一、概述及發(fā)展
旋進旋渦流量計是屬于流體振動流量計(如渦街流量計)的一個種類,它具有此類流量計的共同特點,但在特性上與渦街流量計亦有一些差別,主要是壓力損失較大,是渦街流量計的3~4倍;抗外來流*力強,所需直管段長度比渦街流量計要短的多。
早在20世紀70年代我國就出現(xiàn)了旋進旋渦流量計,在一段時間內(nèi)只在氣體測量中有所應用。近幾年來,隨著微機技術的迅速發(fā)展,把微機技術應用到信號轉換,實現(xiàn)了現(xiàn)場顯示,備受大家的歡迎。隨著儀表結構上的改進,在天然氣測量方面得到了大量的應用,測量介質(zhì)也擴大到液體和蒸汽。
二、工作原理
當流體通過由螺旋形葉片組成的旋渦發(fā)生器(見圖1)后,流體被迫繞著發(fā)生體軸劇烈旋轉,形成旋渦。當流體進入擴散段時,旋渦流受到回流的作用,開始作二次旋轉,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進動頻率,就知道了流量。而且能在較寬的流量范圍內(nèi)獲得良好的線性度。流量計算式為:
流量計的儀表系數(shù)在一定的結構參數(shù)和規(guī)定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)與流體的溫度、壓力、組分和物性(密度、粘度)無關。
三、結構
流量計由傳感器和轉換顯示儀組成。
1、傳感器包括旋渦發(fā)生器、檢測元件、整流器和殼體。
旋渦發(fā)生器由特定螺旋形葉片組成,它固定在殼體收縮段前端,強迫流體產(chǎn)生強烈的旋渦流。
檢測元件安裝在靠近擴張管的喉部,用熱敏、壓電、應變、電容或光纖等檢測元件可測出旋渦進動的頻率信號。
整流器固定在流量計表體出口,其作用是消除旋渦流,以減小下游流態(tài)對儀表測量的影響。
殼體設計成一定形狀的流道,使旋渦形成,固定和保護安裝在內(nèi)部的零部件,并通過法蘭與管道相連接。
2、轉換顯示儀
由壓電傳感器檢測到的微弱電壓信號經(jīng)過放大、濾波、整形后,變成頻率與流量成正比的脈沖信號,然后由顯示儀計數(shù)顯示。顯示儀配有外輸接口,輸出各種信號。對測量的氣體介質(zhì)可進行溫度和壓力的補償,轉換為標準狀況下的體積流量,并顯示。
四、主要特點
1、無機械可動部件,耐腐蝕,穩(wěn)定可靠,壽命長,*運行無須特殊維護;
2、實現(xiàn)了機電一體化,日常的計量過程不需人工值守;
3、工藝安裝條件不苛刻,儀表上、下游直管段可較孔板和渦街流量計大大縮短;
4、系統(tǒng)的測量準確度能夠滿足目前的貿(mào)易計量要求(≤1.5%);
5、流量測量范圍較寬(qmax/qmin=15~20),可在孔板和渦街流量計無法涉足的部分小流量區(qū)域進行有效工作;
6、體積小、重量輕,離線標定較為方便;
7、測量信號既可就地顯示,也可按需遠傳;
8、儀表管理人員無需專業(yè)培訓,流量、壓力及溫度等測量參數(shù)可以從表頭直接讀取,并且不必進行折算轉換;
9、只需定期更換電池(微功耗)及被測介質(zhì)的參數(shù)。
10、壓力損失較大;可按下式計算:
流通介質(zhì)為氣體時,壓力損失約為渦街流量計的3~4倍。
五、選用
用于測量氣體時,首先根據(jù)管線輸氣量和介質(zhì)可能達到的溫度和壓力范圍,估算出工作狀態(tài)下的zui高和zui低體積流量,正確選擇流量計規(guī)格;如兩種口徑均能覆蓋流量范圍,在壓力范圍允許的情況下,建議選擇較小規(guī)格的流量計。
為了便于維修,不影響流體輸送,建議安裝旁通管道,另外要保證所規(guī)定的直管段長度。若氣體中含有較大顆?;蚶w維,在上游應安裝過濾器。
六、總結
為了更好地使用,應注意以下幾點:
1、 正確選型
在選型過程中應當把握兩條基本原則,一要保證生產(chǎn)安全,二要保證使用精度。要做到這一點,就必須落實三個選型參數(shù),即近期和遠期的zui大、zui小及常用瞬時流量(主要用于選定儀表的大小規(guī)格),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)。
2、 用前標校
為了確保儀表在今后的工作過程中其測量結果的可靠與準確,應在正式安裝前將其送往具有這方面檢定能力及資質(zhì)的部門,進行一次全流量范圍的系統(tǒng)檢定。
3、 注意安裝
雖然該種儀表對工藝安裝及使用環(huán)境沒有太多的特殊要求,但任何一類流量測量儀表都有這樣一些共性,即盡可能避免振動及高溫環(huán)境,遠離流態(tài)干擾元件(如壓縮機、分離器、調(diào)壓閥、大小頭及匯管、彎頭等),保持儀表前后直管段內(nèi)壁光滑平直,保證被測介質(zhì)為潔凈的單相流體等。
4、 后期管理
為了保證儀表*工作的準確性、可靠性(避免意外停運和數(shù)據(jù)丟失),應定期進行系統(tǒng)標校(每1~2年),抄錄表頭數(shù)據(jù)(每天或每周),更換介質(zhì)參數(shù)(每月或每季)以及不定期查看電池狀況,檢查儀表系數(shù)及鉛封等。
5、 內(nèi)部維護
氣質(zhì)臟污或其它原因,需要對儀表的測量腔體及其構件進行定期檢查或清洗。有一點必須特別注意:對于同規(guī)格的,其旋渦發(fā)生體、導流體等核心組件并不能互換。否則,須重新標定儀表計量系數(shù)并對其配帶的溫度及壓力傳感器進行系統(tǒng)校正。
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