摘 要: 新型旋进旋涡智能流量计集流量、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;其输出有脉冲信号和4~20mA标准模拟信号,还可采用RS-485接口与上位机联网。本文介绍了新型旋进旋涡智能流量计的组成、工作原理、特点及其系统的使用与安装情况。 近年来适用于不同介质及工况条件的新型计量仪表相继问世,智能旋进旋涡流量计即为其中之一。它是近年来开发并投放市场的一种速度式流量仪表,可适用于石油、蒸汽、天然气、水等多种介质的流量测量,并实现了压力、温度及压缩系数等动态参数的在线自动补偿[1]。 1 结构和工作原理 1.1 结构 旋进旋涡流量计主要由流量传感器(流量计壳体、旋涡发生体、压电传感器、除旋整流器)、智能流量积算仪、压力变送器、温度变送器等组成。(见图1)。 ![]()
1.2 工作原理 如图2所示,流量传感器壳体剖面的型线类似文丘利管的型线,两头较大,中间略小。入口侧的收缩段内有一组强制产生旋涡流的导流叶片,出口侧有一个消除旋涡流的整流栅,使流体恢复轴向流动。当流体流入流量传感器时,入口的导流叶片迫使轴向流动的流体旋转,并在收缩段内由于流体的加速流动使旋转流的中心产生旋涡流,这时,随着管截面的缩小,旋涡流集中在中心轴上,当旋涡流体进入扩散段时,由于流速减慢,旋转流体受到回流的作用,开始二次旋转(见图2),旋涡流出现转折点(在这一点上流体的轴向速度分量为零),形成涡流进动现象,故称旋进旋涡[2]。
![]() 流体的二次旋转频率与流量大小成正比,不受流体物理性质的影响,而且能在较宽的流量范围内获得良好的线性度(见图3)。该流量计采用压电传感器作为检测元件,将测得的流体二次旋转率经前置放大器放大、滤波、整形成与流速成正比的脉冲信号,传输给流量积算仪进行数据处理[3]。
![]() 2 测量天然气的技术要求 2.1 对气流条件的要求 (1)被测气体应为单相的、连续地流经管道的圆管流。 (2)气体流经流量计之前,其流速必须与管道轴线平行,不得有旋涡流。 (3)气流应是亚音速、非脉动的,其流量随时间变化比较缓慢。 2.2 对流量计的安装要求 该种仪表对工艺安装及使用环境没有太多的特殊要求,但任何一类流量测量仪表都有这样一种共性,即尽可能避免振动及高温环境随离流态干扰元件(如压缩机、分离器、调压阀、大小头及汇管、弯头等)、保持仪表前后直管段内壁光滑平直、保证被测介质为洁净的单相流体等[4]。 3 流量计安装使用中应注意的事项 旋进旋涡流量计无机械可动部件,体积小,耐腐蚀,性能稳定;可直接显示介质的工作压力、温度、流量以及标准状态下的气量;量程范围宽,计量误差小等优点,现已广泛用于油气井的生产计量和天然气的销售计量中。在多年来的现场应用中,我们认为该流量计最适合于较为干净的干气计量,渐成为中小用气计量的首选计量仪表。要保证旋进旋涡流量计计量准确,减少计量误差,请注意: 3.1 选型合理 勿使实际最小流量QVmin低于所选通径流量计流量范围下限。 3.2 安装正确 流量计上游的应有至少10D长度的计量直管段。直管段内壁应光滑、更不能有台阶,磨平连接法兰的焊缝,法兰垫片不能突入管道内。更不能把流量计的安装方向装反了。试验证明:一切不合理的安装,都将导致流量计计量值偏低。 3.3 远离震荡源,或在流量计上、下游安装支墩,以避免管线震动的影响。避免强磁场对流量计芯片的干扰。 3.4 气质相对干净 尤其不能出现液气两相流;气质较脏时,应即时清洗流量计。 3.5 减少气流脉动的影响 可在流量计前安装缓冲罐,或者加长流量计上游的计量直管段长度。 3.6 及时对流量计进行计量检定,确保量值准确可靠。 4 结束语 由于投放市场的时间较短,仪表的可靠性和稳定性还有待于各种复杂工况的检验;测量精度对流态及介质脏污的敏感程度还有待于实验研究;现场检定方法还有待于进一步探索等。从这个意义上讲,该仪表目前还主要适用于那些不太重要的计量场合,比如,中小流量及内部交接计量。 参考文献 [1]钟斌.天然气现场智能旋进式旋涡流量计的设计研究.农业机械化工程,2005;(6):23-25 |