江蘇奧科儀表有限公司

天然氣旋進漩渦流量計

概述：

     天然氣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,。

二,、 結構與工作原理

2.1流量計的主要結構       

                                               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關系。

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,。

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：

式中：

QN               ——標況下的體積流量(m3/h),；

QV               ——工況下的體積流量(m3/h；

Pa ——當?shù)卮髿鈮毫Γ↘Pa）,；

P ——流量計取壓孔測量的表壓（KPa）,；

PN  ——標準狀態(tài)下的大氣壓力（101.325 KPa）；

TN  ——標準狀態(tài)下的溫度（293.15K）,；

T ——被測流體的溫度（K）；

ZN  ——氣體在標況下的壓縮系數(shù),；

Z   ——氣體在工況下的壓縮系數(shù),；

注：當用鐘罩或負壓標定時取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準SY／T6143－1996中的公式計算,。 

三、主要技術參數(shù)與功能

3.1流量計規(guī)格,、基本參數(shù)和性能指標（見表1）

（表1）

注：1.準確度：為溫度,、壓力修正后的系統(tǒng)精度；

    2. A,、B用以區(qū)別相同通徑不同流量范圍,。

3.2標準狀態(tài)條件：P=101.325KPa，T=293.15K

3.3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～106KPa

3.4電氣性能指標

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定范圍：0.001m3~100m3,。單選擇該值時必須注意：定標脈 沖信號頻率應≤900Hz,。

C． 定標脈沖信號，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,、壓力補償后的標準體積流量和標準體積總量；

B．由RS－485接口與HW－Ⅰ數(shù)據(jù)采集器配套,，可組成網(wǎng)絡通信系統(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標準電流信號（光電隔離）

       與標準體積流量成正比,，4mA對應0 m3/h， 20 mA對應zui大標準體積流量（該值可在一級菜單中進行設置）,，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，報警電平可設定,，工作電壓＋12V~+24V,，zui大負載電流50mA；

B．上限報警信號（UP）：光電隔離,，高低電平報警,，報警電平可設定,，工作電壓＋12V~+24V，zui大負載電流50mA,；

       C．關閥報警輸出（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，由設定選擇以下三者之一：

A．起停記錄：zui近的1200次起停時間,、總量,、凈流量記錄。出廠默認項,。對應通信協(xié)議由公司另外提供）；

B．日記錄：zui近920天的日期,、零點時刻的溫度,、壓力、標準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,、標準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)絡通信管理軟件功能

    流量計與數(shù)據(jù)采集器配套，可通過線或?qū)拵ЬW(wǎng)進行通信,，對網(wǎng)絡中的每臺流量計的歷史數(shù)據(jù)及參數(shù)進行讀取與設置,，同時通信管理軟件可實現(xiàn)完善的管理功能。

3.7防爆標志：ExdIIBT4;ExiaIICT4

3.8防護等級：IP65

3.9壓力損失

流量計實際壓力損失計算公式如下：

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

在選型過程中應把握兩條原則；即：一要保證生產(chǎn)安全,，二要保證使用精度,。為此必須落實三個選型參數(shù)，即近期和遠期的zui大,、zui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. 當已知被測流量為標況條件下的體積流量時,，應先將標況體積流量QN換算為工況體積流量Qv,，再按技術參數(shù)表中的流量范圍選取相應的公稱通徑；

c. 當兩種口徑流量計均能覆蓋zui低和zui高體積流量時,，在壓損允許下,，應盡量選小口徑；

d.勿使實際zui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為標準體積流量,，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。當介質(zhì)壓力低于0.1MPa,，均可按Z/Zn＝1估算,。                                    

     當介質(zhì)壓力為0.8MPa，溫度為40℃,，天然氣的壓縮因子影響zui小,，此時當處于供氣峰期時，具有zui大體積流量,；而當介質(zhì)壓力為1.2MPa,，溫度為－10℃，壓縮因子影響zui大，此時當處于供氣谷期時,，具有zui小體積流量,。

  表壓P=0.8MPa,溫度T＝40℃,按SY／故zui高體積流量為

 當表壓P=1.2MPa，溫度T=-10℃時,，可求得Zn/Z＝1.0355,，故zui小體積流量為：

再由表1查得“流量計口徑為200mm，即選取HW－200B型流量計,。

4.3流量計外形尺寸及安裝外形尺寸圖

流量計的外形尺寸如圖所示,，圖中未注尺寸列于表1中，流量計采用法蘭連接方式,，法蘭尺寸執(zhí)行GB/T9112～9113-2000標準,。

表3   

                                                              單位：mm

流量計的安裝

流量計安裝時,，嚴禁在其進出口法蘭處直接進行電焊,，以免燒壞流量計內(nèi)部零件。

對于新安裝或檢修后的管道務必進行清掃,，去除管道中的雜物后方能安裝流量計,。

流量計應安裝在便于維修、無強電磁場干擾,、無強烈機械振動以及熱輻射影響的場所,；

流量計不宜用在流量頻繁中斷和有強烈脈動流或壓力脈動的場合；

   流量計室外安裝時,，上部應有遮蓋物,，以防雨水浸入和烈日曝曬影響流量計使用壽命；

l 流量計可任意角度安裝,，流體的流向應與流量計上標識的流向*,；

l 在管道施工中，應考慮安裝伸縮管或波紋管,，以免對流量計造成嚴重的拉伸或斷裂；

l 流量計應與管道同軸安裝,，并防止密封片和黃油進入管道內(nèi)腔,；

l 采用外電源時，流量計必須有可靠接地,，不得與強電系統(tǒng)共用地線,，在管道安裝或檢修時，不得把電焊系統(tǒng)的地線與流量計搭接,。

l 為了不影響流體正常輸送和便于維護,，要求按圖4 所示安裝旁通管道，并保證前≥3DN,、后≥1DN的直管段,；