智能旋進(jìn)旋渦流量計(jì)是我公司開(kāi)發(fā)研制的具有國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平的新型氣體流量?jī)x表。該流量計(jì)集流量、溫度、壓力檢測(cè)功能于一體，并能進(jìn)行溫度、壓力、壓縮因子自動(dòng)補(bǔ)償，是石油、化工、電力、冶金等行業(yè)用于氣體計(jì)量的理想儀表。1.1產(chǎn)品主要特點(diǎn)l 無(wú)機(jī)械可動(dòng)部件，不易腐蝕，穩(wěn)定可靠，壽命長(zhǎng)，長(zhǎng)期運(yùn)行無(wú)須特殊維護(hù)；l 采用16位電腦芯片，集成度高，體積小，性能好，整機(jī)功能強(qiáng)；l 智能型流量計(jì)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(cè)量流體的流量、壓力和溫度，并自動(dòng)實(shí)時(shí)跟蹤補(bǔ)償和壓縮因子修正；l 采用雙檢測(cè)技術(shù)可有效地提高檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)度，并抑制由管線(xiàn)振動(dòng)引起的干擾；l 采用國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的智能抗震技術(shù)，有效的抑制了震動(dòng)和壓力波動(dòng)造成的干擾信號(hào)；l 采用漢字點(diǎn)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)；l 采用EEPROM技術(shù)，參數(shù)設(shè)置方便，可永久保存，并可保存最長(zhǎng)達(dá)一年的歷史數(shù)據(jù)；l 轉(zhuǎn)換器可輸出頻率脈沖、4～20mA模擬信號(hào)，并具有RS485接口，可直接與微機(jī)聯(lián)網(wǎng)，傳輸距離可達(dá)1.2km；l 多物理量參數(shù)報(bào)警輸出，可由用戶(hù)任選其中之一；l 流量計(jì)表頭可360度旋轉(zhuǎn)，安裝使用簡(jiǎn)單方便；l 配合本公司的FM型數(shù)據(jù)采集器，可通過(guò)因特網(wǎng)或者電話(huà)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸l 壓力、溫度信號(hào)為傳感器輸入方式，互換性強(qiáng)；l 整機(jī)功耗低，可用內(nèi)電池供電，也可外接電源。1.2主要用途智能旋進(jìn)旋渦流量計(jì)可廣泛應(yīng)用于石油、化工、電力、冶金、城市供氣等行業(yè)測(cè)量各種氣體流量，是目前油田和城市天然氣輸配計(jì)量和貿(mào)易計(jì)量的首選產(chǎn)品。二、結(jié)構(gòu)與工作原理2.1流量計(jì)結(jié)構(gòu)流量計(jì)由以下七個(gè)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(qiáng)迫流體產(chǎn)生強(qiáng)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。 (圖1) ⒊智能流量計(jì)積算儀（原理見(jiàn)圖3） 由溫度、壓力檢測(cè)模擬通道、流量檢測(cè)數(shù)字通道以及微處理單元、液晶驅(qū)動(dòng)電路和其它輔助電路組成，并配有外輸信號(hào)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(duì)應(yīng)關(guān)系。5.壓力傳感器以壓阻式擴(kuò)散硅橋路為敏感元件，其橋臂電阻在外界壓力作用下會(huì)發(fā)生預(yù)期變化，因此在一定激勵(lì)電流作用下，其兩個(gè)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(kuò)張段的喉部，可檢測(cè)出漩渦進(jìn)動(dòng)的頻率信號(hào)。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(duì)下游儀表性能的影響。2.2工作原理 流量傳感器的流通剖面類(lèi)似文丘利管的型線(xiàn)（圖2）。在入口側(cè)安放一組螺旋型導(dǎo)流葉片，當(dāng)流體進(jìn)入流量傳感器時(shí)，導(dǎo)流葉片迫使流體產(chǎn)生劇烈的旋渦流。當(dāng)流體進(jìn)入擴(kuò)散段時(shí)，旋渦流受到回流的作用，開(kāi)始作二次旋轉(zhuǎn)，形成陀螺式的渦流進(jìn)動(dòng)現(xiàn)象。該進(jìn)動(dòng)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(cè)元件測(cè)得流體二次旋轉(zhuǎn)進(jìn)動(dòng)頻率就能在較寬的流量范圍內(nèi)獲得良好的線(xiàn)性度。信號(hào)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(hào)，然后再與溫度、壓力等檢測(cè)信號(hào)一起被送往微處理器進(jìn)行積算處理，最后在液晶顯示屏上顯示出測(cè)量結(jié)果(瞬時(shí)流量、累積流量及溫度、壓力數(shù)據(jù))。 圖2 2.3流量積算儀工作原理 圖3流量積算儀由溫度和壓力檢測(cè)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(hào)接口，輸出各種信號(hào)。流量計(jì)中的微處理器按照氣態(tài)方程進(jìn)行溫壓補(bǔ)償，并自動(dòng)進(jìn)行壓縮因子修正，氣態(tài)方程如下： (2) 式中：QN 標(biāo)況下的體積流量(m3/h)；QV 工況下的體積流量(m3/h；Pa 當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ↘Pa）；P 流量計(jì)取壓孔測(cè)量的表壓（KPa）；PN 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的大氣壓力（101.325KPa）；TN 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的絕對(duì)溫度（293.15K）；T 被測(cè)流體的絕對(duì)溫度（K）；ZN 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)；注：當(dāng)用鐘罩或負(fù)壓標(biāo)定時(shí)取ZN/Z=1，對(duì)天然氣(ZN/Z)1/2=FZ為超壓縮因子。按中國(guó)石油天然氣總公司的標(biāo)準(zhǔn)SY／T6143－1996中的公式計(jì)算。 三、主要技術(shù)參數(shù)與功能3.1流量計(jì)規(guī)格、基本參數(shù)和性能指標(biāo)（見(jiàn)表1）（表1）公稱(chēng)通徑DN（mm）類(lèi)型*流量范圍(m3/h)工作壓力（MPa）精確度等級(jí)重復(fù)性15 1-101.62.54.06.310161.01.5小于基本誤差限絕對(duì)值的1/320 1.5-1525 3.0～3032 6.0～6040 7.0～7050A型12-150B型2.5～7565A型15-180B型10-10080A型40～450B型10～200100A型80-800B型30～600150A型150-1800B型40～900200 240-36001.6;2.5;4.0 注：此流量范圍上限可擴(kuò)大1.5倍，保證正常使用。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=293.15K3.3使用條件：環(huán)境溫度：-30℃～+65℃相對(duì)濕度：5%～95%介質(zhì)溫度：-20℃～+80℃大氣壓力：86KPa～106KPa3.4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(bào)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(shí)，出現(xiàn)欠壓指示。 3.4.2整機(jī)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(hào)，直接將流量傳感器檢測(cè)的工況脈沖信號(hào)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(hào)，與IC卡閥門(mén)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：0.001m3~100m3。單選擇該值時(shí)必須注意：定標(biāo)脈沖信號(hào)頻率應(yīng) 900Hz。C．定標(biāo)脈沖信號(hào)，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(shí)現(xiàn)以下功能：A．采用RS－485接口，可直接與上位機(jī)或二次表聯(lián)網(wǎng)，遠(yuǎn)傳顯示介質(zhì)的溫度、壓力和經(jīng)溫度、壓力補(bǔ)償后的標(biāo)準(zhǔn)體積流量和標(biāo)準(zhǔn)體積總量；B．由RS－485接口與HW－Ⅰ數(shù)據(jù)采集器配套，可組成電話(huà)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，一臺(tái)數(shù)據(jù)采集器可帶15臺(tái)流量計(jì)；C．由RS－485接口與HW－Ⅱ數(shù)據(jù)采集器配套，可組成寬帶網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，由INTERNET傳輸數(shù)據(jù)，一臺(tái)數(shù)據(jù)采集器可帶8臺(tái)流量計(jì)。3.4.5 4～20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)（光電隔離） 與標(biāo)準(zhǔn)體積流量成正比，4mA對(duì)應(yīng)0m3/h，20mA對(duì)應(yīng)最大標(biāo)準(zhǔn)體積流量（該值可在一級(jí)菜單中進(jìn)行設(shè)置），制式：兩線(xiàn)制或三線(xiàn)制，流量計(jì)可根據(jù)所插電流模塊自動(dòng)識(shí)別，并正確輸出。3.4.6控制信號(hào)輸出：A．下限報(bào)警信號(hào)（LP）：光電隔離，高低電平報(bào)警，報(bào)警電平可設(shè)定，工作電壓＋12V~+24V，最大負(fù)載電流50mA；B．上限報(bào)警信號(hào)（UP）：光電隔離，高低電平報(bào)警，報(bào)警電平可設(shè)定，工作電壓＋12V~+24V，最大負(fù)載電流50mA； C．關(guān)閥報(bào)警輸出（BC端，IC卡控制器用）：邏輯門(mén)電路輸出，正常輸出低電平，幅度 0.2V；報(bào)警輸出高電平，幅度 2.8V,負(fù)載電阻 100k ；D．電池欠壓報(bào)警輸出（BL端，IC卡控制器用）：邏輯門(mén)電路輸出，正常輸出低電平，幅度 0.2V；報(bào)警輸出高電平，幅度 2.8V,負(fù)載電阻 100k ；3.5實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能3.5.1流量計(jì)為了適應(yīng)數(shù)據(jù)管理方面的需要，增加了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，由設(shè)定選擇以下三者之一：A．起停記錄：最近的1200次起停時(shí)間、總量、凈流量記錄。出廠(chǎng)默認(rèn)項(xiàng)。對(duì)應(yīng)通信協(xié)議由公司另外提供）；B．日記錄：最近920天的日期、零點(diǎn)時(shí)刻的溫度、壓力、標(biāo)準(zhǔn)體積流量和總量記錄。C．定時(shí)間間隔記錄：1200條定時(shí)間間隔的日期時(shí)間、溫度、壓力、標(biāo)準(zhǔn)體積流量和總量記錄。3.5.2通過(guò)電腦可讀取上述存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，形成數(shù)據(jù)報(bào)表、曲線(xiàn)圖供分析。3.6網(wǎng)絡(luò)通信管理軟件功能 流量計(jì)與數(shù)據(jù)采集器配套，可通過(guò)電話(huà)線(xiàn)或?qū)拵ЬW(wǎng)進(jìn)行通信，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的每臺(tái)流量計(jì)的歷史數(shù)據(jù)及參數(shù)進(jìn)行讀取與設(shè)置，同時(shí)通信管理軟件可實(shí)現(xiàn)完善的管理功能。3.7防爆標(biāo)志：ExdIIBT4;ExiaIICT43.8防護(hù)等級(jí)：IP653.9壓力損失流量計(jì)實(shí)際壓力損失計(jì)算公式如下： (1) 壓力損曲線(xiàn) 式中： P1 流量計(jì)實(shí)際壓力損失（KPa）； 被測(cè)介質(zhì)密度（kg/m3） P 介質(zhì)為干空氣時(shí)流量計(jì)的壓力損失(KPa),其特性曲線(xiàn)見(jiàn)下圖3.10接線(xiàn)口：出線(xiàn)接口為M20 1.5內(nèi)螺紋。 四、選型與安裝4.1流量計(jì)選型在選型過(guò)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(shí)三個(gè)選型參數(shù)，即近期和遠(yuǎn)期的最大、最小及常用流量(主要用于選定儀表公稱(chēng)通徑)、被測(cè)介質(zhì)的設(shè)計(jì)壓力(主要用于選定儀表的公稱(chēng)壓力等級(jí))、實(shí)際工作壓力(主要用于選定儀表壓力傳感器的壓力等級(jí))。a.當(dāng)已知被測(cè)流量為工況體積流量時(shí)，可直接按表中的流量范圍選取適配的公稱(chēng)通徑；b.當(dāng)已知被測(cè)流量為標(biāo)況條件下的體積流量時(shí)，應(yīng)先將標(biāo)況體積流量QN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(chēng)通徑；c.當(dāng)兩種口徑流量計(jì)均能覆蓋最低和最高體積流量時(shí)，在壓損允許下，應(yīng)盡量選小口徑； d.勿使實(shí)際最小流量Qmin低于所選公稱(chēng)通徑流量計(jì)的流量下限；e.流量范圍、公稱(chēng)壓力有特殊要求時(shí)可協(xié)議訂貨。 選型計(jì)算公式如下： 式中：T、P、Pa含義同上，Q為體積流量，Qn為標(biāo)準(zhǔn)體積流量，Z/Zn數(shù)值列于表2.因計(jì)算步長(zhǎng)較大，表內(nèi)數(shù)據(jù)僅供參考，表中數(shù)據(jù)按天然氣真實(shí)相對(duì)密度Gr=0.600，氮?dú)夂投趸寄柗謹(jǐn)?shù)均為0.00計(jì)算。當(dāng)介質(zhì)壓力低于0.1MPa，均可按Z/Zn＝1估算。 表24.2選型實(shí)例： 已知某一供氣管線(xiàn)實(shí)際工作壓力范圍為表0.80MPa－1.2MPa，介質(zhì)溫度范圍為－10℃～＋40℃，供氣峰值為標(biāo)準(zhǔn)體積流量2500，供氣谷值為標(biāo)準(zhǔn)體積流量5600，天然氣之真實(shí)相對(duì)密度Gr＝0.591，氮?dú)饽柊俜趾繛镸n＝1.6％，二氧化碳摩爾百分含量為Mc=0.8％,當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?01.3KPa，要求確定流量計(jì)之口徑。 當(dāng)介質(zhì)壓力為0.8MPa，溫度為40℃，天然氣的壓縮因子影響最小，此時(shí)當(dāng)處于供氣峰期時(shí)，具有最大體積流量；而當(dāng)介質(zhì)壓力為1.2MPa，溫度為－10℃，壓縮因子影響最大，此時(shí)當(dāng)處于供氣谷期時(shí)，具有最小體積流量。 當(dāng)Gr＝0.591，Mn＝1.6％，Mc=0.8％，表壓P=0.8MPa,溫度T＝40℃,按SY／T6143之公式，可求得Zn/Z＝1.0127，故最高體積流量為 當(dāng)表壓P=1.2MPa，溫度T=-10℃時(shí)，可求得Zn/Z＝1.0355，故最小體積流量為： 再由表1查得 流量計(jì)口徑為200mm，即選取HW－200B型流量計(jì)。 4.3流量計(jì)外形尺寸及安裝外形尺寸圖 流量計(jì)的外形尺寸如圖所示，圖中未注尺寸列于表1中，流量計(jì)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 公稱(chēng)通徑DN(mm)公稱(chēng)壓力(MPa)外形尺寸（mm）表體材質(zhì)重量(kg)表體長(zhǎng)度A高度H不銹鋼鋁合金20(15)1.6/2.5/4.0160360 66.3/10/16160365 8251.6/2.5/4.0180367 76.3/10/16180378 10321.6/2.5/4.0200383 96.3/10/16200402 12401.6/2.5/4.0200383 96.3/10/16200402 12501.6/2.5/4.0230403 116.3/10/16230421 14801.6330438 112.5/4.0330438 186.3/10/16330446 211001.6410468 142.5/4.0410475 186.3/10/16410483 331501.6585542 212.5/4.0585549 526.3/10/16585572 722001.6700618 412.5700626 1174.0700634 127 單位：mm法蘭連接尺寸符合下列標(biāo)準(zhǔn) 1.6～4.0MPa(DN25～DN150)GB/T9113.1-20001.6、2.5MPa(DN200) GB/T9113.1-20004.0MPa(DN200) GB/T9119-20006.3MPa(DN25～DN150) GB/T9115.2-20000 連接法蘭