智能旋進(jìn)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(jìn)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。可用于各種氣體煤氣、空氣、氫氣、天然氣、氮氣、液化石油氣、過氧化氫、煙道氣、甲烷、丁烷、氯氣、燃?xì)?、沼氣、二氧化碳、氮氣、乙炔、光氣、氧氣、壓縮空氣、氬氣、甲苯、苯、二甲苯、硫化氫、二氧化硫、氨氣等。

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，*運行無須特殊維護(hù)；

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zui長達(dá)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(dá)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)或者網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)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(jìn)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。

流量計由以下七個基本部件組成（圖1）：

      

              （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。          

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(jìn)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。

 

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(jìn)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(jìn)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(jìn)動現(xiàn)象。該進(jìn)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(jìn)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(jìn)行積算處理，zui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)）。

 

 

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(jìn)行溫壓補償，并自動進(jìn)行壓縮因子修正，氣態(tài)方程如下：

 

 

………………（2）

 

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 ——流量計取壓孔測量的表壓（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)；

 

3.1流量計規(guī)格、基本參數(shù)和性能指標(biāo)（見表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(yuǎn)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)zui大標(biāo)準(zhǔn)體積流量（該值可在一級菜單中進(jìn)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，zui大負(fù)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，zui大負(fù)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(fù)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(fù)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：zui近的1200次起停時間、總量、凈流量記錄。出廠默認(rèn)項。對應(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，可通過線或?qū)拵ЬW(wǎng)進(jìn)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(jìn)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;ExiaIICT4

3.8防護(hù)等級：IP65

3.9壓力損失

流量計實際壓力損失計算公式如下：

 

 

…………………（1）

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，二要保證使用精度。為此必須落實三個選型參數(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)兩種口徑流量計均能覆蓋zui低和zui高體積流量時，在壓損允許下，應(yīng)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(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?jǐn)?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。