天然气旋进旋涡流量计

江苏华云仪表有限公司

天然气旋进漩涡流量计

概述：

     天然气旋进旋涡流量计是我公司开发研制的具有国内水平的新型气体流量仪表。该流量计集流量、温度、压力检测功能于一体，并能进行温度、压力、压缩因子自动补偿，是石油、化工、电力、冶金等行业用于气体计量的理想仪表。

二、 结构与工作原理

2.1流量计的主要结构       

流量计由以下七个基本部件组成（图1）：                                        

1.旋涡发生体

用铝合金制成，具有一定角度的螺旋叶片，它固定在壳体收缩段前部，强迫流体产生强烈的漩涡流。

⒉ 壳体

本身带有法兰，并有一定形状的流体通道，根据不同的工作压力，壳体材料可采用铸铝合金或不锈钢。          (图1)

⒊ 智能流量计积算仪（原理见图3）                   

由温度、压力检测模拟通道、流量检测数字通道以及微处理单元、液晶驱动电路和其它辅助电路组成，并配有外输信号接口。               

4. 温度传感器

以Pt100铂电阻为温度敏感元件，在一定温度范围内，其电阻值与温度成对应关系。

5. 压力传感器

以压阻式扩散硅桥路为敏感元件，其桥臂电阻在外界压力作用下会发生预期变化，因此在一定激励电流作用下，其两个输出端的电位差与外界压力成正比。

6. 压电晶体传感器

安装在靠近壳体扩张段的喉部，可检测出漩涡进动的频率信号。

⒎ 消旋器

固定在壳体出口段，其作用是消除旋涡流，以减小对下游仪表性能的影响。

通道以及微处理器单元组成，并配有外输出信号接口，输出各种信号。流量计中的微处理器按照气态方程进行温压补偿，并自动进行压缩因子修正，气态方程如下：

式中：

Q_N               ——标况下的体积流量(m³/h)；

Q_V               ——工况下的体积流量(m³/h；

Pa ——当地大气压力（KPa）；

P ——流量计取压孔测量的表压（KPa）；

P_N  ——标准状态下的大气压力（101.325 KPa）；

T_N  ——标准状态下的温度（293.15K）；

T ——被测流体的温度（K）；

Z_N  ——气体在标况下的压缩系数；

Z   ——气体在工况下的压缩系数；

注：当用钟罩或负压标定时取Z_N/Z=1，对天然气(Z_N/Z)^1/2=F_Z为超压缩因子。按中国石油天然气总公司的标准SY／T6143－1996中的公式计算。 

三、主要技术参数与功能

3.1流量计规格、基本参数和性能指标（见表1）

（表1）

注：1.准确度：为温度、压力修正后的系统精度；

    2. A、B用以区别相同通径不同流量范围。

3.2标准状态条件：P=101.325KPa，T=293.15K

3.3使用条件：

环境温度：-30℃～+65℃

相对湿度：5%～95%

介质温度：-20℃～+80℃

大气压力：86KPa～106KPa

3.4电气性能指标

3.4.1工作电源：

A．外电源：＋24VDC±15%，纹波＜5％，适用于4～20mA输出、脉冲输出、报警输出、RS-485等；

       B．内电源：1组3.6V锂电池（ER26500），当电压低于3.0V时，出现欠压指示。 

3.4.2整机功耗：

       A．外电源：<2W;

       B．内电源：平均功耗1mW，可连续使用两年以上。

3.4.3脉冲输出方式：

A．工况脉冲信号，直接将流量传感器检测的工况脉冲信号经光耦隔离放大输出，高电平≥20V，低电平≤1V；

B．  定标脉冲信号，与IC卡阀门控制器配套，高电平幅度≥2.8V，低电平幅度≤0.2V，                 单位脉冲代表体积量可设定范围：0.001m³~100m³。单选择该值时必须注意：定标脉 冲信号频率应≤900Hz。

C． 定标脉冲信号，经光耦隔离放大输出，高电平≥20V，低电平≤1V。

3.4.4  RS－485通信（光电隔离），可实现以下功能：

A．采用RS－485接口，可直接与上位机或二次表联网，远传显示介质的温度、压力和经温度、压力补偿后的标准体积流量和标准体积总量；

B．由RS－485接口与HW－Ⅰ数据采集器配套，可组成网络通信系统，一台数据采集器可带15台流量计；

C．由RS－485接口与HW－Ⅱ数据采集器配套，可组成宽带网络通信系统，由INTERNET传输数据，一台数据采集器可带8台流量计。

3.4.5  4～20mA标准电流信号（光电隔离）

       与标准体积流量成正比，4mA对应0 m³/h， 20 mA对应zui大标准体积流量（该值可在一级菜单中进行设置），制式：两线制或三线制，流量计可根据所插电流模块自动识别，并正确输出。

3.4.6控制信号输出：

A．下限报警信号（LP）：光电隔离，高低电平报警，报警电平可设定，工作电压＋12V~+24V，zui大负载电流50mA；

B．上限报警信号（UP）：光电隔离，高低电平报警，报警电平可设定，工作电压＋12V~+24V，zui大负载电流50mA；

       C．关阀报警输出（BC端，IC卡控制器用）：逻辑门电路输出，正常输出低电平，幅度≤0.2V；报警输出高电平，幅度≥2.8V,负载电阻≥100kΩ；

D．电池欠压报警输出（BL端，IC卡控制器用）：逻辑门电路输出，正常输出低电平，幅度≤0.2V；报警输出高电平，幅度≥2.8V,负载电阻≥100kΩ；

3.5实时数据存储功能

3.5.1流量计为了适应数据管理方面的需要，增加了实时数据存储功能，由设定选择以下三者之一：

A．起停记录：zui近的1200次起停时间、总量、净流量记录。出厂默认项。对应通信协议由公司另外提供）；

B．日记录：zui近920天的日期、零点时刻的温度、压力、标准体积流量和总量记录。

C．定时间间隔记录：1200条定时间间隔的日期时间、温度、压力、标准体积流量和总量记录。

3.5.2通过电脑可读取上述存储数据，形成数据报表、曲线图供分析。

3.6网络通信管理软件功能

    流量计与数据采集器配套，可通过线或宽带网进行通信，对网络中的每台流量计的历史数据及参数进行读取与设置，同时通信管理软件可实现完善的管理功能。

3.7防爆标志：ExdIIBT4;ExiaIICT4

3.8防护等级：IP65

3.9压力损失

流量计实际压力损失计算公式如下：

式中：

ΔP₁——流量计实际压力损失（KPa）；

ρ  ——被测介质密度（kg/m³）

ΔP ——介质为干空气时流量计的压力损失(KPa),其特性曲线见下图

3.10接线口：出线接口为M20×1.5内螺纹。

四、选型与安装

4.1流量计选型

在选型过程中应把握两条原则；即：一要保证生产安全，二要保证使用精度。为此必须落实三个选型参数，即近期和远期的zui大、zui小及常用流量(主要用于选定仪表公称通径)、被测介质的设计压力(主要用于选定仪表的公称压力等级)、实际工作压力(主要用于选定仪表压力传感器的压力等级)。

a. 当已知被测流量为工况体积流量时，可直接按表中的流量范围选取适配的公称通径；

b. 当已知被测流量为标况条件下的体积流量时，应先将标况体积流量Q_N换算为工况体积流量Qv，再按技术参数表中的流量范围选取相应的公称通径；

c. 当两种口径流量计均能覆盖zui低和zui高体积流量时，在压损允许下，应尽量选小口径；

d.勿使实际zui小流量Qmin低于所选公称通径流量计的流量下限；

e.流量范围、公称压力有特殊要求时可协议订货。

选型计算公式如下：

式中：T、P、Pa含义同上，Q为体积流量，Qn为标准体积流量，Z/Zn数值列于表2.因计算步长较大，表内数据仅供参考，表中数据按天然气真实相对密度Gr=0.600，氮气和二氧化碳摩尔分数均为0.00计算。当介质压力低于0.1MPa，均可按Z/Zn＝1估算。

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

     当介质压力为0.8MPa，温度为40℃，天然气的压缩因子影响zui小，此时当处于供气峰期时，具有zui大体积流量；而当介质压力为1.2MPa，温度为－10℃，压缩因子影响zui大，此时当处于供气谷期时，具有zui小体积流量。

  表压P=0.8MPa,温度T＝40℃,按SY／http://i05.c.aliimg.com/27，故zui高体积流量为

 当表压P=1.2MPa，温度T=-10℃时，可求得Zn/Z＝1.0355，故zui小体积流量为：

再由表1查得“流量计口径为200mm，即选取HW－200B型流量计。

4.3流量计外形尺寸及安装外形尺寸图

流量计的外形尺寸如图所示，图中未注尺寸列于表1中，流量计采用法兰连接方式，法兰尺寸执行GB/T9112～9113-2000标准。

表3   

                                                              单位：mm

流量计的安装

流量计安装时，严禁在其进出口法兰处直接进行电焊，以免烧坏流量计内部零件。

对于新安装或检修后的管道务必进行清扫，去除管道中的杂物后方能安装流量计。

流量计应安装在便于维修、无强电磁场干扰、无强烈机械振动以及热辐射影响的场所；

流量计不宜用在流量频繁中断和有强烈脉动流或压力脉动的场合；

   流量计室外安装时，上部应有遮盖物，以防雨水浸入和烈日曝晒影响流量计使用寿命；

l 流量计可任意角度安装，流体的流向应与流量计上标识的流向*；

l 在管道施工中，应考虑安装伸缩管或波纹管，以免对流量计造成严重的拉伸或断裂；

l 流量计应与管道同轴安装，并防止密封片和黄油进入管道内腔；

l 采用外电源时，流量计必须有可靠接地，不得与强电系统共用地线，在管道安装或检修时，不得把电焊系统的地线与流量计搭接。

l 为了不影响流体正常输送和便于维护，要求按图4 所示安装旁通管道，并保证前≥3DN、后≥1DN的直管段；