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、冶金等行業用于氣體計量的儀表。
使用環境條件
環境溫度:-30℃~+55℃
相對濕度:5%~95%
大氣壓力:86KPa~106KPa
工作條件
介質溫度范圍:-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換器兩部分構成
傳感器有七個基本部件組成(圖1):
1.旋渦發生體用鋁合金制成,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、流量檢測數字通道以及微處理單元、液晶驅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,其電阻值與溫度成對應關系。
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生預期變化,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,穩定可靠,長期運行無須特殊維護;
2、實現了機電一體化,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、系統的測量準確度能夠滿足目前的貿易計量要求(≤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培訓,流量、壓力及溫度等測量參數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)及被測介質的參數。
10、壓力損失較大;
六、工作原理
當流體通過由螺旋形葉片組成的旋渦發生器后,流體被迫繞著發生體軸劇烈旋轉,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象。該進動頻率與流量大小成正比,不受流體物理性質和密度的影響。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換顯示儀組成。
式中:K --流量儀表系數l/m³
f--旋渦頻率 Hz
q--體積流量m³/s
流量計的儀表系數在一定的結構參數和規定的雷諾數范圍內與流體的溫度、壓力、組分和物性(密度、粘度)無關。
1、傳感器包括旋渦發生器、檢測元件、整流器和殼體。
旋渦發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。
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于流量計量工作,來自于生產現場的實踐經驗表明,以下幾個方面的注意事項應當引起有關管理及使用部門的足夠重視。
① 重視儀表選型 在已經選定了儀表種類(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格及其配套元件的選擇至關重要。一句話,選好才能用好。為此,在選型過程中應把握住兩條基本原則;即:一精度,二生產安全。要做到這一點,就要落實三個選型參數,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格)、被測介質的設計壓力(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 進行用前標校 一方面,考慮到目前對這類儀表的現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,比如大流量的貿易計量或計量糾紛比較突出的測量點,并且運用現場也不具備流量在線標校條件,那么在這種情況下,僅憑購買時由生產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果的可靠與準確,就要在正式安裝前將其送往具有這方面檢定能力及資質的部門進行一次統檢定。
③ 搞好工藝安裝 雖然該種儀表對工藝安裝及使用環境沒有太多的要求,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境隨離流態干擾元件(如壓縮機、分離器、調壓閥、大小頭及匯管、彎頭等)、保持儀表前后直管段內壁光滑平直、保證被測介質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確性、可靠性(避免意外停運和數據丟失),就應定期進行系統標校(每1">~2年)、抄錄表頭數據(每天或每周)、更換介質參數(每月或每季)以及不定期查看電池狀況、檢查儀表系數及鉛封等。
⑤ 注意內部維護 如果由于氣質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,那么有一點則注意:對于同規格的旋進旋渦流量計,其旋渦發生體、導流體等核心組件不能互換,否則,須重新標定儀表計量系數并對其配帶的溫度及壓力傳感器進行系統校正。
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,安裝使用人員必 須了解所裝儀表的具體結構、特點以及流量信號的轉換,了解信 號傳輸過程中各環節的作用,按產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注意以下幾點。 1)選擇合理的安裝場所。安裝場所應避開強電力設備,高 頻設備、強電源開關設備;避開高溫熱源和輻射熱源影響;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生的振 動。
2)儀表一般要求水平安裝,被測流體的流向應與殼體上指 示流向的箭頭一致。亦可垂直或傾斜安裝。當測液體時,應確 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)當被測流體中含有雜質時,應在儀表前裝上過澹器或過 濾網,但仍應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,其含量不超過規定的氣一液兩 相流體,為防止氣體在傳感器內滯留,必須安裝氣體分離器。測 量氣體時,當管道被所測氣體可能產生的冷凝液,及氣體中存在 未被除掉的不穩定液相,為防止液體在傳感器內滯留、盡量垂直安裝。測高、低溫流體時傳感器自身應有有效的保握措施。
7)儀表測得的被測氣體的體積流量為工作狀態下被測氣體 的實際流量。若將該實際流量換算成標準狀態下的標準流量,可 按下式計算式中,4?p是標準狀態下的體積流量;4,是工作狀態下的體積流 量;ho是標準狀態下被測氣體的壓力;To是標準狀態下被 測氣體的熱力學溫度;戶是工作狀態下被測氣體的壓力;T 是工作狀態下被測氣體的熱力學溫度;Z是工作狀態下被測氣體 的壓縮系數。
8)當管道較長,可能發生振動時,應在流量計上游和下游 安裝固定支架,防止管道振動。根據經驗,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K vn和流量儀表系數K,,,o是儀表 出廠前在常溫狀態標定確定的。儀表工作狀態與試驗室標定狀態相差較大時,儀表系數K,和K'應作修正,對儀表系數修正方法與渦街流量計相同。
九、安裝注意事項
? 傳感器按流向標志可在垂直、水平或任意傾斜位置上安裝;
? 當管線較長或距離振動源較近時,應在流量計的上、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有足夠的空間,以便于流量計的檢查和維修,并應滿足流量計的環境要求;
? 應避免外界強磁場的干擾;
? 在室外安裝使用時,應有遮蓋物,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。
? 應注意安裝應力的影響,安裝流量計上游和下游管道應同軸,否則會產生剪切應力。安裝流量計的位置應考慮密封墊片的厚度,或在下游側安裝一個彈性伸縮節。
? 安裝流量計之前應先清除管道中的焊渣等雜物。
? 投入運行時,應緩慢開啟流量計上、下游閥門,以免瞬間氣流過急而沖壞起旋器。
? 當流量計需要有信號遠傳時,應嚴格按"電氣性能指標"要求接入外電源(8~24)VDC,嚴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,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。