世界上現(xiàn)存最古老的滴漏：埃及水鐘（公元前14世紀）。北京故宮博物院的銅壺漏刻是西漢時期（公元前206年到公元8年）制造的，最上面漏壺的水從雕刻精致的龍口流出，依次流向下壺，箭壺蓋上有個銅人仿佛報著箭桿，箭桿上刻有96格，每格為15分鐘，人們根據(jù)銅人手握箭桿處的標志來報告時間。流量的起源及發(fā)展公元前3000年，用測量水位的方法為測量尼羅河水位，以計算水的分配量。16世紀發(fā)明了風速計17世紀發(fā)明了用于明渠的流速計18世紀發(fā)明了皮托管伯努利方程的建立大發(fā)展：20世紀下半葉我國：20世紀50年代自主生產(chǎn)水表和燃氣表，發(fā)展和達到質(zhì)量穩(wěn)定是在90年代按原理分類差壓式：節(jié)流裝置、均速管、靶式、臨界流、內(nèi)錐式、彎管、面積式速度式：渦輪、渦街、電磁、超聲、熱線測速儀容積式：圓盤、活塞、橢圓齒輪、腰輪（羅茨）、旋轉(zhuǎn)葉片式、隔膜式質(zhì)量流量計：科氏力、熱式氣體渦輪流量計

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(chǎn)品廣泛使用于石油、化工、電力、工業(yè)鍋爐、燃氣調(diào)壓站、輸配氣管網(wǎng)天然氣、城市天然氣等領域，并已被廣泛使用于貿(mào)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(chǎn)品已發(fā)展為多品種、全系列、多規(guī)格批量生產(chǎn)的規(guī)模。氣體渦輪流量傳感器的結構

渦輪流量傳感器一般結構主要由殼體、前導流體（整流器）、導流圈、渦輪（葉輪）、防塵迷宮件、軸承、主軸、內(nèi)藏式儲油管、后導流體、加油系統(tǒng)、訊號發(fā)生盤、信號傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器等組成。帶機械計數(shù)器的還增加蝸桿、連桿、磁耦合、齒輪組、機械計數(shù)器等。修正電子型修正雙顯示型防塵迷宮件：避免灰塵進入機芯起保護軸承作用，該件設計的優(yōu)劣直接影響渦輪流量計壽命，實際使用證明靜密封比動密封防塵效果好，最好與渦輪一起設計形成徑向迷宮。導流體：對被測流體起壓縮、整流、導向作用和支撐葉輪的作用（若采用導流圈時還起到固定導流圈的作用），材料可選用塑料、鋅合金、鋁合金、不導磁不銹鋼。渦輪(葉輪)：是傳感器的檢測元件，接受流體動量，克服阻力矩,是齒輪傳動機構的動力源。不同廠家根據(jù)需要采用不同的材料制造，它可由高導磁性材料制成，其高頻信號可以由葉輪切割電感傳感器產(chǎn)生。也可選用塑料或鋁合金材料制造，并在其上鑲嵌導磁體或磁體，或在后面通過增加發(fā)信盤以產(chǎn)生高頻信號。

后導流體：支承軸承、機芯、加油連接件，防止灰塵進入機芯，材料為鋁合金或鋅合金。反推式渦輪流量傳感器的后導流件還要求能產(chǎn)生足夠的反推力，其結構形式很多。軸承：支撐主軸和葉輪旋轉(zhuǎn)，減小轉(zhuǎn)動軸摩擦力矩，需選用高精度、低噪音、有足夠的剛度、強度和硬度及耐磨性、耐腐蝕性好的不銹鋼軸承，它和主軸一起直接決定著傳感器的可靠性和使用期限。傳感器失效通常是由軸與軸承引起的，因此它的結構與材料的選用以及維護是很重要的。

主軸：起傳動、支承作用，它與軸承的裝配結構、裝配精度以及主軸本身同軸度，直接影響流量計精度及使用壽命。材料也要選用耐磨性好、高硬度的不銹鋼。內(nèi)藏式儲油管：對于采用加油系統(tǒng)的渦輪流量傳感器，一般有采用該結構件，它是加油系統(tǒng)的緩沖裝置，可有效避免因一次加油過量影響儀表精度及污染機芯，也可有效避免使用過程中因失油造成軸承損傷。對于不采用加油系統(tǒng)的，無此機構。低頻信號模塊：將機械計數(shù)器的讀數(shù)按一定的脈沖當量轉(zhuǎn)換成電脈沖信號傳輸，為體積修正儀輸出低頻脈沖信號。加油系統(tǒng)：由油杯組件、止回閥、油管、接頭、密封圈等組成。不采用加油系統(tǒng)的無此機構。機械計數(shù)器：顯示累積流量。訊號發(fā)生盤（高頻信號）：由不銹鐵加工而成，它與渦輪同步轉(zhuǎn)動，由接近開關傳感器檢測出渦輪旋轉(zhuǎn)頻率。也有采用其它形式的信號檢測方式，如光電、電磁感應、磁阻等方式。傳動機構：由渦桿、連桿、磁耦合和齒輪組等組成，將渦輪的轉(zhuǎn)動按一定的數(shù)比傳動給機械計數(shù)器。

工作原理

當氣流進入流量計時，首先經(jīng)過機芯的前導流體并加速，在流體的作用下，由于渦輪葉片與流體流向成一定角度，此時渦輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩，在渦輪克服阻力矩和磨擦力矩后開始轉(zhuǎn)動。當諸力矩達到平衡時，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，渦輪轉(zhuǎn)動角速度與流量成線性關系，對于機械計數(shù)器式的渦輪流量計，通過傳動機構帶動計數(shù)器旋轉(zhuǎn)計數(shù)。對采用電子式流量積算儀的流量計，通過旋轉(zhuǎn)的發(fā)訊盤或信號傳感器以及放大電路輸出代表渦輪旋轉(zhuǎn)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

式中：qv即瞬時流量，單位m3/h。K是渦輪流量計的儀表系數(shù)，其含義為單位體積流體通過流量計時輸出的脈沖數(shù)（1/m3），在流量計的使用范圍內(nèi)，它是個常數(shù)。

式中：ρ、Q為流體的密度和體積流量。

渦輪流量計的數(shù)學模型

渦輪在旋轉(zhuǎn)過程中，受以幾種力矩的影響：流體的推動力矩Tr（主動力矩）;渦輪軸與軸承的磨擦阻力矩Trm;流體通過渦輪時對渦輪產(chǎn)生的流動阻力矩Trf；信號傳感器對渦輪產(chǎn)生的電磁阻力矩Tre。由渦輪所受力矩得出渦輪的運動方程為：

式中，J是渦輪的轉(zhuǎn)動動量；ω是渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度。

推導可得渦輪流量計的詳細數(shù)學模型。

氣體渦輪流量計的特性分析

（1）理想特性曲線：當忽略渦輪軸與軸承的磨檫阻力矩Trm、流體通過渦輪時對渦輪產(chǎn)生的流動阻力矩Trf時，其公式為

由上式可見，理想特性僅與渦輪結構參數(shù)有關，與流量無關，儀表系數(shù)K是常數(shù)。渦輪流量計的流量特性（K-Q）曲線分析

◆儀表系數(shù)可分為二段:線性段和非線性段?！粼诰€性段其特性與傳感器結構尺寸有關?！粼诜蔷€性段，特性受軸承摩擦力和流體粘性阻力影響較大。當流量低于傳感器流量下限時，儀表系數(shù)隨著流量迅速變化?！舢斄髁砍^流量上限時要注意防止空穴現(xiàn)象?！艚Y構相似的渦輪流量計特性曲線的形狀是相似的，它僅在系統(tǒng)誤差水平方面有所不同。對于氣體渦輪流量計，一般將計量精度分兩段，即0.2Qmax為分界流量點。

◆精確度高：全量程一般為±1％～±2.0％，高精度型為±0.5％～±1.0％；屬于高精確度的一種?！糁貜托院?一般可達0.05％～0.1％，由于其具有良好的重復性，通過經(jīng)常校準或在線校準后可達到極高的精確度，因此在貿(mào)易結算中是優(yōu)先選用的流量計之一。◆范圍度寬:中大口徑一般可達20：1以上，小口徑為10：1，始動流量也較低?！魤毫p失較小:在常壓下一般在0.1～2.5kPa?！艚Y構緊湊，體積輕巧，安裝使用比較方便，流通能力大。◆由于一般采用脈沖頻率信號輸出，適于總量計量及與計算機連接，無零點漂移，抗干擾能力強。同時若采用高頻信號輸出，可獲得很高的頻率信號（3-4kHz），信號分辨力強。

主要優(yōu)點

主要缺點

◆要長期保持校準特性，需要定期校驗。介質(zhì)中含有的懸浮物或腐蝕性成份，會造成軸承磨損及卡住等問題，會改變其精度并限制其適用范圍，雖然采用耐磨硬質(zhì)合金軸和軸承后情況有所改進，但此問題還是存在。因此必須定期校準，對于貿(mào)易儲運和高精度測量要求的，最好配備現(xiàn)場校驗設備?！舳ㄆ诩佑鸵员ＷC軸承的充分潤滑，以保證計量精度和延長使用壽命?！艚橘|(zhì)的物理特性（如密度、粘度等）對渦輪流量計的特性有較大影響。氣體流量計易受密度影響，與溫度、壓力關系密切，因此要進行溫壓修正。

◆不允許使用在存在快速開關的場合。主要缺點◆渦輪流量計受流場分布影響較大，因此對入口無整流器的流量計應按要求對傳感器的上下游側(cè)設置直管段，對入口設計有整流器的流量計也應按使用說明的要求設置直管段長度。

◆不適合于存在較強脈動流的場合使用，也不適于混相流的測量?！魧Ρ粶y介質(zhì)的清潔度要求較高，需按要求安裝過濾器，但這也帶來壓損的增大?！粜】趶降臏u輪流量計的流量特性受物性影響嚴重，故小口徑渦輪流量計性能難以提高。如最小口徑為DN25，但其范圍度僅為10：1，精確度最高僅達±1.0%。

氣體渦輪流量計主要型號TBQZII-TFC-BTBQJ-TFC-GTBQZIITBQJ型TBQJ-FCMTBQZII-TFC-GTBQJ-TFC-BTBQZ型三維動畫演示TBQJ型三維動畫演示公稱通徑DN型號規(guī)格流量范圍(m3/h)Qmax時壓力損失(kPa)始動流量(m3/h)脈沖當量m3/脈沖公稱壓力(MPa)殼體材料50（2″）A6～651.600.80.11.6；2.5；4.0；≤1.6MPa鋁合金＞1.6MPa球墨鑄鐵碳鋼耐蝕鋼B10～1001.300.880（3″）A8～1600.701.61.0B13～2500.902.3C20～4001.502.3100（4″）A13～2500.452.6B20～4000.803.5C32～6501.803.5150（6″）A32～6500.407.01.6；2.5B50～10000.609.0C80～16001.509.0200（8″）A50～10000.209.0B80～16000.4015C130～25000.7015250（10″）A80～16000.201610球墨鑄鐵碳鋼耐蝕鋼B130～25000.4016C200～40000.9016300（12″）A130～25000.2026B200～40000.4526C320～65001.1026技術參數(shù)

TBQJ、TBQZⅡ型主要特點●采用德國進口儀表專用精密軸承，準確度高，穩(wěn)定性好?！窬脑O計的流道結構，避免了氣流在軸承間的流動，提高了渦輪流量計的介質(zhì)適應性?！癃毺氐姆赐平Y構和密封結構設計，確保軸承長期可靠運行?！癫捎眯滦托D(zhuǎn)傳感器，無磁吸力，具有靈敏度高、抗磁干擾能力強，始動流量低等優(yōu)點?！裨O計有整流性能優(yōu)良的整流器，前后直管段要求很低（前≥2DN，后≥1DN）?！馮BQZⅡ型獨立式機芯設計，互換性好、維護方便。壓力傳感器保護閥壓力傳感器保護閥獨立機芯●TBQZⅡ增加壓力