Thread Content
Схематическое изображение принципа работы турбинного расходомера показано на рисунке 3-1. В центре трубы размещается турбина, которая поддерживается подшипниками с обоих концов. Когда жидкость проходит через трубопровод, она ударяется о лопатки турбины, создавая крутящий момент, который заставляет турбину вращаться, преодолевая момент трения и сопротивление жидкости. В определенном диапазоне расхода и при определенной вязкости жидкости угол скорости вращения турбины пропорционален скорости потока жидкости. Таким образом, скорость потока жидкости можно определить по угловой скорости вращения турбины, что позволяет рассчитать объем потока жидкости в трубопроводе. http://img70.ybzhan.cn/9/20191204/637110497295290193577.jpg Частота вращения турбины определяется с помощью датчиков-катушек, расположенных снаружи корпуса. Когда лопасти турбины перерезают магнитные линии, создаваемые постоянными магнитами в корпусе, это приводит к изменению магнитного потока в датчиковых катушках. Датчик-катушка передает сигналы периодических изменений магнитного потока в предварительный усилитель, где сигналы усиливаются и формируются, в результате чего формируются импульсы, пропорциональные скорости потока. Эти импульсы поступают в цепь для преобразования единиц измерения и подсчета объема потока, что позволяет получать и отображать значение накопленного объема потока ； В то же время импульсные сигналы поступают в цепь преобразования частоты в силу тока, где они преобразуются в аналоговый ток, что позволяет определять значение мгновенного расхода. Структура турбинного расходомера: жидкость поступает внутрь через входное отверстие корпуса. С помощью кронштейнов пара подшипников фиксируется на центральной оси трубы, а турбина устанавливается на этих подшипниках. На кронштейнах выше и ниже турбины установлены радиально расположенные регулирующие пластины, которые служат для направления потока жидкости, предотвращая её вихрение и тем самым изменение угла действия потока на лопасти турбины. Снаружи корпуса над турбиной установлены датчиковые катушки, которые принимают сигналы о изменениях магнитного потока. Основные компоненты следующие: (1) турбина. Турбина изготовлена из магнитопроводящей нержавеющей стали и оснащена спиральными лопастями. Количество листьев варьируется в зависимости от диаметра — от 2 до 24 штук. Чтобы турбина хорошо реагировала на скорость потока, требуется, чтобы её масса была как можно меньше. Общие требования к параметрам конструкции лопастей турбины: угол наклона лопастей — 10°–15° (для газа), 30°–45° (для жидкости) ； Степень перекрытия листьев P составляет 1–1,2 ； Зазор между лопастями и внутренней оболочкой составляет 0,5–1 мм. (2) В качестве подшипников турбины обычно используются подшипники из твердосплавов с скольжением, требующие высокой износостойкости. Поскольку при прохождении жидкости через турбину на нее оказывается осевое усилие, это приводит к увеличению трения в подшипниках, что ускоряет их износ. Чтобы устранить это осевое усилие, необходимо применять меры гидравлического балансирования в конструкции. Принцип действия этого метода показан на рисунке 3-3. Поскольку диаметр DH в области турбины немного меньше диаметра Ds в передней и задней опорах, площадь поперечного сечения потока в зоне турбины увеличивается, скорость потока снижается, в результате чего повышается статическое давление P. Это статическое давление будет компенсировать часть осевого усилия. http://img70.ybzhan.cn/9/20191204/637110498820570632399.jpg (3) Предварительный усилитель. Предварительный усилитель состоит из магнитоэлектрического преобразователя и схемы усиления и формирования сигнала; схема представлена на рисунке 3-4. В стране для целей магнитоэлектрического преобразования обычно используются устройства на основе магнитного сопротивления; они состоят из постоянных магнитов и катушек индукции, намотанных вокруг них. Когда жидкость протекает и заставляет вал турбины вращаться, лопасти находятся прямо под постоянными магнитами; в этом случае магнитное сопротивление невелико. Однако когда пространство между лопастями находится под магнитами, магнитное сопротивление увеличивается. В результате турбина вращается, постоянно изменяя магнитный поток в магнитном контуре, что приводит к возникновению переменного электрического потенциала в катушках. Этот потенциал затем поступает в схему усиления и формирования импульсов, где преобразуется в импульсные сигналы. Частота выходных импульсов пропорциональна объему потока, проходящего через расходомер. Коэффициент пропорциональности K равен: K = (3 – 1). Здесь f – частота выходных импульсов турбинного расходомера ； qv — объем потока, проходящего через расходомер. Этот коэффициент также называется коэффициентом измерения турбинного расходомера. http://img68.ybzhan.cn/9/20191204/637110499982198754349.png (4) Прием и отображение сигналов. Система приема и отображения сигналов включает в себя коэффициентные корректоры, сумматоры и преобразователи частоты. Ее функция заключается в преобразовании импульсных сигналов, поступающих от предварительного усилителя, в значения суммарного и мгновенного расхода, которые затем отображаются на дисплее.