壓力補償型的氣體渦輪流量計
一、概述
氣體的密度遠小于液體的密度，因此在結構上與液體渦輪流量計有顯著差別，且氣體的密度受溫度、壓力的變化影響較大。因此進行氣體體積流量測量時，多采用帶溫度、壓力補償功
能的氣體渦輪流量計，以達到準確測量氣體介質的目的。這種渦輪流量計在測量體積流量的同時，必須跟蹤檢測氣體介質的溫度和壓力，并將不同工況條件下的氣體體積流量換算成標準狀態下
(p=101. 3?,5kPa，T=273, 15K)的體積流量。這種溫度、壓力補償型的氣體渦輪流量計的典型結構。
溫度、壓力補償型氣體渦輪流量計可采用電磁感應原理將渦輪轉速轉換為與流體體積流量成正比的脈沖信號。該信號經放大、濾波、整形后輸入運算器，與溫度、壓力信號一起進行運算處
理，運算器按照氣體狀態方程進行運算，其結果可以就地顯示或用多種信號形式遠傳。
氣體狀態方程可寫為
vo -V延黔墮×象=v凈：c，，∞，式中 Vo-標準狀態下的體積量，I113；v-工作狀態下的體積量，m3；p—p。+pg-流量計壓力檢測點的絕對壓力，kPa；
p。——當地大氣壓，kPa;
pg-流量計壓力檢測點的表壓力，kPa,
Po-標準大氣壓(101. 325kPa)；
孔——標準狀態下的絕對溫度(273.15K)；
T-被測介質絕對溫度(273. 15+t)K；
￡——被測介質溫度，℃；
Fz一√象——氣體壓縮因子（對于天然氣壓縮因子，可按中國石油天然氣總公司ST／T6143-1996標準計算），
Zn-標準狀態下的氣體壓縮系數5
zg -工作狀態下的氣體壓縮系數。
如采用各類單片機技術和微功耗技術作為運算器，則除了溫度、壓力補償外，還可以有報警、自診斷、信號遠傳等多種功能，做到功能強、運算精確度高、結構緊湊、抗干擾能力強、測量范圍寬、重復性好。氣體渦輪流量計可廣泛應用于單相氣體（包括壓縮氣體）標準
體積總量的計量，是石油、化工、電力、冶金以及城市燃氣管網等行業氣體計量的理想
儀表。
二、智能氣體渦輪流量計的設計
智能氣體渦輪流量計的結構設計是在通用渦輪流量計的基礎上增加相應的傳感器組件和
微處理器構成的，主要由流量積算儀、溫度傳感器組件、壓力傳感器組件、渦輪流量傳感器
四大部分組成。
（一）渦輪流量傳感器設計
渦輪流量傳感器由表體、整流器、渦輪、軸、軸承及信號檢測器組成，
(1)表體表體是傳感器的主體部件，它起到承受被測流體的壓力、固定安裝檢測部
件、連接管道的作用。表體采用不導磁的不銹鋼或硬鋁合金制造。表體從外壁裝入溫度、壓
力等信號檢測器。測壓孔取位于整流器距離進口1／2～2/3的位置，直徑不得大于3mm;測
溫孔取位于渦輪定位座后2D以內。
(2)整流器在傳感器的進口安裝整流器，它對流體起導向整流以及支撐葉輪的作用。
整流器的設計目的是調整氣流的速度分布剖面。整流器導流體的外徑設計同渦輪輪殼外徑。
為了使流體的分布均勻，要將整流器設計成軸對稱結構。材質要求選用不導磁不銹鋼或硬鋁
材料制作。
(3)渦輪渦輪亦稱葉輪，是傳感器的檢測元件，它由高導磁性材料制成。葉輪有直板
葉片、螺旋葉片和丁字形葉片等幾種，也可用嵌有許多導磁體的多孔護罩環來增加一定數量
葉片渦輪旋轉的頻率。葉輪由支架中軸承支撐，與表體同軸，其葉片數視口徑大小而定。葉
輪幾何形狀及尺寸對傳感器性能有較大影響，要根據流體性質、流量范圍、使用要求等設
計。葉輪的動平衡很重要，直接影響儀表性能和使用壽命。葉輪是變送器的敏感元件，也是
關鍵元件，所以葉輪的設計將直接影響到變送器的性能好壞。由于儀表常數女是葉片安裝角
口、頂晾Ar、葉柵重疊度以及流通截面的函數，所以選擇理想的葉輪結構參數是很重要的。
(4)軸與軸承軸與軸承支撐葉輪旋轉，需有足夠的剛度、強度和硬度、耐磨性、耐腐
蝕性等，它決定著傳感器的可靠性和使用期限。流量傳感器失效通常是由軸與軸承引起的，
因此它的結構與材料的選用以及維護是很重要的。同時，軸承阻力矩的大小影響流量計的計 |
