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1、 涡轮流量计的原理和模块化设计 涡轮流量计的原理和模块化设计 摘 要流量是工农业生产过程中重要的测量参数之一，与温度、压力、物位同为热工量。流量测量的意义在于既可以指导生产，同时又是规范工艺操作的需要和进行经济核算的依据。由于流量这个参数受流体的工作条件影响，对其检测有相当的难度，为了满足现代工业中各种不同的场合和各种不同的测量目的，各种流量计量仪表就应运而生。涡轮流量计是计量仪表中不可缺少的一员，随着现代计算机技术的发展而不断发展和完善。按照模块化设计方法，将系统硬件部分分为不同的功能模块分别进行设计。并对现状中存在效率低的问题作了分析，提出模块化设计开发该产品的思路和方法，并论述 了模块化
2、设计给产品所带来的诸多优势和重大意义。关键词：涡轮转速测量；效率；模块化设计；气体涡轮流量计ABSTRACTThe flow is one of the important measurement parameters in the process of industrial and agricultural production, and the temperature, pressure, level the same as the heat and consuming. The significance of flow measurement is that can guide the
3、production, but it is also the basis of the specification process operation needs and economic accounting. Due to the impact of the working conditions of the flow parameters by fluid, detection of considerable difficulty, in order to meet modern industry in a variety of occasions and a variety of me
4、asurement purposes, a variety of flow measurement instrument came into being.Measurement instrument of turbine flowmeter is one of the indispensable part, with the development of modern computer technology and the continuous development and improvement. According to the modular design method, the sy
5、stem hardware parts can be divided into different functional modules respectively. And the current situation and the problem of low efficiency of existing were analyzed and put forward the thinking and method of the modular design and development of the product, and discusses the modular design for
6、product brings many advantages and great significance.Key words: turbine speed measurement; Efficiency; Modular design; Gas turbine flowmeter目 录第一章 绪论 41.1 课题的来源及研究意义 41.2 国内外发展状况 41.3 流量计的分类及其工作原理 51.4 主要研究目标 81.5 研究内容 8第二章 涡轮流量计的原理和结构 92.1 涡轮流量计的基本工作原理 9 2.2 涡轮流量计的结构 9 第三章 第三章 模块化设计 11 3.1 原理与结构 1
7、1 3.2功能模块划分 11 3.3 设计分析 11 第四章 模块化意义 12第五章 总结 12参考文献 13中英译文 14第一章 绪论1.1 课题来源及其研究意义计量是工业生产的眼睛。涡轮机是一种速度式流量计，它由涡轮、轴承、前置放大器、显示仪表组成。涡轮的转速随流量的变化而变化，即流量大，涡轮的转速也大，再经磁电转换装置把涡轮的转速转换为相应频率的电脉冲，经前置放大器放大后，送入显示仪表进行计数和显示根据单位时间内的脉冲数和累计脉冲数即可求出瞬时流量和累积流量。涡轮流量计是流量测量仪表中不可缺少的一员,随着现代计算机技术的发展而不断发展和完善。流量计量是计量科学技术的组成部分之一，它与国民
8、经济有着密切的关系。尤其在当今能源危机，工业生产自动化越来越高，能源使用浪费现象严重的时代情况下,流量计有了越来越重要的地位，受到人们越来越多的关注。涡轮流量计作为最通用的流量计,具有高精度、重复性好等特点，并且广泛运用于工农业生产，交通运输，国防建设，科学研究，对外贸易，以及人民生活的各个角落，随着计算机技术的飞速发展, 基于单片机的高速气体涡轮流量计的研究与开发认知，更有着广泛的意义和作用。1.2 国内外发展现状随着国内外能源的开发，尤其是天然气的大量应用，促进了气体涡轮流量计的飞速发展。目前市场上流量计可分为容积式流量计、差压式流量计、浮子流量计、涡轮流量计、电磁流量计、流体振荡流量计中
9、的涡街流量计、质量流量计和插入式流量计. 涡轮流量计,是速度式流量计中的主要种类,它采用多叶片的转子(涡轮)感受流体平均流速,从而推导出流量或总量的仪表。涡轮流量计和容积式流量计、科里奥利质量流量计称为流量计中三类重复性、精度最佳的产品,作为十大类型流量计之一,其产品已发展为多品种、多系列批量生产的规模。涡轮流量计在以下一些测量对象获得广泛应用:石油、有机液体、无机液、液化气、天然气和低温流体。在欧洲和美国, 涡轮流量计在用量上是仅次于孔板流量计的天然计量仪表,仅荷兰在天然气管线上就采用了2600多台各种尺寸, 压力从0.86.5MPa的气体涡轮流量计, 它们已成为优良的天然气计量仪表。目前涡
10、轮流量计有如下特点：高精度,在所有流量计中,属于最精确的流量计，重复性好，无零点漂移,抗干扰能力好，范围度宽，结构紧凑。不能长期保持校准特性；流体物性对流量特性有较大影响。1.3 流量计的分类及其工作原理流量测量方法和仪表的种类繁多,分类方法也很多。至今为止,可供工业用的流量仪表种类达60种之多。品种如此之多的原因就在于至今还没找到一种对任何流体、任何量程、任何流动状态以及任何使用条件都适用的流量仪表。这60多种流量仪表,每种产品都有它特定的适用性,也都有它的局限性。按测量对象划分就有封闭管道和明渠两大类;按测量目的又可分为总量测量和流量测量,其仪表分别称作总量表和流量计2。 总量表测量一段时
11、间内流过管道的流量,是以短暂时间内流过的总量除以该时间的商来表示,实际上流量计通常亦备有累积流量装置,做总量表使用,而总量表亦备有流量发讯装置。因此,以严格意义来分流量计和总量表已无实际意义。 按测量原理分有力学原理、热学原理、声学原理、电学原理、光学原理、原子物理学原理等。 按照目前最流行、最广泛的分类法,可分为:容积式流量计、差压式流量计、浮子流量计、涡轮流量计、电磁流量计、流体振荡流量计中的涡街流量计、质量流量计和插入式流量计、探针式流量计，我们就通过这种分类方法，来分别阐述各种流量计的原理、特点、应用概况及国内外的发展情况。1.3.1 差压式流量计差压式流量计是根据安装于管道中流量检测
12、件产生的差压,已知的流体条件和检测件与管道的几何尺寸来计算流量的仪表。 优点： (1)应用最多的孔板式流量计结构牢固,性能稳定可靠,使用寿命长；(2)应用范围广泛,至今尚无任何一类流量计可与之相比拟； (3)检测件与变送器、显示仪表分别由不同厂家生产,便于规模经济生产。 缺点: (1)测量精度普遍偏低； (2)范围度窄,一般仅3:14:1；(3)现场安装条件要求高； (4)压损大(指孔板、喷嘴等)。 1.3.2 浮子流量计浮子流量计,又称转子流量计,是变面积式流量计5的一种,在一根由下向上扩大的垂直锥管中,圆形横截面的浮子的重力是由液体动力承受的,从而使浮子可以在锥管内自由地上升和下降。 (1
13、)玻璃锥管浮子流量计结构简单,使用方便,缺点是耐压力低,有玻璃管易碎的较大风险； (2)适用于小管径和低流速； (3)压力损失较低。 1.3.3 容积式流量计容积式流量计,又称定排量流量计,简称PD流量计,在流量仪表中是精度最高的一类。它利用机械测量元件把流体连续不断地分割成单个已知的体积部分,根据测量室逐次重复地充满和排放该体积部分流体的次数来测量流体体积总量。 优点: (1)计量精度高； (2)安装管道条件对计量精度没有影响； (3)可用于高粘度液体的测量； (4)范围度宽； (5)直读式仪表无需外部能源可直接获得累计,总量,清晰明了,操作简便。 缺点: (1)结果复杂,体积庞大；(2)被
14、测介质种类、口径、介质工作状态局限性较大； (3)不适用于高、低温场合； (4)大部分仪表只适用于洁净单相流体； 1.3.4 涡轮流量计涡轮流量计,是速度式流量计中的主要种类,它采用多叶片的转子(涡轮)感受流体平均流速,从而且推导出流量或总量的仪表。 优点: (1)高精度,在所有流量计中,属于最精确的流量计； (2)重复性好；(3)元零点漂移,抗干扰能力好; (4)范围度宽； 缺点: (1)不能长期保持校准特性； (2)流体物性对流量特性有较大影响。 1.3.5 电磁流量计电磁流量计是根据法拉弟电磁感应定律制成的一种测量导电性液体的仪表。 优点: (1)测量通道是段光滑直管,不会阻塞,适用于测量含固体颗粒的液固二相流体,如纸浆、泥浆、污水等(2) 流量范围大，口径范围宽；(3) 不产生流量检测所造成的压力损失，节能效果好；(4) 所测得体积流量实际上不受流体粘度、密度、压力、温度和电导率变化的明显影响；(5)可应用腐蚀性流体。缺点
