[实用新型]一种转子端部测量的光纤涡轮流量计

说明书

本实用新型公开了一种转子端部测量的光纤涡轮流量计，它涉及涡轮流量计技术领域。它包括前支撑、壳体、轴承、转轴、涡轮、编码盘、后支撑、信号光纤，壳体中安装有前支撑、后支撑，前支撑、后支撑上均设置有安装涡轮转子的轴承。涡轮的转轴通过轴承固定在壳体内，涡轮相对于前支撑、后支撑的侧面安装有编码盘，所述的后支撑设置有信号光纤。本实用新型实现单光纤技术测量流体正反方向的流动信号，拓宽涡轮流量计的量程范围，实现更低流速下的流量测量，提高涡轮流量计转动速度测量精度，应用前景广阔。

技术领域

本实用新型涉及的是涡轮流量计技术领域，具体涉及一种转子端部测量的光纤涡轮流量计。

背景技术

涡轮流量计由涡轮转子、转速传感器、涡轮上下游支架以及整流元件等构成，用于流体的流量测量，具有精度高、重复性好、无零点漂移、高量程比、运动部件少、耐高压、测量范围宽、体积小、重量轻、压力损失小、维修方便等优点。涡轮流量计广泛应用于测量水介质、石油、有机液体、无机液、液化气、天然气、煤气和低温流体等，此外，在一些特殊部门亦得到广泛应用，如科研实验、国防科技、计量部门。涡轮流量计将流速转换为涡轮的转速，再将转速转换成与流量成正比的电信号，为了测量涡轮转子的转速，一般采用电磁感应线圈，从涡轮转子径向的角度，感知涡轮转子周期性变化的磁信号，当铁磁性涡轮叶片经过磁铁时，磁路的磁阻发生变化，从而产生感应信号，将该信号经感应线圈转换为微小的电信号，经二次仪表的变送，形成可以数据采集系统量化的电流信号，或者可以直接接数字表头显示。涡轮流量计的主要缺点是对测量介质洁净度要求较高，使用期限受到限制。

采用电磁感应方式的传统涡轮流量计，由于磁信号的微弱，在转速较低时，或者在使用现场有较强电磁干扰存在时，其测量的准确度会受到较大的干扰，从而导致测量精度的下降。为了克服电磁感应方式的不足，一些研究者提出了各种措施，其中采用光纤技术测量转子转速，就是一种新的方法。

如中国实用新型专利申请号201220161758.X公开的光纤光栅涡轮流量计，主要用于各种气体的测量，由于采用光纤测量转子流速，可以获得较电磁感应急速更为宽广的量程范围。该涡轮流量计在原来侧面设置的电磁感应线圈的位置用光纤代替，利用涡轮旋转反射光纤入射光线的方式，感知涡轮流量计的转速。

中国实用新型专利申请号200720017049.3公开的插入式光纤涡轮流量计，在实际应用时需要插入管道中，通过后部的安装支架固定在管道中间。该涡轮流量计包括安装架和涡轮体，安装架中间固定连接有筒状的导流管，导流管的两个端口处分别固定安装有涡轮轴架及轴套，两个涡轮轴架及轴套之间相对旋转连接有涡轮体；导流管的管壁上前后对应开有两个通孔，两个通孔处分别设有两个光纤传感器。

华义详和李安虎在《光纤传感器及其在流量测控中的应用》提出了一种采用光纤技术的涡轮流量计，该流量计是在传统涡轮流量计的基础上，采用多模光纤代替内磁式传感器，以旋转涡轮叶片反射光信号后形成的脉冲信号，获得涡轮转子的转速，并进而获得流量。反射型光纤传感器采用多模玻璃光纤，由两根光纤组成，包括光发射纤和光接收纤，工作时，发射光纤将光入射到叶片端面上，旋转涡轮叶片周期性的反射，接收纤接收调制光纤的反射信号，经滤波后转换为流量脉冲信号，其频率与涡轮的转速成正比，经过转换，即可获得流量值。

由以上技术的发展可以得知：涡轮流量计由于其本身巨大的优点，在流体流量测量中已经非常成熟，并获得广泛的应用。然而，由于电磁感应本身的缺点，近年来，国内一些研究者采用光纤测量的方式，测量涡轮转动时叶片的反光，从而获得涡轮转动速度。这种技术的采用，可以避免电磁感应技术在低转速时信号的不稳定，可以扩大涡轮流量计的量程范围，拓展低流速测量范围。同时，光纤传感器的采用可以避免电磁干扰，可以应用到强电磁干扰环境。随着对光纤测量转子技术的深入，以涡轮转子叶片狭窄面为反射面作为光的反射面，存在着信号幅宽较窄，对宽量程测量的应用带来限制的问题。此外，在一些测量正反双向流动的涡轮流量计上，需要采用双光纤技术，从而带来系统复杂的问题。

综上，现有技术存在着以下缺陷：