智能旋進旋渦流量計
江蘇奧科儀表有限公司
T:0517-86919886/15261725556 柏經(jīng)理
智能旋進旋渦流量計
一、概述:
智能旋進旋渦流量計是我公司開發(fā)研制的具有國內(nèi)ling先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(yè)用于氣體計量的理想儀表。
產(chǎn)品主要特點:
? 無機械可動部件,不易腐蝕,穩(wěn)定可靠,壽命長,長期運行無須特殊維護;
? 采用 16 位電腦芯片,集成度高,體積小,性能好,整機功能強;
? 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;
? 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;
? 采用國內(nèi)ling先的智能抗震技術(shù),有效的抑制了震動和壓力波動造成的干擾信號;
? 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);
? 采用 EEPROM 技術(shù),參數(shù)設(shè)置方便,可*保存,并可保存zui長達一年的歷史數(shù)
據(jù);
? 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 1.2km;
? 多物理量參數(shù)報警輸出,可由用戶任選其中之一;
? 可 360 度旋轉(zhuǎn),安裝使用簡單方便;
? 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)進行遠程數(shù)據(jù)傳輸
? 壓力、溫度信號為傳感器輸入方式,互換性強;
? 整機功耗低,可用內(nèi)電池供電,也可外接電源。
主要用途:
智能旋進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。
結(jié)構(gòu)與工作原理
流量計結(jié)構(gòu)
流量計由以下七個基本部件組成
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。
工作原理:
流量傳感器的流通剖面類似文丘利管的型線(圖 2)。在入口側(cè)安放一組螺旋型導(dǎo)流葉
片,當(dāng)流體進入流量傳感器時,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(zhuǎn)進動頻率就能在
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))。
流量積算儀工作原理:
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)方程進行溫壓補償,并自
動進行壓縮因子修正,氣態(tài)方程如下:
??????(2)
式中:
Q N ——標(biāo)況下的體積流量(m 3 /h);
Q V ——工況下的體積流量(m 3 /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)下的絕對溫度(293.15K);
T ——被測流體的絕對溫度(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);
取 注:當(dāng)用鐘罩或負(fù)壓標(biāo)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(biāo)準(zhǔn) SY /T6143 -1996 中的公式計算。
三、主要技術(shù)參數(shù)與功能
3.1 流量計規(guī)格、基本參數(shù)和性能指標(biāo)(見表 1)
(表 1)
- 4 -
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:0.001m 3 ~100m 3 。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;
公稱通
徑 DN(mm)
類型*
流量范圍
(m3/ h)
工作壓力(MPa)
精確度等級
重復(fù)性
15 0.3-20
1.6
2.5
4.0
6.3
10
16
1.0
1.5
小于基本誤差
限絕對值的 1/3
20 0.5-25
25 1.0~30
32 2.0~60
40 3.0~70
50
A 型 3.0~150
B 型 2.5~75
80
A 型 20~400
B 型 10~200
100
A 型 40~800
B 型 30~600
150
A 型 100~1800
B 型 40~900
200 180~3600 1.6;2.5;4.0
- 5 -
B.由 RS-485 接口與 Zigbee 網(wǎng)絡(luò)適配器配套,可組成內(nèi)部無線局域網(wǎng)絡(luò)
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 m 3 /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;
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 防護等級:IP65
3.9 壓力損失
流量計實際壓力損失計算公式如下:
P P ? ? ?
205 . 1
1
?
???????(1)
壓力損失曲線
- 6 -
式中:
Δ P 1 ——流量計實際壓力損失(KPa);
ρ ——被測介質(zhì)密度(kg/m
3 )
Δ P ——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。
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 3 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(zhí)行 GB/T9112~9113-2000 標(biāo)準(zhǔn)。
表 3 單位:mm
公稱通徑
Inside
Nominal
Diameter
DN(mm)
公稱壓力
Nominal
Pressure
(MPa)
外形尺寸
Outside Measurement(mm)
表體材質(zhì)
Material of Outer Part
重量
Weight
(kg)
表體長度
Length of Outer
Part A
高度
Height H
不銹鋼
Stainless
steel
鋁合金
Alumin
um
alloy
20
1.6/2.5/4.0 160 360 √ √ 6
6.3/10/16 160 365 √ 8
25
1.6/2.5/4.0 180 367 √ √ 7
6.3/10/16 180 378 √ 10
32
1.6/2.5/4.0 200 383 √ √ 9
6.3/10/16 200 402 √ 12
40
1.6/2.5/4.0 200 383 √ √ 9
6.3/10/16 200 402 √ 12
50
1.6/2.5/4.0 230 403 √ 11
6.3/10/16 230 421 √ 14
80
1.6 330 438 √ √ 11
2.5/4.0 330 438 √ 18
6.3/10/16 330 446 √ 21
- 9 -
100
1.6 410 468 √ √ 14
2.5/4.0 410 475 √ 18
6.3/10/16 410 483 √ 33
150
1.6 585 542 √ √ 21
2.5/4.0 585 549 √ 52
6.3/10/16 585 572 √ 72
200
1.6 700 618 √ √ 41
2.5 700 626 √ 117
4.0 700 634 √ 127
4.4 流量計安裝
4.4.1 流量計的安裝
? 流量計安裝時,嚴(yán)禁在其進出口法蘭處直接進行電焊,以免燒壞流量計內(nèi)部零件。
? 對于新安裝或檢修后的管道務(wù)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(yīng)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(yīng)有遮蓋物,以防雨水浸入和烈日曝曬影響流量計使用
壽命;
? 流量計可任意角度安裝,流體的流向應(yīng)與流量計上標(biāo)識的流向一致;
? 在管道施工中,應(yīng)考慮安裝伸縮管或波紋管,以免對流量計造成嚴(yán)重的拉伸或斷裂;
? 流量計應(yīng)與管道同軸安裝,并防止密封片和黃油進入管道內(nèi)腔;
? 采用外電源時,流量計必須有可靠接地,不得與強電系統(tǒng)共用地線,在管道安裝或檢
修時,不得把電焊系統(tǒng)的地線與流量計搭接。
? 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;