渦輪流量計（簡稱 TUF ）是葉輪式流量(流速計)的主要品種，葉輪式流量計還有風速計、水表等。渦輪流量計 TUF 由傳感器和轉換顯示儀組成，傳感器采用多葉片的轉子感受流體的平均流速，從而推導出流量或總量。轉子的轉速（或轉數(shù)）可用機械、磁感應、光電方式檢出并由讀出裝置進行顯示和傳送記錄。據(jù)稱美國早在 1886 年即發(fā)布過第一個渦輪流量計 TUF 專利， 1914 年的專利認為渦輪流量計 TUF 的流量與頻率有關。美國的第一臺 TUF 是在 1938 年開發(fā)的，它用于飛機上燃油的流量測量，只是直至二戰(zhàn)后因噴氣發(fā)動機和液體噴氣燃料急需一種高精度、快速響應的流量計才使它獲得真正的工業(yè)應用。如今，它已在石油、化工、科研、國防、計量各部門中獲得廣泛應用。
流量計中渦輪流量計 TUF 、容積式流量計和科氏質量流量計是三類重復性、精確度最佳的產(chǎn)品，而渦輪流量計 TUF 又具有自己的特點，如結構簡單、加工零部件少、重量輕、維修方便、流通能力大（同樣口徑可通過的流量大）和可適應高參數(shù)（高溫、高壓和低溫）等。至今，流量計產(chǎn)品可達技術參數(shù)：口徑 4 一 750 mm ，壓力達 250MPa ，溫度為 -240 一 700 ℃ ，像這樣的技術參數(shù)其他兩類流量計是難以達到的。
TUF 在以下一些測量對象獲得廣泛應用：石油、有機液體、無機液、液化氣、天然氣、煤氣和低溫流體等。在國外液化石油氣、成品油和輕質原油等的轉運及集輸站，大型原油輸送管線的首末站都大量采用它進行貿(mào)易結算。在歐洲和美國渦輪流量計 TUF 是僅次于孔板流量計的天然氣計量儀表，僅荷蘭在天然氣管線上就采用了 2600 多臺各種尺寸，壓力從 0 . 8MPa 到 6 . 5MPa 的氣體渦輪流量計 TUF ，它們已成為優(yōu)良的天然氣流量計。
盡管 TUF 的優(yōu)良計量特性受到人們的青睞，可是給人的印象是有活動部件，使用期短，在選用時不免躊躇，經(jīng)過人們的不懈努力，應該說情況大有改觀。由于采用了特殊的耐磨軸承，傳感器不僅可用于清潔介質，還可適用于微粒介質。國內(nèi)某廠產(chǎn)品的平均無故障工作時間（ MTBF ）達到 2 萬 h ，在輸油（成品油）管線中定的指標為 8000h ，亦即基本上可以連續(xù)工作一年，與儀表大修期一致起來。由于傳感器的結構較為簡單，失效后的可維修性較好，如此用戶就放心了。據(jù)荷蘭產(chǎn)品資料介紹，曾經(jīng)對 240 臺使用 8 ~15 年的天然氣 TUF 進行周期檢定，發(fā)現(xiàn)儀表的精確度的偏移仍在規(guī)定范圍內(nèi)。
TUF 作為最通用的流量計，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。應該指出， TUF 除前述工業(yè)部門大量應用外，在一些特殊部門亦得到廣泛應用，如科研實驗、國防科技、計量部門，這些領域的使用恰好避開了其弱點（不適于長期連續(xù)使用），充分發(fā)揮其特點（高精度，重復性好，可用于高壓、高溫、低溫及微流量等條件）。在這些領域，大多是根據(jù)被測對象的特殊要求進行專門的結構設計，它們是專用儀表不進行批量生產(chǎn)。
20 世紀 90 年代中期世界范圍內(nèi)， TUF 銷售臺數(shù)和金額在流量儀表總量中各占 9 ％左右，年銷售 19 萬臺左右；在我國 90 年代初銷售臺數(shù)占流量儀表總量（不包括家用燃氣表和水表及玻璃管浮子流量計）亦為 9 ％左右，年銷售 1 . 4 萬臺左右。 90 年代中期，銷售有所下降，近來隨著天然氣工業(yè)的迅速發(fā)展又有回升趨勢。
7 . 1 所示為 TUF 傳感器結構簡圖，由圖可見，當被測流體流過傳感器時，在流體作用下，葉輪受力旋轉，其轉速與管道平均流速成正比，葉輪的轉動周期地改變磁電轉換器的磁阻值。檢測線圈中的磁通隨之發(fā)生周期性變化，產(chǎn)生周期性的感應電勢，即電脈沖信號，經(jīng)放大器放大后，送至顯示儀表顯示。 TUF 的流量方程可分為兩種：實用流量方程和理論流量方程。
( 1 ）實用流量方程
qv = f / K ( 7 . 1 )
qm =qv ρ ( 7 . 2 )
式中 qv , qm ― 分別為體積流量 m3 ／s , 質量流量,kg/s ; f--流量計輸出信號的頻率Hz ；K―流量計的儀表系數(shù)， P / m3 。
流量計的儀表系數(shù)與流量（或管道雷諾數(shù)）的關系曲線如圖 7 . 2 所示。由圖可見，儀表系數(shù)可分為二段，即線性段和非線性段。線性段約為其工作段的三分之二，其特性與傳感器結構尺寸及流體粘性有關。在非線性段，特性受軸承摩擦力，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。壓力損失與流量近似為平方關系。當流量超過流量上限時要注意防止空穴現(xiàn)象。結構相似的 TUF 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。
傳感器的儀表系數(shù)由流量校驗裝置校驗得出，它完全不問傳感器內(nèi)部流體的流動機理，把傳感器作為一個黑匣子，根據(jù)輸人（流量）和輸出（頻率脈沖信號）確定其轉換系數(shù)，它便于實際應用。但要注意，此轉換系數(shù)（儀表系數(shù)）是有條件的，其校驗條件是參考條件，如果使用時偏離此條件系數(shù)將發(fā)生變化，變化的情況視傳感器類型，管道安裝條件和流體物性參數(shù)的情況而定。
( 2 ）理論流量方程
根據(jù)動量矩定理可以列出葉輪的運動方程，
J dω/dt=M1-M2-M3-M4 ( 7 . 3 )
式中 J ― 葉輪的慣性矩； d ω /dt ― 葉輪的旋轉加速度； Ml ― 流體驅動力矩； M2 ― 粘性阻力矩； M3 ― 軸承摩擦阻力矩； M4 ― 磁阻力矩。當葉輪以恒速旋轉時， Jd ω /d ＝ 0 ，則 M1=M2+M3+M4 。經(jīng)理論分析與實驗驗證可得
n=Aqv+B-C/qv( 7 . 4 )
式中 n ― 葉輪轉速； qv ― 體積流量； A ― 與流體物性（密度、粘度等），葉輪結構參數(shù)（葉片傾角、葉輪直徑、流道截面積等）有關的系數(shù)； B ― 與葉片頂隙，流體流速分布有關的系數(shù)； C ― 與摩擦力矩有關的系數(shù)。
國內(nèi)外學者提出許多理論流量方程，它們適用于各種傳感器結構及流體工作條件。至今 TUF 儀表特性的水動力學特性仍舊不很清楚，它與流體物性及流動特性有復雜的關系。比如當流場有旋渦和非對稱速度分布時水動力學特性就非常復雜。不能用理論式推導儀表系數(shù)，儀表系數(shù)仍需由實流校驗確定。但是理論流量方程有巨大的實用意義，它可用于指導傳感器結構參數(shù)設計及現(xiàn)場使用條件變化時儀表系數(shù)變化規(guī)律的預測和估算 .
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