一、渦輪流量計(jì)是一種什么流量計(jì)

渦輪流量計(jì)（Turbine Flowmeter），屬于速度式流量計(jì)中的一種典型代表。它主要用于測(cè)量封閉管道中液體、氣體等流體的體積流量。其得名于內(nèi)部的核心測(cè)量部件——一個(gè)裝有多個(gè)葉片的渦輪轉(zhuǎn)子。

它的基本設(shè)計(jì)思想非常直觀：將流體流動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能（渦輪的轉(zhuǎn)動(dòng)），再通過(guò)傳感器將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，最終通過(guò)檢測(cè)電信號(hào)的頻率來(lái)得到流體的流速和流量。由于其測(cè)量精度高、響應(yīng)速度快、重復(fù)性和穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)，渦輪流量計(jì)被廣泛應(yīng)用于石油、化工、電力、燃?xì)夤芫W(wǎng)、城市燃?xì)?/a>等領(lǐng)域，并被廣泛應(yīng)用于貿(mào)易結(jié)算。

當(dāng)流體流經(jīng)流量計(jì)的管道時(shí)，會(huì)沿著管道中心軸的方向沖擊渦輪的葉片。由于葉片與流體流動(dòng)方向存在一個(gè)傾角（通常為30°-45°），流體的沖力會(huì)對(duì)渦輪產(chǎn)生一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，驅(qū)動(dòng)渦輪克服機(jī)械摩擦阻力和流體阻力開始旋轉(zhuǎn)。

2、轉(zhuǎn)速與流速的正比關(guān)系

在一定的流體流速范圍內(nèi)，并且流體的流動(dòng)狀態(tài)為湍流時(shí)，渦輪的旋轉(zhuǎn)速度（轉(zhuǎn)速）與流體的平均流速成正比。流速越快，沖擊葉片的力越大，渦輪的轉(zhuǎn)速也就越高。這是一個(gè)非常關(guān)鍵的線性關(guān)系，是渦輪流量計(jì)能夠準(zhǔn)確測(cè)量的基礎(chǔ)。其關(guān)系可以簡(jiǎn)化為：n=K*v（其中，n為渦輪轉(zhuǎn)速，v為流體平均流速，K為儀表常數(shù)）。

3、磁電轉(zhuǎn)換與信號(hào)產(chǎn)生

為了非接觸地檢測(cè)渦輪的轉(zhuǎn)速，流量計(jì)采用了磁電感應(yīng)式傳感器。在流量計(jì)殼體外部，正對(duì)著渦輪葉片的位置，安裝了一個(gè)永磁鐵和線圈組成的傳感器。當(dāng)渦輪的導(dǎo)磁葉片旋轉(zhuǎn)經(jīng)過(guò)傳感器時(shí)，會(huì)周期性地切割永磁鐵產(chǎn)生的磁力線，導(dǎo)致通過(guò)線圈的磁通量發(fā)生周期性變化。

4、頻率信號(hào)的輸出與計(jì)算

根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，變化的磁通量會(huì)在線圈中感應(yīng)出交變的電動(dòng)勢(shì)，即一個(gè)脈沖電信號(hào)。渦輪每旋轉(zhuǎn)一周，會(huì)有多個(gè)葉片（例如4個(gè)、6個(gè)或8個(gè)）依次經(jīng)過(guò)傳感器，從而產(chǎn)生相應(yīng)數(shù)量的脈沖信號(hào)。因此，輸出脈沖信號(hào)的頻率（f）與渦輪的轉(zhuǎn)速（n）成正比，進(jìn)而與流體的瞬時(shí)流速（v）成正比。

最終，通過(guò)測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)脈沖的個(gè)數(shù)（頻率），即可計(jì)算出流體的瞬時(shí)流量（Q）。而累計(jì)流量則可以通過(guò)對(duì)一段時(shí)間內(nèi)的脈沖總數(shù)進(jìn)行積分累加得到。轉(zhuǎn)換公式可簡(jiǎn)化為：Q=f/K（其中，Q為瞬時(shí)體積流量，f為脈沖頻率，K為儀表系數(shù)，通常由廠家在出廠時(shí)通過(guò)實(shí)流校準(zhǔn)后給出）。