天然氣旋進(jìn)旋渦流量計(jì)

江蘇華云儀表有限公司

天然氣旋進(jìn)漩渦流量計(jì)

概述：

     天然氣旋進(jìn)旋渦流量計(jì)是我公司開(kāi)發(fā)研制的具有國(guó)內(nèi)水平的新型氣體流量?jī)x表。該流量計(jì)集流量、溫度、壓力檢測(cè)功能于一體，并能進(jìn)行溫度、壓力、壓縮因子自動(dòng)補(bǔ)償，是石油、化工、電力、冶金等行業(yè)用于氣體計(jì)量的理想儀表。

二、 結(jié)構(gòu)與工作原理

2.1流量計(jì)的主要結(jié)構(gòu)       

流量計(jì)由以下七個(gè)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(qiáng)迫流體產(chǎn)生強(qiáng)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(jì)積算儀（原理見(jiàn)圖3）                   

由溫度、壓力檢測(cè)模擬通道、流量檢測(cè)數(shù)字通道以及微處理單元、液晶驅(qū)動(dòng)電路和其它輔助電路組成，并配有外輸信號(hào)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(duì)應(yīng)關(guān)系。

5. 壓力傳感器

以壓阻式擴(kuò)散硅橋路為敏感元件，其橋臂電阻在外界壓力作用下會(huì)發(fā)生預(yù)期變化，因此在一定激勵(lì)電流作用下，其兩個(gè)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(kuò)張段的喉部，可檢測(cè)出漩渦進(jìn)動(dòng)的頻率信號(hào)。

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(duì)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(hào)接口，輸出各種信號(hào)。流量計(jì)中的微處理器按照氣態(tài)方程進(jìn)行溫壓補(bǔ)償，并自動(dòng)進(jìn)行壓縮因子修正，氣態(tài)方程如下：

式中：

Q_N               ——標(biāo)況下的體積流量(m³/h)；

Q_V               ——工況下的體積流量(m³/h；

Pa ——當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ↘Pa）；

P ——流量計(jì)取壓孔測(cè)量的表壓（KPa）；

P_N  ——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的大氣壓力（101.325 KPa）；

T_N  ——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的溫度（293.15K）；

T ——被測(cè)流體的溫度（K）；

Z_N  ——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(fù)壓標(biāo)定時(shí)取Z_N/Z=1，對(duì)天然氣(Z_N/Z)^1/2=F_Z為超壓縮因子。按中國(guó)石油天然氣總公司的標(biāo)準(zhǔn)SY／T6143－1996中的公式計(jì)算。 

三、主要技術(shù)參數(shù)與功能

3.1流量計(jì)規(guī)格、基本參數(shù)和性能指標(biāo)（見(jiàn)表1）

（表1）

注：1.準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(duì)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(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(bào)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(shí)，出現(xiàn)欠壓指示。 

3.4.2整機(jī)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(hào)，直接將流量傳感器檢測(cè)的工況脈沖信號(hào)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(hào)，與IC卡閥門(mén)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(shí)必須注意：定標(biāo)脈 沖信號(hào)頻率應(yīng)≤900Hz。

C． 定標(biāo)脈沖信號(hào)，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(shí)現(xiàn)以下功能：

A．采用RS－485接口，可直接與上位機(jī)或二次表聯(lián)網(wǎng)，遠(yuǎn)傳顯示介質(zhì)的溫度、壓力和經(jīng)溫度、壓力補(bǔ)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，可組成網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，一臺(tái)數(shù)據(jù)采集器可帶15臺(tái)流量計(jì)；

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(tái)數(shù)據(jù)采集器可帶8臺(tái)流量計(jì)。

3.4.5  4～20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)（光電隔離）

       與標(biāo)準(zhǔn)體積流量成正比，4mA對(duì)應(yīng)0 m³/h， 20 mA對(duì)應(yīng)zui大標(biāo)準(zhǔn)體積流量（該值可在一級(jí)菜單中進(jìn)行設(shè)置），制式：兩線制或三線制，流量計(jì)可根據(jù)所插電流模塊自動(dòng)識(shí)別，并正確輸出。

3.4.6控制信號(hào)輸出：

A．下限報(bào)警信號(hào)（LP）：光電隔離，高低電平報(bào)警，報(bào)警電平可設(shè)定，工作電壓＋12V~+24V，zui大負(fù)載電流50mA；

B．上限報(bào)警信號(hào)（UP）：光電隔離，高低電平報(bào)警，報(bào)警電平可設(shè)定，工作電壓＋12V~+24V，zui大負(fù)載電流50mA；

       C．關(guān)閥報(bào)警輸出（BC端，IC卡控制器用）：邏輯門(mén)電路輸出，正常輸出低電平，幅度≤0.2V；報(bào)警輸出高電平，幅度≥2.8V,負(fù)載電阻≥100kΩ；

D．電池欠壓報(bào)警輸出（BL端，IC卡控制器用）：邏輯門(mén)電路輸出，正常輸出低電平，幅度≤0.2V；報(bào)警輸出高電平，幅度≥2.8V,負(fù)載電阻≥100kΩ；

3.5實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能

3.5.1流量計(jì)為了適應(yīng)數(shù)據(jù)管理方面的需要，增加了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，由設(shè)定選擇以下三者之一：

A．起停記錄：zui近的1200次起停時(shí)間、總量、凈流量記錄。出廠默認(rèn)項(xiàng)。對(duì)應(yīng)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(diǎn)時(shí)刻的溫度、壓力、標(biāo)準(zhǔn)體積流量和總量記錄。

C．定時(shí)間間隔記錄：1200條定時(shí)間間隔的日期時(shí)間、溫度、壓力、標(biāo)準(zhǔn)體積流量和總量記錄。

3.5.2通過(guò)電腦可讀取上述存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，形成數(shù)據(jù)報(bào)表、曲線圖供分析。

3.6網(wǎng)絡(luò)通信管理軟件功能

    流量計(jì)與數(shù)據(jù)采集器配套，可通過(guò)線或?qū)拵ЬW(wǎng)進(jìn)行通信，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的每臺(tái)流量計(jì)的歷史數(shù)據(jù)及參數(shù)進(jìn)行讀取與設(shè)置，同時(shí)通信管理軟件可實(shí)現(xiàn)完善的管理功能。

3.7防爆標(biāo)志：ExdIIBT4;ExiaIICT4

3.8防護(hù)等級(jí)：IP65

3.9壓力損失

流量計(jì)實(shí)際壓力損失計(jì)算公式如下：

式中：

ΔP₁——流量計(jì)實(shí)際壓力損失（KPa）；

ρ  ——被測(cè)介質(zhì)密度（kg/m³）

ΔP ——介質(zhì)為干空氣時(shí)流量計(jì)的壓力損失(KPa),其特性曲線見(jiàn)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(jì)選型

在選型過(guò)程中應(yīng)把握兩條原則；即：一要保證生產(chǎn)安全，二要保證使用精度。為此必須落實(shí)三個(gè)選型參數(shù)，即近期和遠(yuǎn)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(cè)介質(zhì)的設(shè)計(jì)壓力(主要用于選定儀表的公稱壓力等級(jí))、實(shí)際工作壓力(主要用于選定儀表壓力傳感器的壓力等級(jí))。

a. 當(dāng)已知被測(cè)流量為工況體積流量時(shí)，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(cè)流量為標(biāo)況條件下的體積流量時(shí)，應(yīng)先將標(biāo)況體積流量Q_N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(jì)均能覆蓋zui低和zui高體積流量時(shí)，在壓損允許下，應(yīng)盡量選小口徑；

d.勿使實(shí)際zui小流量Qmin低于所選公稱通徑流量計(jì)的流量下限；

e.流量范圍、公稱壓力有特殊要求時(shí)可協(xié)議訂貨。

選型計(jì)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(jì)算步長(zhǎng)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(shí)相對(duì)密度Gr=0.600，氮?dú)夂投趸寄柗謹(jǐn)?shù)均為0.00計(jì)算。當(dāng)介質(zhì)壓力低于0.1MPa，均可按Z/Zn＝1估算。

                                          &nbshttp://i00.c.aliimg.com/sp;         表2

     當(dāng)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(shí)當(dāng)處于供氣峰期時(shí)，具有zui大體積流量；而當(dāng)介質(zhì)壓力為1.2MPa，溫度為－10℃，壓縮因子影響zui大，此時(shí)當(dāng)處于供氣谷期時(shí)，具有zui小體積流量。

  表壓P=0.8MPa,溫度T＝40℃,按SY／http://i05.c.aliimg.com/27，故zui高體積流量為

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

再由表1查得“流量計(jì)口徑為200mm，即選取HW－200B型流量計(jì)。

4.3流量計(jì)外形尺寸及安裝外形尺寸圖

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

表3   

                                                              單位：mm

流量計(jì)的安裝

流量計(jì)安裝時(shí)，嚴(yán)禁在其進(jìn)出口法蘭處直接進(jìn)行電焊，以免燒壞流量計(jì)內(nèi)部零件。

對(duì)于新安裝或檢修后的管道務(wù)必進(jìn)行清掃，去除管道中的雜物后方能安裝流量計(jì)。

流量計(jì)應(yīng)安裝在便于維修、無(wú)強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾、無(wú)強(qiáng)烈機(jī)械振動(dòng)以及熱輻射影響的場(chǎng)所；

流量計(jì)不宜用在流量頻繁中斷和有強(qiáng)烈脈動(dòng)流或壓力脈動(dòng)的場(chǎng)合；

   流量計(jì)室外安裝時(shí)，上部應(yīng)有遮蓋物，以防雨水浸入和烈日曝曬影響流量計(jì)使用壽命；

l 流量計(jì)可任意角度安裝，流體的流向應(yīng)與流量計(jì)上標(biāo)識(shí)的流向*；

l 在管道施工中，應(yīng)考慮安裝伸縮管或波紋管，以免對(duì)流量計(jì)造成嚴(yán)重的拉伸或斷裂；

l 流量計(jì)應(yīng)與管道同軸安裝，并防止密封片和黃油進(jìn)入管道內(nèi)腔；

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

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