一体化插入式涡轮流量计的研制

　　1　引　　言

　　随着人们生活水平的不断提高,工农业生产的日益发展和生态环境的变化,造成淡水资源的严重短缺。因此,对于城市供水管网水流量的计量就成为管好用好有限淡水资源的一个非常重要的问题。由于市区内供水管网都埋在地下,流量计只能安装在马路下的表井中。表井中既无电源又潮湿,到夏天雨季雨水可能灌入表井中,使流量计泡在水中工作,环境条件极为恶劣,对流量计的要求很高。作者采用厂校协作的方式针对当前城市供水管网流量计量的实际需要研制成功了一体化插入式涡轮流量计。它具有如下优点:

　　a)测量精度为示值的2.5%,这一精度虽然不是很高,但是对于城市供水管网的水流量测量是可以满足要求的。特别应注意到,某些流量计虽然标注的误差很小,但它是指满度误差,满度流量值又定得很大,这样在实际应用时精度未必高。而本流量计的误差是指“示值误差”[1]。

　　b)采用切向式叶轮,具有自排污效果,不易被纤维状杂质缠绕,运行可靠。

　　c)具有不停水拆装的机械结构,拆装方便,便于维护,特别适用于城市大管径自来水管道使用。

　　d)采用智能化非线性修正,使仪表具有较高的量程范围,量程比可达到30∶1,保证精度的测量下限为0.4m/s,启动流速为0.2m/s,特别适用于城市供水管网中流量变化较大的特点。

　　e)采用显示仪表与传感器一体化结构,电池供电,现场液晶显示,勿需外引线配接二次显示仪表。这是针对当前供水、用水双方出于不同的利益需要经常发生矛盾而特别设计的,使仪表的运行具有较高的安全性。

　　f)采用全不锈钢密封制造,外壳防护等级IP57,可在极为恶劣环境条件下工作。

　　g)口径从DN100～DN5200,而水表最大口径仅为DN500,解决了大口径管道无水表可用的状况。

　　一体化插入式涡轮流量计分为传感器和智能信息处理单元(即智能显示仪表)两部分,下文分别予以介绍。

　　2　插入式切向涡轮流量传感器

　　插入式切向涡轮流量传感器结构如图1所示,其基本原理是用一根带有梯形螺纹的插入杆将一个较小尺寸的切向式涡轮头插到大口径管道的中心,流体流动时推动切向式涡轮头叶轮旋转。叶轮上用铁磁材料制成的叶片周期性地接近和远离插入杆内的磁阻式检出器,从而在检出器线圈两端感应出电脉冲流量信号。该信号由信号预处理电路放大整理后送入信息处理单元做进一步的信号处理。

　　在一定的流量范围内,流过管道的体积总量V(m3)与流过这些流体时传感器发出的脉冲数N(次)成正比,一般写成: