旋進旋渦流量計
一、簡介
旋進旋渦流量計集流量、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)用于氣體計量的儀表。
使用環(huán)境條件
環(huán)境溫度:-30℃~+55℃
相對濕度:5%~95%
大氣壓力:86KPa~106KPa
工作條件
介質(zhì)溫度范圍:-20℃~+70℃
公稱壓力:1.6、2.5、4.0 、6.3MPa
二、組成
組成旋進旋渦流量計由傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分構(gòu)成
傳感器有七個基本部件組成(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
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。
三、旋進旋渦流量計實物圖
四、旋進旋渦尺寸
五、主要特點
1、無機械可動部件,耐腐蝕,穩(wěn)定可靠,長期運行無須特殊維護;
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(zhǔn)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(biāo)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(xùn),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(zhuǎn)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;
六、工作原理
當(dāng)流體通過由螺旋形葉片組成的旋渦發(fā)生器后,流體被迫繞著發(fā)生體軸劇烈旋轉(zhuǎn),形成旋渦。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K=f/q流量計由傳感器和轉(zhuǎn)換顯示儀組成。
式中:K --流量儀表系數(shù)l/m³
f--旋渦頻率 Hz
q--體積流量m³/s
流量計的儀表系數(shù)在一定的結(jié)構(gòu)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(guān)。
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(yīng)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(shè)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積流量,并顯示。
七、注意事項
任何一類計量儀表都具有其特殊性,智能式旋進旋渦流量計也不例外。為了讓該種儀表能夠很好地服務(wù)于流量計量工作,來自于生產(chǎn)現(xiàn)場的實踐經(jīng)驗表明,以下幾個方面的注意事項應(yīng)當(dāng)引起有關(guān)管理及使用部門的足夠重視。
① 重視儀表選型 在已經(jīng)選定了儀表種類(比如,智能式旋進旋渦流量計)的情況下,緊接著就是對儀表規(guī)格及其配套元件的選擇至關(guān)重要。一句話,選好才能用好。為此,在選型過程中應(yīng)把握住兩條基本原則;即:一精度,二生產(chǎn)安全。要做到這一點,就要落實三個選型參數(shù),即近期和遠期的大、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(shè)計壓力(主要用于選定儀表的公稱壓力等級)、工作壓力(主要用于選定儀表壓力傳感器的壓力等級)。
② 進行用前標(biāo)校 一方面,考慮到目前對這類儀表的現(xiàn)場檢定還存在這樣那樣的困難。另外,如果購置的意圖又是準(zhǔn)備將該這種儀表運用于比較重要的計量場合,比如大流量的貿(mào)易計量或計量糾紛比較突出的測量點,并且運用現(xiàn)場也不具備流量在線標(biāo)校條件,那么在這種情況下,僅憑購買時由生產(chǎn)廠家提供的一紙出廠合格證明就輕易判定該表性能合格,那就有些為時過早。因此,為了確保儀表在今后的工作過程中其測量結(jié)果的可靠與準(zhǔn)確,就要在正式安裝前將其送往具有這方面檢定能力及資質(zhì)的部門進行一次統(tǒng)檢定。
③ 搞好工藝安裝 雖然該種儀表對工藝安裝及使用環(huán)境沒有太多的要求,但任何一類流量測量儀表都有這樣一種共性,即盡可能避免振動及高溫環(huán)境隨離流態(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 加強后期管理 該種儀表雖然具有多種自動處置功能和微功耗的特點,但投運之后仍需加強管理。比如,為了保證儀表長期工作的準(zhǔn)確性、可靠性(避免意外停運和數(shù)據(jù)丟失),就應(yīng)定期進行系統(tǒng)標(biāo)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 注意內(nèi)部維護 如果由于氣質(zhì)臟污或其它原因需要對儀表的測量腔體及其構(gòu)件進行定期檢查或清洗,那么有一點則注意:對于同規(guī)格的旋進旋渦流量計,其旋渦發(fā)生體、導(dǎo)流體等核心組件不能互換,否則,須重新標(biāo)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。
八、流量計的安裝
為了使旋進旋渦流量計能工作在正常狀態(tài),安裝使用人員必 須了解所裝儀表的具體結(jié)構(gòu)、特點以及流量信號的轉(zhuǎn)換,了解信 號傳輸過程中各環(huán)節(jié)的作用,按產(chǎn)品說明書進行安裝使用。一般 來說旋進旋渦流量計安裝使用應(yīng)注意以下幾點。 1)選擇合理的安裝場所。安裝場所應(yīng)避開強電力設(shè)備,高 頻設(shè)備、強電源開關(guān)設(shè)備;避開高溫?zé)嵩春洼椛錈嵩从绊?避開 高溫和強腐蝕氣氛影響:避開強烈振動并且安裝、布線、維修方 便。在傳感器上游和下游,必須消除由于過長的管道所產(chǎn)生的振 動。
2)儀表一般要求水平安裝,被測流體的流向應(yīng)與殼體上指 示流向的箭頭一致。亦可垂直或傾斜安裝。當(dāng)測液體時,應(yīng)確 保傳感器總是*充滿液體。為了檢修時不致影響流體的正常傳 輸,建議在儀表的安裝段另增設(shè)旁路。
3)旋進旋渦流量計對前后直管段的要求較低,原理上允許 流量計前后不需要直管段,但一般要求儀表前有3D長度的直管 段,儀表后有1D長度的直管段。特殊情況要求5D和3D長度。 當(dāng)單彎管或雙彎管的彎管半徑大于1.8D時,流量計前后可以不要直管段。
4)測量氣體或蒸汽時可采用溫度壓力補償。
5)當(dāng)被測流體中含有雜質(zhì)時,應(yīng)在儀表前裝上過澹器或過 濾網(wǎng),但仍應(yīng)保證儀表前的直管段要求。
6}測量少量異相的氣液兩相流時傳感器安裝方法。測量液 體時,管道中可能有少量的氣相,其含量不超過規(guī)定的氣一液兩 相流體,為防止氣體在傳感器內(nèi)滯留,必須安裝氣體分離器。測 量氣體時,當(dāng)管道被所測氣體可能產(chǎn)生的冷凝液,及氣體中存在 未被除掉的不穩(wěn)定液相,為防止液體在傳感器內(nèi)滯留、盡量垂直安裝。測高、低溫流體時傳感器自身應(yīng)有有效的保握措施。
7)儀表測得的被測氣體的體積流量為工作狀態(tài)下被測氣體 的實際流量。若將該實際流量換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的標(biāo)準(zhǔn)流量,可 按下式計算式中,4?p是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量;4,是工作狀態(tài)下的體積流 量;ho是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下被測氣體的壓力;To是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下被 測氣體的熱力學(xué)溫度;戶是工作狀態(tài)下被測氣體的壓力;T 是工作狀態(tài)下被測氣體的熱力學(xué)溫度;Z是工作狀態(tài)下被測氣體 的壓縮系數(shù)。
8)當(dāng)管道較長,可能發(fā)生振動時,應(yīng)在流量計上游和下游 安裝固定支架,防止管道振動。根據(jù)經(jīng)驗,流量測量值易受氣流 脈動和壓力變化影響。
9)體積流量儀表系數(shù)K vn和流量儀表系數(shù)K,,,o是儀表 出廠前在常溫狀態(tài)標(biāo)定確定的。儀表工作狀態(tài)與試驗室標(biāo)定狀態(tài)相差較大時,儀表系數(shù)K,和K'應(yīng)作修正,對儀表系數(shù)修正方法與渦街流量計相同。
九、安裝注意事項
? 傳感器按流向標(biāo)志可在垂直、水平或任意傾斜位置上安裝;
? 當(dāng)管線較長或距離振動源較近時,應(yīng)在流量計的上、下游安裝支撐,以消除管線振動的影響;
? 傳感器的安裝地點應(yīng)有足夠的空間,以便于流量計的檢查和維修,并應(yīng)滿足流量計的環(huán)境要求;
? 應(yīng)避免外界強磁場的干擾;
? 在室外安裝使用時,應(yīng)有遮蓋物,避免烈日曝曬與雨水浸蝕,影響儀表使用;
? 管線試壓時,應(yīng)注意智能型流量計所配置壓力傳感器的壓力測量范圍,以免過壓損壞壓力傳感器。
? 應(yīng)注意安裝應(yīng)力的影響,安裝流量計上游和下游管道應(yīng)同軸,否則會產(chǎn)生剪切應(yīng)力。安裝流量計的位置應(yīng)考慮密封墊片的厚度,或在下游側(cè)安裝一個彈性伸縮節(jié)。
? 安裝流量計之前應(yīng)先清除管道中的焊渣等雜物。
? 投入運行時,應(yīng)緩慢開啟流量計上、下游閥門,以免瞬間氣流過急而沖壞起旋器。
? 當(dāng)流量計需要有信號遠傳時,應(yīng)嚴(yán)格按"電氣性能指標(biāo)"要求接入外電源(8~24)VDC,嚴(yán)禁在信號輸出口直接接入220VAC或380VAC電源;
? 用戶不得自行更改防爆系統(tǒng)的接線方式和任意擰動各個輸出引線接頭;
? 流量計運行時,不允許隨意打開后蓋改動儀表參數(shù),否則影響流量計的正常工作;
? 定時檢查流量計法蘭處的泄漏情況。