远传，且无需A/D转换即可直接与计算机、PLC等连接。

6. 结构紧凑：体积相对较小，安装方便。

缺点：

1. 对介质洁净度要求高：如果气体中含有颗粒、粉尘、液滴等杂质，会磨损或粘附轴承和叶片，改变仪表特性，甚至卡死涡轮，导致测量失效。必须在前端安装过滤器。

2. 受流体物性影响大：涡轮流量计的仪表系数 K 与气体的密度和粘度有关。因此，必须根据实际测量的气体成分、温度和压力进行补偿，才能获得准确的标况体积流量或质量流量。

3. 存在可动部件：涡轮和轴承是活动部件，存在机械磨损，长期运行后精度可能会漂移，需要定期检定和维护。

4. 安装要求高：为保证流速分布均匀，对前后直管段有严格要求（通常前10D后5D，D为管径），且不能安装在强烈振动的场所。

三、典型应用

气体涡轮流量计广泛应用于需要精确测量清洁气体流量的场合：

• 天然气贸易计量：城市燃气门站、输配管线、工业和商业用户结算。

• 工业过程控制：石油、化工、电力、冶金等行业中的过程气体流量测量。

• 压缩空气测量：测量和核算工厂的压缩空气能耗。

• 燃气轮机和发动机：测试进气空气流量。

• 实验室：作为标准表用于校验其它流量计。

四、选型与安装要点

1. 介质特性：确认气体是否清洁、干燥。如不清洁，必须配过滤器。

2. 流量范围：根据预计的最小和最大流量选择合适的口径，确保常用流量在流量计最佳量程段（通常是最大流量的60%-80%）。

3. 压力与温度：确认工作压力和工作温度范围，选择合适压力等级和材质的流量计。

4. 温压补偿：这是保证测量准确的关键！

   • 如果测量的是体积流量，并且需要换算到标准状态（如20°C, 101.325kPa）下的体积，则必须配备温度传感器和压力变送器，由流量积算仪进行实时补偿计算。

   • 公式：Q标况 = Q工况 × (P工况 / P标况) × (T标况 / T工况)

5. 安装要求：

   • 水平安装：绝大多数要求水平安装，确保轴承的润滑和避免重力影响。

   • 直管段：保证足够的前后直管段长度（前10D后5D是常见要求），以确保流体充分发展，流速分布对称均匀。

   • 流向：壳体上的箭头方向必须与流体实际流向一致。

总结

气体涡轮流量计是一种高性能的流量仪表，但其优异性能的发挥依赖于洁净的介质、正确的选型、规范的安装以及必不可少的温压补偿。它是天然气等清洁气体高精度计量的首选方案之一。如想了解更多流量计相关信息或者流量计选型，可咨询艾丝特流量计厂家技术客服：180 1926 2426（微信同号）获取帮助。