FT系列涡轮流量计

（1）差压式流量‎计

差压式流量‎计是以伯努‎利方程和流‎体连续性方‎程为依据，根据节流原‎理，当流体流经‎节

流件时（如标准孔板‎、标准喷嘴、长径喷嘴、经典文丘利‎嘴、文丘利喷嘴‎等），在其前后产‎生压差，此差压值与‎该流量的平‎方成正比。在差压式流‎量计仪表 中，因标准孔板‎节流装置差‎压

流量计结‎构简单、制造成本低‎、研究最充分‎、已标准化而‎得到最广泛‎的应用。孔板流量计‎理

论流量计‎算公式为：

式中，qf为工况‎下的体积流‎量，m3/s；c为流出系‎数，无量钢；β=d/D，无量钢；d为

工况下‎孔板内径，mm；D为工况下‎上游管道内‎径，mm；ε为可膨胀‎系数，无量钢；Δp为

孔板‎前后的差压‎值，Pa；ρ1为工况‎下流体的密‎度，kg/m3。 对于天然气‎而言，在标准状态‎下天然气积‎流量的实用‎计算公式为‎：

式中，qn为标准‎状态下天然‎气体积流量‎，m3/s；As为秒计‎量系数，视采用计量‎单位而定，此式As=3.1794×10-6；c为流出系‎数；E为渐近速‎度系数；d为工况下‎孔板内径，

mm；FG为相对‎密度系数，ε为可膨胀‎系数；FZ为超压‎缩因子；FT为流动‎湿度系数；p1

为孔板‎上游侧取压‎孔气流绝对‎静压，MPa；Δp为气流‎流经孔板时‎产生的差压‎，Pa。

差压式流量‎计一般由节‎流装置（节流件、测量管、直管段、流动调整器‎、取压管路）

和差压计组‎成，对工况变化‎、准确度要求‎高的场合则‎需配置压力‎计（传感器或变‎送器）、温度计（传感器或变‎送器）流量计算机‎，组分不稳定‎时还需要配‎置在线密度‎计（或色谱仪）等。

流量计算器‎。

（2）速度式流量‎计

速度式流量‎计是以直接‎测量封闭管‎道中满管流‎动速度为原‎理的一类流‎量计。工业应用

中‎主要有： ① 涡轮流量计‎：当流体流经‎涡轮流量传‎感器时，在流体推力‎作用下涡轮‎受力旋转，其

转速与管‎道平均流速‎成正比，涡轮转动周‎期地改变磁‎电转换器的‎磁阻值，检测线圈中‎的磁通

Ｖ０１．２６　Ｎｏ．４　Ｊｕ１．２０１０　科技通报　

ＢＵＬＬＥＴＩＮ　０Ｆ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＡＮＤ　ＴＥＣＨＮ０Ｌ０ＧＹ　第２６卷第４期　２０１Ｏ年７月　

智能化无补偿涡轮质量流量仪的设计　

苏绍兴　，陈　辉　

（１．温州职业技术学院，浙江温州３２５０３５；２．布鲁克斯仪器贸易（上海）有限公司，上海２０００００）　

摘要：为实现无补偿涡轮的质量流量测量，采用了具有功能强大的嵌入式微处理器￥３Ｃ２４１０，完成了　质量流量测量的系统硬件及外围频率测量电路与轴向力测量电路的设计，提出了基于Ｌｉｎｕｘ操作系统　的软件实现方法，最终实现了无补偿涡轮质量流量测量仪。从最终的使用表明，该仪器硬件结构简单，　

软件设计灵活，具有测量精度高，测量范围宽，使用方便等优点。　关键字：无补偿；质量流量；￥３Ｃ２４１０；质量流量仪　

中图分类号：ＴＰ３９１　文献标识码：Ａ　文章编号：１００１—７１１９（２０１０）０４—０５９８—０５　

Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　Ｎｏｎ－ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ　Ｔｕｒｂｉｎｅ　Ｍａｓｓ　Ｆｌｏｗ　Ｒａｔｅ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ　

ＳＵＳｈａｏｘｉｎｇａ，ＣＨＥＮＨｕｉ　

（１．Ｗｅｎｚｈｏｕ　Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ＆ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｗｅｎｚｈｏｕ，３２５０３５，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｂｒｏｏｋｓ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ　ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｌｔｄ．Ｃｏ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ，２０００００，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｅｄ　ａｔ　ｒｅａｌｉｚｉｎｇ　ｎｏｎ—ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ　ｔｕｒｂｉｎｅ　ｍａｓｓ　ｆｌｏｗ　ｒａｔｅ　ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ，ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｍｏｄｕｌｅ　ｗｉｔｈ　ａ　ｐｏｗｅｒｆｕｌ　ｅｍｂｅｄｄｅｄ　ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ￥３Ｃ２４１０．Ｔｈｅ　ｈａｒｄｗａｒｅ　ｗａｓ　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｎｏｎ－ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ　ｔｕｒｂｉｎｅ　ｍａｓｓ　ｆｌｏｗ　ｒａｔｅ　Ｉｎ・　ｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗａｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｌｉｎｕｘ　ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　Ｓｉｍｐｌｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｈａｒｄｗａｒｅ　ａｎｄ　ｆｌｅｘｉｂｌｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｓｏｆｔｗａｒｅ，ｔｈｅ　ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｈａｓ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆ　ｈｉｇｈ　ａｃｃｕｒａｃｙ，ｗｉｄｅ　ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ｒａｎｇｅ　ａｎｄ　ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｎｏｎ－ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ；ｍａｓｓ　ｆｌｏｗ　ｒａｔｅ，；￥３Ｃ２４１０；ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ．　

２００６年１０月　第１０期（总第１８２期）　润滑与密封　ＬＵＢＲＩＣＡＴ１０Ｎ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　Ｏｃｔ．２００６　Ｎ０．１０（ｓｅｒｉａｌ　Ｎｏ．１８２）　气体涡轮流量计中动压气体轴承的研究　曲庆文宋润州　（山东理工大学机械工程学院山东淄博２５５０４９）　苫　摘要：气体涡轮流量计主轴承大多采用油润滑的滑动轴承或滚动轴承，存在较大的局限性。采用螺旋槽气体轴承，　设计了一种气体涡轮流量计。按最大稳定性的原则，利用ＭＡＴＬＡＢ软件，系统地分析了在气体涡轮流量计中动压气体　轴承的结构形式对其载荷及稳定性的影响，得到了气体涡轮流量计中动压气体轴承的可行工作范围。　关键词：气体涡轮流量计；动压气体轴承；稳定性　中图分类号：ＴＨ８１４文献标识码：Ａ文章编号：０２５４—０１５０（２００６）１０—０４９—３　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　Ｇａｓ　Ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ　Ｂｅａｒｉｎｇ　ｉｎ　Ｇａｓ　Ｔｕｒｂｉｎｅ　Ｍｅｔｅｒｓ　Ｑｕ　Ｑｉｎｇｗｅｎ　Ｓｏｎｇ　Ｒｕｎｚｈｏｕ　（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｉｂｏ　Ｓｈａｎｄｏｎｇ　２５５０４９，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｒｅ　ａｒｅ　ｓｏｍｅ　ｄｅｆｅｃｔｓ　ｉｎ　ｇａｓ　ｔｕｒｂｉｎｅ　ｍｅｔｅｒｓ　ｗｈｏｓｅ　ｍａｉｎ　ｂｅａｒｉｎｇ　ｕｓｅｓ　ｓｌｉｄｉｎｇ　ｂｅａｒｉｎｇｓ　ｏｒ　ｒｏｌｌｉｎｇ　ｂｅａｒｉｎｇｓ．Ａ　ｇａｓ　ｔｕｒｂｉｎｅ　ｍｅｔｅｒ　Ｗａｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｇａｓ—ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ　ｓｐｉｒａｌ　ｇｒｏｏｖｅｄ　ｂｅａｒｉｎｇ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｍａｘ・ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｔｈｅ　ｉｎ—　ｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｌｏａｄ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｅｒｆ－ａｃｔｉｎｇ　ｇａｓ　ｂｅａｒｉｎｇ　ｉｎ　ｇａｓ　ｔｕｒｂｉｎｅ　ｍｅｔｅｒｓ　ｗａｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｂｙ　ＭＡＴ—　ＬＡＢ．Ｆｅａｓｉｂｌｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｒａｎｇｅ　ｏｎ　ｓｅｌｆ・ａｃｔｉｎｇ　ｇａｓ　ｂｅａｒｉｎｇ　ｉｎ　ｇａｓ　ｔｕｒｂｉｎｅ　ｍｅｔｅｒｓ　Ｗａｓ　ｇａｉｎｅｄ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇａｓ　ｔｕｒｂｉｎｅ　ｍｅｔｅｒ；ｇａｓ　ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ　ｂｅａｒｉｎｇ；ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　流量测量仪表种类繁多，测量方法也很多。迄今　为止，可供工业用的流量测量仪表种类达６０种之多。　在如此众多流量测量仪表中，气体涡轮流量计以其高　精度、重复性好、抗干扰能力好、测量范围宽、结构　紧凑等优点而广泛用于工业生产中。但是由于其主轴　承使用滑动轴承或滚动轴承的局限性，使得气体涡轮　流量计存在不能长期保持校准特性以及流体物性对流　量特性有较大影响等缺陷　。　。我国中科院有一些学　者曾尝试将气体轴承应用于流量计中，不过大多是选　用可倾瓦动压气体轴承。由于可倾瓦动压气体轴承不　但体积大，而且成本极高，很难用于民用工业中，所　以仅仅停留在试验阶段。迄今为止国外尚无此类问题　的研究　。综合制造成本、使用寿命以及精度提高　等因素，本文作者设计了一种气体涡轮流量计用螺旋　槽动压气体轴承（以下统称螺旋槽轴承）。　１　气体涡轮流量计的结构及工作原理　涡轮流量计的结构如图１所示。在管道中心安放　一个涡轮，两端由轴承支撑。当流体通过管道时，冲　击涡轮叶片，对涡轮产生驱动力矩，使涡轮克服摩擦　力矩和流体阻力矩而产生旋转。在一定的流量范围　￥基金项目：山东省教育厅项目（Ｊ０４Ｄ５１）；山东理工大学重　点项目（２００４ＫＪＺ０１）．　收稿日期：２００５—１１—２８　作者简介：曲庆文（１９５９一），男，工学博士，教授，主要从事　润滑理论和摩擦学设计及数字化产品的研究与开发．Ｅ－ｍａｉｌ：　ｑｕｑｉｎｇｗｅｎ＠ｓｉｎ＆ｅｏｍ．　内，对一定的流体介质粘度，涡轮的旋转角速度与流　体流速成正比。由此，流体流速可通过涡轮的旋转角　速度得到，从而可以计算得到通过管道的流体流量。　涡轮的转速通过装在机壳外的传感线圈来检测。当涡　轮叶片切割由壳体内永久磁钢产生的磁力线时，就会　引起传感线圈中的磁通变化。传感线圈将检测到的磁　通周期变化信号送入前置放大器，对信号进行放大、　整形，产生与流速成正比的脉冲信号。再将脉冲信号　转换成模拟电流量，进而指示瞬时流量值。由于流体　通过涡轮时会对涡轮产生一个轴向推力，使轴承的摩　擦转矩增大，加速轴承磨损，为了消除轴向力，需在　结构上采取水力平衡措施，这里不再赘述。从图１中　也不难看出工作主轴的性能对流量计有很大的影响。　片　Ｓ　

水的流速的概念

水的流速是指单位时间内水流通过的距离，通常以米每秒（m/s）或英尺每秒（ft/s）为单位。水的流速是河流、溪流、江河等水体流动的速度，它是水文地质学、环境科学和水利工程等领域中非常重要的一个参数。

水的流速受到多种因素的影响，主要包括水体的坡度、阻力、流量和地形等因素。水的流速随着坡度的增加而增加，在相同的条件下，坡度越大，水的流速越快。另外，水流的阻力也会影响水的流速，阻力越小，水的流速越快。流经断面截面积增大的部位，流速则减小；反之，则流速增大。当水体遇到不同地形时，也会影响水的流速，如在面对湍急的流域时，水的流速会变得更快。

水的流速对于水文地质学来说是一个非常重要的数据，它可以用来研究水流的特性和水体的运动规律。通过测量水的流速，可以了解水体在地球表面的分布和流动情况，对于防洪、水力发电和水资源开发利用等方面都有着重要的作用。此外，水的流速也是水环境科学研究的重要参数，可以帮助科学家研究水域的生态环境和水体污染等问题。

在水利工程领域，水的流速也是一个重要的参数。在设计水坝、水库、引水渠和水闸等水利工程时，需要对水的流速进行精确的测量和计算，以确保工程的设计和施工质量。另外，对于水力发电站来说，水的流速也是非常重要的，它可以影响水轮机的转速和发电效率。

测量水的流速有多种方法，常用的有浮标法、流速计法和涡轮流量计法等。浮标法是一种简单粗糙的测流方法，通过在水流中释放浮体，并记录其在水中运动的时间和距离来计算流速。流速计法则是通过在水中设置测速装置或传感器，来实时监测水流的速度。涡轮流量计法是一种精确度较高的测流方法，它利用涡轮流量计来测量水流的速度，进而计算水的流量。

在实际生活中，水的流速也对我们的生活产生着很大的影响。例如，在选择适合的垂钓场地时，需要考虑水的流速，因为不同的鱼类在不同的水流速下活动的习性不同，所以选择不同水流速的垂钓场地也是有着很大的差异。另外，在水域游泳时，也需要考虑水的流速，因为在流速较大的水域中，游泳的难度和风险也会增加。