江蘇華云儀表有限公司

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研制的具有國內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、流量檢測數字通道以及微處理單元、液晶驅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，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方程進行溫壓補償，并自動進行壓縮因子修正，氣態方程如下：

式中：

Q_N               ——標況下的體積流量(m³/h)；

Q_V               ——工況下的體積流量(m³/h；

Pa ——當地大氣壓力（KPa）；

P ——流量計取壓孔測量的表壓（KPa）；

P_N  ——標準狀態下的大氣壓力（101.325 KPa）；

T_N  ——標準狀態下的溫度（293.15K）；

T ——被測流體的溫度（K）；

Z_N  ——氣體在標況下的壓縮系數；

Z   ——氣體在工況下的壓縮系數；

注：當用鐘罩或負壓標定時取Z_N/Z=1，對天然氣(Z_N/Z)^1/2=F_Z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、主要技術參數與功能

3.1流量計規格、基本參數和性能指標（見表1）

（表1）

注：1.準確度：為溫度、壓力修正后的系統精度；

    2. A、B用以區別相同通徑不同流量范圍。

3.2標準狀態條件：P=101.325KPa，T=293.15K

3.3使用條件：

環境溫度：-30℃～+65℃

相對濕度：5%～95%

介質溫度：-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．內電源：1組3.6V鋰電池（ER26500），當電壓低于3.0V時，出現欠壓指示。 

3.4.2整機功耗：

       A．外電源：<2W;

       B．內電源：平均功耗1mW，可連續使用兩年以上。

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），可實現以下功能：

A．采用RS－485接口，可直接與上位機或二次表聯網，遠傳顯示介質的溫度、壓力和經溫度、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數據采集器配套，可組成網絡通信系統，一臺數據采集器可帶15臺流量計；

C．由RS－485接口與HW－Ⅱ數據采集器配套，可組成寬帶網絡通信系統，由INTERNET傳輸數據，一臺數據采集器可帶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實時數據存儲功能

3.5.1流量計為了適應數據管理方面的需要，增加了實時數據存儲功能，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據，形成數據報表、曲線圖供分析。

3.6網絡通信管理軟件功能

    流量計與數據采集器配套，可通過線或寬帶網進行通信，對網絡中的每臺流量計的歷史數據及參數進行讀取與設置，同時通信管理軟件可實現完善的管理功能。

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  ——被測介質密度（kg/m³）

ΔP ——介質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：一要保證生產安全，二要保證使用精度。為此必須落實三個選型參數，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Q_N換算為工況體積流量Qv，再按技術參數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數值列于表2.因計算步長較大，表內數據僅供參考，表中數據按天然氣真實相對密度Gr=0.600，氮氣和二氧化碳摩爾分數均為0.00計算。當介質壓力低于0.1MPa，均可按Z/Zn＝1估算。

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

     當介質壓力為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／http://i05.c.aliimg.com/27，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，不得與強電系統共用地線，在管道安裝或檢修時，不得把電焊系統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；