摘要：渦輪流量計是一種速度式儀表，它具有精度高，重復性好，無零點漂移，高量程比，結構簡單，運動部件少，耐高壓，測量范圍寬，體積小，重量輕，壓力損失小，維修方便等優點，渦輪流量計擁有高質量軸承、特別設計的導流片，因此極大降低了磨損，對峰值不敏感，甚者惡劣的條件下也可以給出可靠的測量變量。在石油，化工，冶金，城市燃氣管網等行業中具有廣泛的使用價值。

關鍵詞：渦輪流量計

緒論： 渦輪流量計是速度式流量計中的主要種類，具有精度高、重復性好、無零點漂移、高量程比等優點。渦輪流量計擁有高質量軸承、特別設計的導流片，因此極大降低了磨損，對峰值不敏感，甚者惡劣的條件下也可以給出可靠的測量變量。渦輪流量計輸出信號為脈沖，易于數字化。渦輪流量計壓力損失小，葉片能防腐，可以測量粘稠和腐蝕性的介質。渦輪流量計如與帶特殊功能的二次儀表配套，還可以進行定量控制，超量報警等。

渦輪流量計在石油、有機液體、無機液、液化氣、天然氣和低溫流體上取得了廣泛的應用，本文介紹下氣體渦輪流量計在天然氣管道上的應用。

一、氣體渦輪流量計的特點

氣體渦輪式流量計獨有的特點使測量安裝簡單、方便，靈活，在線式測量及標定巡檢式測量已廣泛應用于石油、化工、冶金、輕紡、環保、食品等部門及水利建設等領域。

1、氣體渦輪流量計能夠檢測介質的溫度與壓力，井隨之進行自動補償和壓縮因子自動修正。它還可直接檢測氣體的標準體積或飽和蒸汽的質量流量。

2、氣體渦輪流量計采用先進的微機技術與高性能的集成芯片，利用先進的微功耗高新技術，整機功耗低。該流量計既可憑內電池長期供電運行，又可由外電源供電運行。

3、流量計采用LCD顯示，清晰直觀，讀數方便。帶有脈沖信號輸出，也可根據用戶需要輸出4～20MA的標準模擬信號。

4、采用RS485接口與上位機聯網。每臺上位機可帶64臺流量計，且只須兩根通訊線。安裝費用低，便于用戶集中管理。

二、氣體渦輪流量計應用原理

氣體渦輪流量計的基本原理當沿著軸向流動的流體進入流量傳感器入時，葉片強迫流體進行旋轉運動，于是在旋渦蔓生體中心產生旋渦流。旋渦流在文丘利管中旋進，到達收縮段突然節流使旋渦流加速。 當沿著軸向流動的流體進入流量傳感器入時。當旋渦流進入擴散段后，因回流的作用強迫進行旋進式二次旋轉。此時，旋渦流的旋轉頻率與介質流速成正比，并為線性。壓電傳感器檢測的微弱電荷信號經前置放大器放大、濾波、整形后變成頻率與流速成正比的脈沖信號，最后送積算儀進行計數處理。

對于機械計數器式的渦輪流量計，通過傳動機構帶動計數器旋轉計數。對采用電子式流量積算儀的流量計，通過旋轉的發訊盤或信號傳感器以及放大電路輸出代表渦輪旋轉速度的脈沖信號，該脈沖信號的頻率與流體體積流量成正比。即 f=KQ

式中：K是渦輪流量計的儀表系數，其含義為單位體積流體通過流量計時輸出的脈沖數（1/L或1/m³），在流量計的使用范圍內，它應該是個常數。

流量積算儀由溫度和壓力檢測模擬通道以及微處理單元組成，并配有外輸信號接口，輸出各種信號。流量計中的微處理器可根據檢測到的介質溫度值查得介質密度和壓力，完成介質的體積流量和質量流量的檢測。流量計中的微處理器可按照氣態方程進行溫壓補償，并自動進行壓縮因子修正。

三、氣體渦輪流量計類型

1、基本型渦輪流量計

傳感器本身不具備現場顯示功能，僅將流量信號遠傳輸出。流量信號可分為脈沖信號或電流信號（4-20mA）；儀表價格低廉，集成度高，體積小巧，特別適用于與二次顯示儀、PLC、DCS等計算機控制系統配合使用。

2、智能一體化渦輪流量計

一體化渦輪流量計，采用先進的超低功耗單片微機技術研制的渦輪流量傳感器與顯示積算一體化的新型智能儀表，采用雙排液晶現場顯示，具有機構緊湊、讀數直觀清晰、可靠性高、不受外界電源干擾、抗雷擊、成本低等明顯優點。儀表具備儀表系數三點修正，智能補償儀表系數非線性，并可進行現場修正。高清晰液晶顯示器同時顯示瞬時流量（4位有效數字）及累積流量（8位有效數字，帶清零功能）。所有有效數據掉電后保持10年不丟。

3、引智能渦輪流量計

采用先進的超低功耗單片微機技術研制的渦輪流量傳感器與顯示積算一體化的新型智能儀表，通過微處理單元對由溫度和壓力檢測模擬通道、流量傳感器通道采集的信號按照氣態方程進行溫度壓力補償，自動進行壓縮因子修正，在液晶顯示器將全部數據（瞬時流量、日累積流量、總累積流量、溫度、壓力、時間、日期、電池電量）直觀的顯示出來，并可輸出工況、標況脈沖信號、4-20mA、RS485、IC卡信號等多種通訊信號。儀表采用內置鋰電池和外供24VDC雙供電方式，當用戶不需要任何信號輸出功能時可不用對儀表24VDC外供電，儀表自動切換到內置鋰電池供電，電池電量可連續工作3年以上。該類渦輪流量計為防爆產品。

4、智能氣體渦輪流量計

綜合了氣體力學、流體力學、電磁學等理論而自行研制開發的新一代高精度、高可靠性的氣體精密計量儀表，具有出色的低壓和高壓計量性能，多種信號輸出方式以及對流體擾動的低敏感性，廣泛適用于天然氣、煤制氣、液化氣、輕烴氣等氣體的計量。該類渦輪流量產品本身不具備現場顯示功能，僅將流量信號以脈沖信號的方式遠傳輸出。儀表價格低廉，集成度高，體積小巧，特別適用于與二次顯示儀、PLC、DCS等計算機控制系統配合使用。

四、氣體渦輪流量計的應用

氣體渦輪流量計具有靈敏度高，重復性好，量程比寬，準確度高的特點，從而在天然氣流量計量中被廣泛采用。

氣體渦輪流量計較差壓式流量計更適合流量變化幅度較大的場合，量程比寬，中大口徑可達40：1至10：1，小口徑為6：1或5：1。隨著天然氣計量技術的發展和對天然氣貿易、交接計量要求的提高，氣體渦輪流量計將會逐步使用于天然氣流量計量中。中國天然氣市場用量增幅明顯，但是普遍存在下游市場前期用量較低，天然氣管道往往在初期采取低壓運行，在運行一段時間后逐步提高壓力，增大供應量，渦輪流量計以其較寬的量程比能降低測量管直徑，從而較少投資。

準確度高，普通流量計的準確度為±1％~±1.5％，特殊專用型為±0.5％~±0.2％。渦輪流量計重復性好，短期重復性可達0.05％~0.2％，由于具有良好的重復性，如經常校準或在線校準可得極高的精確度，在天然氣管道貿易結算中是優先選用的流量計。

結構緊湊輕巧，安裝維護方便，流通能力大。適用高壓測量，儀表表體上不必開孔，易制成高壓型儀表，可以滿足管道的升壓要求，給采用新型流量計預備足夠的時間去做市場調研。

五、氣體渦輪流量計的不足

由于氣體渦輪流量計難以長期保持校準特性，需要定期檢定。對于貿易儲運和高準確度測量的要求，需要經常對流量計進行在線實流檢定以保持其特性。同時氣體密度對儀表特性有較大影響。氣體流量計易受密度影響，由于密度與溫度、壓力關系密切，在現場溫度、壓力波動是難免的，要根據它們對準確度影響的程度采取補償措施，才能保持較高的計量準確度。保持渦輪流量計精確度的同時，需要對現場溫度、壓力做到精度校準，并適時做好補償，從而確保天然氣管道貿易計量的準確性。

流量計受流速分布畸變和旋轉流的影響較大，傳感器上下游側需設置較長的直管段，如安裝空間有限制，可加裝流動調整器（整流器）以縮短直管段長度。不適于脈動流和混相流的測量。對被測氣體的清潔度要求較高，若氣質較臟，可安裝過濾器，但亦帶來壓損增大、維護量增加等副作用。

五、小論

氣體渦輪流量計是一種速度式流量計，它具有壓力損失小、精度高、始動流量低，量程比大、抗振與抗脈動流性能好等特點。該類型產品廣泛使用于石油、化工、電力、工業鍋爐、燃氣調壓站、輸配氣管網天然氣、城市天然氣等領域，并已被廣泛使用于貿易計量。在歐洲和美國氣體渦輪流量計是僅次于孔板流量計的天然氣計量儀表。

氣體渦輪流量計作為最通用的流量計之一，其產品已發展為多品種、全系列、多規格批量生產的規模。