一、概述智能旋進旋渦流量計是我公司開發(fā)研制的具有國內(nèi)水平的新型氣體流量儀表。該流量計集流量、溫度、壓力檢測功能于一體，并能進行溫度、壓力、壓縮因子自動補償，是石油、化工、電力、冶金等行業(yè)用于氣體計量的理想儀表。1.1產(chǎn)品主要特點l 無機械可動部件，不易腐蝕，穩(wěn)定可靠，壽命長，長期運行無須特殊維護；l 采用16位電腦芯片，集成度高，體積小，性能好，整機功能強；l 智能型流量計集流量探頭、微處理器、壓力、溫度傳感器于一體, 采取內(nèi)置式組合,使結(jié)構(gòu)更加緊湊，可直接測量流體的流量、壓力和溫度，并自動實時跟蹤補償和壓縮因子修正；l 采用雙檢測技術(shù)可有效地提高檢測信號強度，并抑制由管線振動引起的干擾；l 采用國內(nèi)的智能抗震技術(shù)，有效的抑制了震動和壓力波動造成的干擾信號；l 采用漢字點陣顯示屏，顯示位數(shù)多，讀數(shù)直觀方便，可直接顯示工作狀態(tài)下的體積流量、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量、總量，以及介質(zhì)壓力、溫度等參數(shù)；l 采用EEPROM技術(shù)，參數(shù)設(shè)置方便，可保存，并可保存長達一年的歷史數(shù)據(jù)；l 轉(zhuǎn)換器可輸出頻率脈沖、4～20mA模擬信號，并具有RS485接口，可直接與微機聯(lián)網(wǎng)，傳輸距離可達1.2km；l 多物理量參數(shù)報警輸出，可由用戶任選其中之一；l 流量計表頭可360度旋轉(zhuǎn)，安裝使用簡單方便；l 配合本公司的FM型數(shù)據(jù)采集器，可通過因特網(wǎng)或者電話網(wǎng)絡(luò)進行遠程數(shù)據(jù)傳輸l 壓力、溫度信號為傳感器輸入方式，互換性強；l 整機功耗低，可用內(nèi)電池供電，也可外接電源。1.2主要用途智能旋進旋渦流量計可廣泛應(yīng)用于石油、化工、電力、冶金、城市供氣等行業(yè)測量各種氣體流量，是目前油田和城市天然氣輸配計量和貿(mào)易計量的產(chǎn)品。二、 結(jié)構(gòu)與工作原理2.1流量計結(jié)構(gòu)流量計由以下七個基本部件組成（圖1）： 1.旋渦發(fā)生體用鋁合金制成，具有一定角度的螺旋葉片，它固定在殼體收縮段前部，強迫流體產(chǎn)生強烈的漩渦流。⒉ 殼體本身帶有法蘭，并有一定形狀的流體通道，根據(jù)不同的工作壓力，殼體材料可采用鑄鋁合金或不銹鋼。 (圖1)⒊ 智能流量計積算儀（原理見圖3） 由溫度、壓力檢測模擬通道、流量檢測數(shù)字通道以及微處理單元、液晶驅(qū)動電路和其它輔助電路組成，并配有外輸信號接口。 4. 溫度傳感器以Pt100鉑電阻為溫度敏感元件，在一定溫度范圍內(nèi)，其電阻值與溫度成對應(yīng)關(guān)系。5. 壓力傳感器以壓阻式擴散硅橋路為敏感元件，其橋臂電阻在外界壓力作用下會發(fā)生預(yù)期變化，因此在一定激勵電流作用下，其兩個輸出端的電位差與外界壓力成正比。6. 壓電晶體傳感器安裝在靠近殼體擴張段的喉部，可檢測出漩渦進動的頻率信號。⒎ 消旋器固定在殼體出口段，其作用是消除旋渦流，以減小對下游儀表性能的影響。2.2工作原理 流量傳感器的流通剖面類似文丘利管的型線。在入口側(cè)安放一組螺旋型導(dǎo)流葉片，當(dāng)流體進入流量傳感器時，導(dǎo)流葉片迫使流體產(chǎn)生劇烈的旋渦流。當(dāng)流體進入擴散段時，旋渦流受到回流的作用，開始作二次旋轉(zhuǎn)，形成陀螺式的渦流進動現(xiàn)象。該進動頻率與流量大小成正比，不受流體物理性質(zhì)和密度的影響，檢測元件測得流體二次旋轉(zhuǎn)進動頻率就能在較寬的流量范圍內(nèi)獲得良好的線性度。信號經(jīng)前置放大器放大、濾波、整形轉(zhuǎn)換為與流速成正比的脈沖信號，然后再與溫度、壓力等檢測信號一起被送往微處理器進行積算處理，后在液晶顯示屏上顯示出測量結(jié)果(瞬時流量、累積流量及溫度、壓力數(shù)據(jù))。 2.3流量積算儀工作原理 流量積算儀由溫度和壓力檢測模擬通道、流量傳感器通道以及微處理器單元組成，并配有外輸出信號接口，輸出各種信號。流量計中的微處理器按照氣態(tài)方程進行溫壓補償，并自動進行壓縮因子修正，氣態(tài)方程如下： ………………(2) 式中：QN ——標(biāo)況下的體積流量(m3/h)；QV——工況下的體積流量(m3/h；Pa ——當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ↘Pa）；P ——流量計取壓孔測量的表壓（KPa）；PN ——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的大氣壓力（101.325 KPa）；TN——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的溫度（293.15K）；T ——被測流體的溫度（K）；ZN ——氣體在標(biāo)況下的壓縮系數(shù)；Z ——氣體在工況下的壓縮系數(shù)；注：當(dāng)用鐘罩或負壓標(biāo)定時取ZN/Z=1，對天然氣(ZN/Z)1/2=FZ為超壓縮因子。按中國石油天然氣總公司的標(biāo)準(zhǔn)SY／T6143－1996中的公式計算。 三、主要技術(shù)參數(shù)與功能3.1流量計規(guī)格、基本參數(shù)和性能指標(biāo)（見表1）（表1）| 公稱通徑DN（mm） | 類型* | 流量范圍(m3/ h) | 工作壓力（MPa） | 度等級 | 重復(fù)性 | | 15 | | 0.3-20 | 1.62.54.06.31016 | 1.01.5 | 小于基本誤差限值的1/3 | | 20 | | 0.5-25 | | 25 | | 1.0～30 | | 32 | | 2.0～60 | | 40 | | 3.0～70 | | 50 | A型 | 3.0～150 | | B型 | 2.5～75 | | 80 | A型 | 20～400 | | B型 | 10～200 | | 100 | A型 | 40～800 | | B型 | 30～600 | | 150 | A型 | 100～1800 | | B型 | 40～900 | | 200 | | 180～3600 | 1.6;2.5;4.0 |
注：1.準(zhǔn)確度：為溫度、壓力修正后的系統(tǒng)； 2. A、B用以區(qū)別相同通徑不同流量范圍。3.2標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)條件：P=101.325KPa，T=293.15K3.3使用條件：環(huán)境溫度：-30℃～+65℃相對濕度：5%～95%介質(zhì)溫度：-20℃～+80℃大氣壓力：86KPa～106KPa3.4電氣性能指標(biāo)3.4.1工作電源：A．外電源：＋24VDC±15%，紋波＜5％，適用于4～20mA輸出、脈沖輸出、報警輸出、RS-485等； B．內(nèi)電源：1組3.6V鋰電池（ER26500），當(dāng)電壓低于3.0V時，出現(xiàn)欠壓指示。 3.4.2整機功耗： A．外電源：<2W; B．內(nèi)電源：平均功耗1mW，可連續(xù)使用兩年以上。3.4.3脈沖輸出方式：A． 工況脈沖信號，直接將流量傳感器檢測的工況脈沖信號經(jīng)光耦隔離放大輸出，高電平≥20V，低電平≤1V；B． 定標(biāo)脈沖信號，與IC卡閥門控制器配套，高電平幅度≥2.8V，低電平幅度≤0.2V， 單位脈沖代表體積量可設(shè)定范圍：0.001m3~100m3。單選擇該值時必須注意：定標(biāo)脈 沖信號頻率應(yīng)≤900Hz。C． 定標(biāo)脈沖信號，經(jīng)光耦隔離放大輸出，高電平≥20V，低電平≤1V。3.4.4 RS－485通信（光電隔離），可實現(xiàn)以下功能：A．采用RS－485接口，可直接與上位機或二次表聯(lián)網(wǎng)，遠傳顯示介質(zhì)的溫度、壓力和經(jīng)溫度、壓力補償后的標(biāo)準(zhǔn)體積流量和標(biāo)準(zhǔn)體積總量；B．由RS－485接口與HW－Ⅰ數(shù)據(jù)采集器配套，可組成電話網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，一臺數(shù)據(jù)采集器可帶15臺流量計；C．由RS－485接口與HW－Ⅱ數(shù)據(jù)采集器配套，可組成寬帶網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，由INTERNET傳輸數(shù)據(jù)，一臺數(shù)據(jù)采集器可帶8臺流量計。3.4.5 4～20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號（光電隔離） 與標(biāo)準(zhǔn)體積流量成正比，4mA對應(yīng)0 m3/h， 20 mA對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)體積流量（該值可在菜單中進行設(shè)置），制式：兩線制或三線制，流量計可根據(jù)所插電流模塊自動識別，并正確輸出。3.4.6控制信號輸出：A．下限報警信號（LP）：光電隔離，高低電平報警，報警電平可設(shè)定，工作電壓＋12V~+24V，負載電流50mA；B．上限報警信號（UP）：光電隔離，高低電平報警，報警電平可設(shè)定，工作電壓＋12V~+24V，負載電流50mA； C．關(guān)閥報警輸出（BC端，IC卡控制器用）：邏輯門電路輸出，正常輸出低電平，幅度≤0.2V；報警輸出高電平，幅度≥2.8V,負載電阻≥100kΩ；D．電池欠壓報警輸出（BL端，IC卡控制器用）：邏輯門電路輸出，正常輸出低電平，幅度≤0.2V；報警輸出高電平，幅度≥2.8V,負載電阻≥100kΩ；3.5實時數(shù)據(jù)存儲功能3.5.1流量計為了適應(yīng)數(shù)據(jù)管理方面的需要，增加了實時數(shù)據(jù)存儲功能，由設(shè)定選擇以下三者之一：A．起停記錄：近的1200次起停時間、總量、凈流量記錄。出廠默認項。對應(yīng)通信協(xié)議由公司另外提供）；B．日記錄：近920天的日期、零點時刻的溫度、壓力、標(biāo)準(zhǔn)體積流量和總量記錄。C．定時間間隔記錄：1200條定時間間隔的日期時間、溫度、壓力、標(biāo)準(zhǔn)體積流量和總量記錄。3.5.2通過電腦可讀取上述存儲數(shù)據(jù)，形成數(shù)據(jù)報表、曲線圖供分析。3.6網(wǎng)絡(luò)通信管理軟件功能 流量計與數(shù)據(jù)采集器配套，可通過電話線或?qū)拵ЬW(wǎng)進行通信，對網(wǎng)絡(luò)中的每臺流量計的歷史數(shù)據(jù)及參數(shù)進行讀取與設(shè)置，同時通信管理軟件可實現(xiàn)完善的管理功能。3.7防爆標(biāo)志：ExdIIBT4;ExiaIICT43.8防護等級：IP653.9壓力損失流量計實際壓力損失計算公式如下： …………………(1) 式中：ΔP1——流量計實際壓力損失（KPa）；ρ ——被測介質(zhì)密度（kg/m3）ΔP ——介質(zhì)為干空氣時流量計的壓力損失(KPa),其特性曲線見下圖3.10接線口：出線接口為M20×1.5內(nèi)螺紋。 四、選型與安裝4.1流量計選型在選型過程中應(yīng)把握兩條原則；即：一要保證生產(chǎn)安全，二要保證使用。為此必須落實三個選型參數(shù)，即近期和遠期的、小及常用流量(主要用于選定儀表公稱通徑)、被測介質(zhì)的設(shè)計壓力(主要用于選定儀表的公稱壓力等級)、實際工作壓力(主要用于選定儀表壓力傳感器的壓力等級)。a. 當(dāng)已知被測流量為工況體積流量時，可直接按表中的流量范圍選取適配的公稱通徑；b. 當(dāng)已知被測流量為標(biāo)況條件下的體積流量時，應(yīng)先將標(biāo)況體積流量QN換算為工況體積流量Qv，再按技術(shù)參數(shù)表中的流量范圍選取相應(yīng)的公稱通徑；c. 當(dāng)兩種口徑流量計均能覆蓋和體積流量時，在壓損允許下，應(yīng)盡量選小口徑；d.勿使實際小流量Qmin低于所選公稱通徑流量計的流量下限；e.流量范圍、公稱壓力有特殊要求時可協(xié)議訂貨。 選型計算公式如下： 式中：T、P、Pa含義同上，Q為體積流量，Qn為標(biāo)準(zhǔn)體積流量，Z/Zn數(shù)值列于表2.因計算步長較大，表內(nèi)數(shù)據(jù)僅供參考，表中數(shù)據(jù)按天然氣真實相對密度Gr=0.600，氮氣和二氧化碳摩爾分數(shù)均為0.00計算。當(dāng)介質(zhì)壓力低于0.1MPa，均可按Z/Zn＝1估算。 |
