터빈 유량계 작동 원리

Thread Content

터빈 유량계의 원리 도식은 그림 3-1에 나타나 있습니다.파이프 중앙에 터빈을 설치하고, 양 끝은 베어링으로 지지됩니다.유체가 파이프를 통과할 때 터빈 블레이드에 충격을 주어 터빈에 구동 토크를 발생시키고, 이로 인해 터빈은 마찰 토크와 유체 저항 토크를 극복하며 회전하게 됩니다.일정한 유량 범위 내에서, 특정 유체의 점도가 일정할 때, 터빈의 회전 각속도는 유체의 유속과 비례합니다.이를 통해 유체의 유속은 터빈의 회전 각속도로부터 구할 수 있으며, 이를 바탕으로 파이프를 통과하는 유체의 유량을 계산할 수 있다.http://img70.ybzhan.cn/9/20191204/637110497295290193577.jpg 터빈의 회전 속도는 기체 외부에 장착된 센서 코일을 통해 측정됩니다.터빈 블레이드가 케이스 내부의 영구 자석에서 발생하는 자기선을 가로지를 때, 센서 코일 내의 자속에 변화가 생깁니다.센서 코일은 감지된 자속의 주기적인 변화 신호를 프리앰프로 전달하여, 그 신호를 증폭하고 형태를 조정함으로써 유량에 비례하는 펄스 신호를 생성합니다. 이 펄스 신호는 단위 변환 및 유량 누적 회로로 전달되어 누적된 유량값이 산출되어 표시됩니다；동시에 펄스 신호를 주파수-전류 변환 회로에 입력하여 펄스 신호를 아날로그 전류량으로 변환함으로써 순간적인 유량 값을 표시한다.터빈 유량계의 구조는, 유체가 케이스의 입구를 통해 유입됩니다.브라켓을 통해 한 쌍의 베어링을 관의 중심축에 고정시키고, 터빈은 그 베어링 위에 장착됩니다.터빈의 상류와 하류에 위치한 지지대에는 방사형으로 배열된 정류판이 있어, 유체가 회전하는 것을 막고 터빈 블레이드에 가해지는 힘의 방향을 조절하는 역할을 합니다.터빈 위쪽의 케이스 외부에는 자기 선속 변화 신호를 수신하는 센서 코일이 장착되어 있습니다.주요 부품은 다음과 같습니다: (1) 터빈은 자기를 전도하는 스테인리스 스틸로 만들어졌으며, 나선형 날개가 장착되어 있습니다.잎의 수는 직경에 따라 달라지며, 2개에서 24개까지 다양합니다.터빈이 유속에 잘 반응하도록 하려면 질량을 가능한 한 작게 해야 합니다.터빈 블레이드의 구조적 파라미터에 대한 일반적인 요구 사항은 다음과 같습니다: 블레이드의 기울기는 가스의 경우 10°–15°, 액체의 경우 30°–45°가 됩니다；잎의 겹침도 P는 1-1.2입니다；잎과 내부 케이스 사이의 간격은 0.5-1mm입니다.(2) 베어링 터빈의 베어링은 일반적으로 슬라이딩 매치형의 초경합금 베어링을 사용하며, 내마모성이 우수해야 합니다.유체가 터빈을 통과할 때 터빈에 축 방향의 추력이 가해져, 베어링의 마찰 토크가 증가하고 베어링의 마모가 가속화됩니다. 이러한 축 방향의 힘을 제거하기 위해서는 구조적으로 수력 균형 조치를 취해야 하며, 이 방법의 원리는 그림 3-3에 나와 있습니다.터빈 부분의 직경 DH가 앞뒤 지지대 부분의 직경 Ds보다 약간 작기 때문에, 터빈 구간에서는 유동 단면적이 넓어지고 유속이 줄어듭니다. 그 결과 유체의 정압 P가 상승하게 되며, 이 P라는 정압이 축 방향의 추력을 일부 상쇄하는 역할을 합니다.http://img70.ybzhan.cn/9/20191204/637110498820570632399.jpg (3) 프리앰프 프리앰프는 자기전기 유도 변환기와 증폭 및 형성 회로의 두 부분으로 구성되며, 그 구조는 그림 3-4에 나타나 있습니다.국내에서는 자기전기 변환기로 일반적으로 자기저항식이 사용되며, 이는 영구자석과 그 주위에 감긴 유도코일로 구성됩니다.유체가 터빈을 회전시킬 때, 블레이드가 영구자석 바로 아래에 있으면 자기저항이 적지만, 두 블레이드 사이의 공간이 자석 아래에 있을 때는 자기저항이 커집니다. 이로 인해 터빈이 회전하면서 자기회로의 자속이 계속 변화하고, 그 결과 코일 내에 변동하는 유도전압이 발생합니다. 이 전압은 증폭 및 정형 회로를 거쳐 펄스 신호로 변환됩니다.출력 펄스의 주파수는 유량계를 통과하는 유량에 비례하며, 그 비례 상수 K는 다음과 같습니다:
K = (3 – 1)
여기서, f는 터빈 유량계가 출력하는 펄스의 주파수입니다；　　qv--유량계를 통과하는 유량. 이 비례 계수는 터빈 유량계의 계수라고도 불린다.http://img68.ybzhan.cn/9/20191204/637110499982198754349.png (4) 신호 수신 및 표시: 신호 수신 및 표시 장치는 계수 보정기, 덧셈기, 주파수 변환기 등으로 구성되어 있으며, 이 장치들의 역할은 프리앰프에서 전달된 펄스 신호를 누적 유량과 순간 유량으로 변환하여 표시하는 것입니다.