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氣體流量計的種類及工作原理

點選次數╃•☁·▩:1060 釋出時間╃•☁·▩:2021-05-07 06:45:05
一. 渦街流量計產品的種類和適用範圍
1. LUGB 系列滿管型壓電式渦街流量儀表
2. LUGB 系列插入型壓電式渦街流量儀表
3. LUGE 系列滿管型電容式渦街流量儀表
4. LUGE 系列插入型電容式渦街流量儀表
5. LUGB/E 系列電池供電型渦街流量儀表
6. 潛水型/分體型渦街流量儀表(協議訂貨)
7. 多功能曲線紀錄積算儀•╃☁▩,帶 P/T 補償功能↟₪·▩₪、中文液晶顯示
8. 智慧流量積算儀•╃☁▩,數碼管顯示
LUGB/E 型渦街流量儀表廣泛適用於石油↟₪·▩₪、化工↟₪·▩₪、冶金↟₪·▩₪、熱力↟₪·▩₪、紡織↟₪·▩₪、造紙等行業對過熱蒸汽↟₪·▩₪、飽和蒸汽↟₪·▩₪、壓縮空氣和一般氣體(氧氣↟₪·▩₪、氮氣氫氣↟₪·▩₪、天然氣↟₪·▩₪、煤氣等) ↟₪·▩₪、水和液體(如╃•☁·▩:水↟₪·▩₪、汽油↟₪·▩₪、酒精↟₪·▩₪、苯類等)的計量和控制.
 
二↟₪·▩₪、渦街流量計工作原理 
在流體中設定非流線型旋渦發生體(阻流體)•╃☁▩,則從旋渦發生體兩側交替地產生兩列有規則的旋渦•╃☁▩,這種旋渦稱為卡曼渦街•╃☁▩,如圖(一)所示↟▩✘·。
旋渦列在旋渦發生體下游非對稱地排列↟▩✘·。設旋渦的發生頻率為 f•╃☁▩,被測介質來流的平均速度為 V•╃☁▩,旋渦發生體迎流面寬度為 d•╃☁▩,表體通徑為 D•╃☁▩,根據卡曼渦街原理•╃☁▩,有如下關係式:
f=StV/d   公式(1)
式中╃•☁·▩:
f-發生體一側產生的卡門旋渦頻率
St-斯特羅哈爾數(無量綱數)
V-流體的平均流速
d-旋渦發生體的寬度
由此可見•╃☁▩,透過測量卡門渦街分離頻率便可算出瞬時流量↟▩✘·。其中,斯特羅哈爾數(St)是無因次未知數•╃☁▩,圖(二)表示斯特羅哈爾數(St)與雷諾數(Re)的關係↟▩✘·。
在曲線表中 St=0.17 的平直部分•╃☁▩,漩渦的釋放頻率與流速成正比,即為渦街流量感測器測量範圍度↟▩✘·。只要檢測出頻率 f 就可以求得管內流體的流速•╃☁▩,由流速 V 求出體積流量↟▩✘·。所測得的脈衝數與體積量之比•╃☁▩,稱為儀表常數(K)•╃☁▩,見式(2)
K=N/Q(1/m3)   公式(2)
式中╃•☁·▩:K=儀表常數(1/m3)↟▩✘·。
N=脈衝個數
Q=體積流量(m3)

一↟₪·▩₪、旋進旋渦流量計產品特點↟₪·▩₪、用途和適用範圍
很高興您購買本款智慧旋進旋渦流量計•╃☁▩,該流量計是我公司透過多年實踐和學習國外先進技術開發研製的具有領先水平的新型氣體流量儀表↟▩✘·。該流量計可集流量↟₪·▩₪、溫度↟₪·▩₪、壓力檢測功能於一體•╃☁▩,並能進行溫度↟₪·▩₪、壓力↟₪·▩₪、壓縮因子自動補償•╃☁▩,並且具有較強的抗震動和抗干擾能力•╃☁▩,高精度和高重複性,是石油↟₪·▩₪、化工↟₪·▩₪、電力↟₪·▩₪、冶金等行業用於氣體計量的理想儀表↟▩✘·。
1.1 產品主要特點
1.無機械可動部件•╃☁▩,不易腐蝕•╃☁▩,穩定可靠•╃☁▩,壽命長•╃☁▩,長期執行無須特殊維護;
2.採用 16 位計算機晶片•╃☁▩,整合度高•╃☁▩,體積小•╃☁▩,效能好•╃☁▩,整機功能強;
3.智慧型流量計集流量探頭↟₪·▩₪、微處理器↟₪·▩₪、壓力↟₪·▩₪、溫度感測器於一體, 採取內建式組合,使結構更加緊湊•╃☁▩,可直接測量流體的流量↟₪·▩₪、壓力和溫度•╃☁▩,並自動實時跟蹤補償和壓縮因子修正;
4.採用雙探頭檢測技術及新型感測器處理技術↟₪·▩₪、合理的安裝方式•╃☁▩,大大地提高訊號強度•╃☁▩,使感測器能準確地檢測出訊號•╃☁▩,並抑制由管線振動引起的干擾;
5.採用國內領先的智慧抗震技術•╃☁▩,有效的抑制了震動和壓力波動造成的干擾訊號;
6.採用漢字點陣顯示屏•╃☁▩,顯示位數多•╃☁▩,讀數直觀方便•╃☁▩,可直接顯示工作狀態下的體積流量↟₪·▩₪、標準狀態下的體積流量↟₪·▩₪、總量•╃☁▩,以及介質壓力↟₪·▩₪、溫度等引數;
7.轉換器可輸出頻率脈衝↟₪·▩₪、4~20mA 模擬訊號•╃☁▩,並具有 RS485 介面•╃☁▩,可直接與計算機聯網•╃☁▩,傳輸距離可達 1.2km;
8.多物理量引數報警輸出•╃☁▩,可由使用者任選其中之一;
9.壓力↟₪·▩₪、溫度訊號為感測器輸入方式•╃☁▩,互換性強;
10.整機功耗低•╃☁▩,可用內建電池供電•╃☁▩,也可外接電源↟▩✘·。
 
1.2 主要用途
智慧旋進旋渦流量計可廣泛應用於石油↟₪·▩₪、化工↟₪·▩₪、電力↟₪·▩₪、冶金↟₪·▩₪、城市供氣等行業測量各種氣體流量•╃☁▩,是目前油田和城市天然氣輸配計量和貿易計量的首選產品↟▩✘·。
 
二↟₪·▩₪、旋進旋渦流量計結構與工作原理
2.1 流量計結構
旋進旋渦流量計結構緊湊•╃☁▩,主要由殼體↟₪·▩₪、旋渦發生體↟₪·▩₪、感測器(溫度↟₪·▩₪、壓力↟₪·▩₪、流量)↟₪·▩₪、整流器和積算儀構成↟▩✘·。
1.旋渦發生體╃•☁·▩:用鋁合金製成•╃☁▩,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旋渦流↟▩✘·。
⒉殼體╃•☁·▩:本身帶有法蘭•╃☁▩,並有一定形狀的流體通道•╃☁▩,根據不同的工作壓力•╃☁▩,殼體材料可採用鑄鋁合金或不鏽鋼↟▩✘·。
⒊智慧流量計積算儀╃•☁·▩: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•╃☁▩,並配有外輸訊號介面↟▩✘·。
4.溫度感測器╃•☁·▩:以 Pt100/pt1000 鉑電阻為溫度敏感元件•╃☁▩,在一定溫度範圍內•╃☁▩,其電阻值與溫度成對應關係↟▩✘·。
5.壓力感測器╃•☁·▩:以壓阻式擴散矽橋路為敏感元件•╃☁▩,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.流量感測器╃•☁·▩:安裝在靠近殼體擴張段的喉部•╃☁▩,可檢測出旋渦進動的頻率訊號↟▩✘·。
7.整流器╃•☁·▩:固定在殼體出口段•╃☁▩,其作用是消除旋渦流•╃☁▩,以減小對下游儀表效能的影響↟▩✘·。
 
2.2 工作原理
流量感測器的流通剖面類似文丘利管的型式(如圖 2)↟▩✘·。在入口側安放一組螺旋型導流葉片•╃☁▩,當流體進入流量感測器時•╃☁▩,導流葉片迫使流體產生劇烈的旋渦流↟▩✘·。當流體進入擴散段時•╃☁▩,旋渦流受到迴流的作用•╃☁▩,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能在較寬的流量範圍內獲得良好的線性度↟▩✘·。訊號經前置放大器放大↟₪·▩₪、濾波↟₪·▩₪、整形轉換為與流速成正比的脈衝訊號•╃☁▩,然後再與溫度↟₪·▩₪、壓力等檢測訊號一起被送往微處理器進行積算處理•╃☁▩,最後在液晶顯示屏上顯示出測量結果(瞬時流量↟₪·▩₪、累積流量及溫度↟₪·▩₪、壓力資料)↟▩✘·。積算儀原理框圖如圖 3 所示↟▩✘·。
2.3 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↟₪·▩₪、流量感測器通道以及微處理器單元組成•╃☁▩,並配有外輸出訊號介面•╃☁▩,輸出各種訊號↟▩✘·。流量計中的微處理器按照氣態方程進行溫壓補償•╃☁▩,並動進行壓縮因子修正•╃☁▩,氣態方程如下╃•☁·▩:
QN——標況下的體積流量(Nm3/h);
QV——工況下的體積流量(m3/h);
Pa——當地大氣壓力(KPa);
P ——流量計取壓孔測量的表壓(KPa);
PN——標準狀態下的大氣壓力(101.325 KPa);
TN——標準狀態下的絕對溫度(293.15K);
T ——被測流體的絕對溫度(K);
ZN——氣體在標況下的壓縮係數;
Z ——氣體在工況下的壓縮係數;
注╃•☁·▩:當用鐘罩或負壓標定時取 ZN/Z=1•╃☁▩,對天然氣(ZN/Z)1/2=FZ為超壓縮因子↟▩✘·。按中國石油天然氣總公司的標準 SY/T6143-1996 中的公式計算↟▩✘·。


 
一↟₪·▩₪、氣體渦輪流量計產品特點↟₪·▩₪、用途和適用範圍
很高興您購買本款智慧氣體渦輪流量計•╃☁▩,該流量計是我公司新研發的新型氣體渦輪流量計•╃☁▩,借鑑航空技術的先進理念綜合了流體力學↟₪·▩₪、電磁學等理論而自行研製開發的集溫度↟₪·▩₪、壓力↟₪·▩₪、流量感測器和智慧流量積算儀於一體的新一代高精度↟₪·▩₪、高可靠性的氣體精密計量儀表•╃☁▩,具有出色的低壓和高壓計量效能•╃☁▩,多種訊號輸出方式以及對流體擾動的低敏感性•╃☁▩,廣泛適用於天然氣↟₪·▩₪、煤制氣↟₪·▩₪、液化氣↟₪·▩₪、輕烴氣等氣體的計量↟▩✘·。
結合現代化的加工裝置•╃☁▩,應用完善有效的工藝手段↟▩✘·。生產的流量計結構合理•╃☁▩,耐用性好•╃☁▩,重複性好•╃☁▩,安裝方便簡潔↟▩✘·。我公司為廣大使用者提供高可靠性的產品•╃☁▩,研發階段在軸承生產商的配合下•╃☁▩,進行了為期八個月的每天24小時連續的耐久性實驗•╃☁▩,摸透了軸承和結構的可靠性•╃☁▩,表芯採用一體化設計↟▩✘·。為您提供一流的產品•╃☁▩,一流的可靠性保證↟▩✘·。減少您的售後負擔↟▩✘·。
1.1 產品特點
1.優質鋁合金渦輪•╃☁▩,具有更高的穩流和耐腐蝕作用;
2.專用儀表軸承•╃☁▩,摩擦阻力小•╃☁▩,密封性好•╃☁▩,使用壽命長;
3.計量室與通氣室隔絕•╃☁▩,保證了儀表的安全性;
4.智慧型流量計集微處理器↟₪·▩₪、溫度↟₪·▩₪、壓力感測器於一體•╃☁▩,直接測量被測氣體的流量↟₪·▩₪、溫度和壓力•╃☁▩,並自動進行流量跟蹤補償和壓縮因子修正運算•╃☁▩,顯示標準狀態下(Pb=101.325KPa,Tb=293.15K)的氣體體積累積量•╃☁▩,可實時查詢溫度壓力數值;
5..流量範圍寬(Qmax/Qmin≥20:1)•╃☁▩,重複性好•╃☁▩,精度高(可達1.0級)•╃☁▩,壓力損失小•╃☁▩,始動流量低•╃☁▩,可達0.6m3/h;
6.儀表具有脈衝訊號↟₪·▩₪、模擬訊號輸出•╃☁▩,以及RS485通訊介面•╃☁▩,採用專用MODEM•╃☁▩,可透過電話網路直接與客戶的遠端集抄系統相連•╃☁▩,實現計算機資料的集中採集和實時管理;
7.智慧化儀表係數多點非線性修正;
8.內建式壓力↟₪·▩₪、溫度感測器•╃☁▩,安全效能高↟₪·▩₪、結構緊湊↟₪·▩₪、外形美觀;
9.專用液晶顯示屏•╃☁▩,讀數直觀方便↟▩✘·。智慧型流量計可同時顯示標況累積流量↟₪·▩₪、標況瞬時流量以及介質的溫度↟₪·▩₪、壓力等引數;
10.系統低功耗工作•╃☁▩,可採用鋰電池供電•╃☁▩,也可外接電源;
11.具有實時資料儲存功能•╃☁▩,可防止更換電池或突然掉電時資料丟失•╃☁▩,在停電狀態下•╃☁▩,內部資料可永久性儲存;
12.可與IC卡預付費系統配套使用•╃☁▩,便於貿易結算↟▩✘·。
 
1.2 主要用途
氣體渦輪流量計廣泛用於石油↟₪·▩₪、化工↟₪·▩₪、冶金↟₪·▩₪、航空↟₪·▩₪、科研等部門及工業領域中多種氣體•╃☁▩,如天然氣↟₪·▩₪、城市燃氣↟₪·▩₪、丙烷↟₪·▩₪、丁烷↟₪·▩₪、空氣↟₪·▩₪、氮氣等氣體的測量↟▩✘·。儀表準確度高↟₪·▩₪、重複性好•╃☁▩,適用於貿易計量及工業過程檢測↟▩✘·。智慧型流量計集溫度↟₪·▩₪、壓力於一體•╃☁▩,線上跟蹤檢測介質溫度和壓力並進行自動補償↟₪·▩₪、壓縮因子修正運算•╃☁▩,具有優良的低壓和高壓計量效能•╃☁▩,適用於天然氣等氣體的精確計量↟▩✘·。
 
二↟₪·▩₪、氣體渦輪流量計結構與工作原理
2.1 流量計結構
氣體渦輪流量計結構緊湊•╃☁▩,主要由殼體↟₪·▩₪、葉輪↟₪·▩₪、感測器(溫度↟₪·▩₪、壓力↟₪·▩₪、流量)↟₪·▩₪、整流器和積算儀構成↟▩✘·。
1.殼體╃•☁·▩:本身帶有法蘭•╃☁▩,並有一定形狀的流體通道•╃☁▩,根據不同的工作壓力•╃☁▩,殼體材料可採用鑄鋁合金↟₪·▩₪、碳鋼或不鏽鋼↟▩✘·。
2.整流器╃•☁·▩:強迫流體加速•╃☁▩,消除任何可能存在的氣流擾動•╃☁▩,即使在非理想的安裝環境下•╃☁▩,也能夠保證高精度↟▩✘·。
3.葉輪╃•☁·▩:用鋁合金製成•╃☁▩,具有一定角度的螺旋葉片•╃☁▩,它固定在殼體中間部位•╃☁▩,克服摩擦力矩和流體阻力矩旋轉↟▩✘·。
4.智慧流量積算儀╃•☁·▩: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•╃☁▩,並配有外輸訊號介面↟▩✘·。
5.壓力感測器╃•☁·▩:以壓阻式擴散矽橋路為敏感元件•╃☁▩,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.流量感測器╃•☁·▩:安裝在靠近葉輪後端•╃☁▩,可檢測出從同軸轉動的訊號輪上發出的頻率訊號↟▩✘·。
7.溫度感測器╃•☁·▩:以Pt100/pt1000鉑電阻為溫度敏感元件•╃☁▩,在一定溫度範圍內•╃☁▩,其電阻值與溫度成對應關係↟▩✘·。
 
2.2 工作原理
當流體流入流量計時•╃☁▩,在進氣口專用一體化整流器的作用下得到整流並加速•╃☁▩,由於渦輪葉片與流體流向成一定角度•╃☁▩,此時渦輪產生轉動力矩•╃☁▩,在克服摩擦力矩和流體阻力矩後•╃☁▩,渦輪開始旋轉↟▩✘·。在一定的流量範圍內•╃☁▩,渦輪旋轉的角速度與流體體積流量成正比↟▩✘·。根據電磁感應原理•╃☁▩,利用韋根感測器從同軸轉動的訊號輪上感應出與流體體積流量成正比的脈衝訊號•╃☁▩,該訊號經放大↟₪·▩₪、濾波↟₪·▩₪、整形後與溫度↟₪·▩₪、壓力感測器訊號一起進入智慧流量積算儀的微處理單元進行運算處理•╃☁▩,並把氣體的體積流量和總量直接顯示於 LCD屏上↟▩✘·。

一↟₪·▩₪、錐形流量計介紹
1↟₪·▩₪、綜述
錐形流量計是一種新型的可精確測量各種雷諾數的高精度流量計•╃☁▩,可滿足各種介質的應用條件要求其操作原理同其它各種型別的差壓原理相同•╃☁▩,都是基於密封管道中的能量守恆定理•╃☁▩,錐形流量計由於具有獨一無二的設計結構•╃☁▩,因而效能更優↟▩✘·。
錐形流量計是在管道中心處懸掛一錐形節流件•╃☁▩,錐形件阻礙介質的流動•╃☁▩,重塑流速曲線•╃☁▩,在錐形性的下游可立即形成低壓區•╃☁▩,管道上游的正壓同經節流件節流後的下游的負壓之間有一差壓•╃☁▩,將正↟₪·▩₪、負壓用取壓口取出•╃☁▩,正壓口位於管道的上游•╃☁▩,負壓口位於椎體的末端•╃☁▩,透過測量兩者之間差壓•╃☁▩,根據伯努利方程即可計算出管道中的流量•╃☁▩,椎體位於管線中心•╃☁▩,可對所測介質的流速曲線進行最佳化•╃☁▩,因此測量精度高•╃☁▩,對儀表上↟₪·▩₪、下游的直管段要求低↟▩✘·。
錐形流量計可測量各種工況(溫度和壓力)條件下的氣相↟₪·▩₪、混合氣相↟₪·▩₪、液相↟₪·▩₪、多相液體↟₪·▩₪、氣液兩相(溼氣↟₪·▩₪、液相質量比≤5%)↟₪·▩₪、粉末↟₪·▩₪、高粘度↟₪·▩₪、高流速↟₪·▩₪、髒汙↟₪·▩₪、含有固體懸浮顆粒的液相↟₪·▩₪、溶液振動↟₪·▩₪、電磁干擾等介質的流量↟▩✘·。流體的條件可從深低溫到超臨界狀態↟▩✘·。工作溫度最高850℃•╃☁▩,最大壓力42.0MPa↟▩✘·。若用特殊結構材質•╃☁▩,溫度壓力還可以更高↟▩✘·。可測量最高雷諾數500萬•╃☁▩,最低雷諾數8000甚至更低↟▩✘·。產生滿刻度差壓訊號從最低小於0.1千帕到最高几十千帕↟▩✘·。
法蘭取壓型錐形流量計(VF)•╃☁▩,採用實心椎體截流體•╃☁▩,並在管壁用法蘭取壓•╃☁▩,配上遠傳差壓變送器•╃☁▩,可有效防止取壓口的堵塞•╃☁▩,適合於含有固體顆粒粉塵介質↟₪·▩₪、高粘度液體及髒汙介質↟▩✘·。
2↟₪·▩₪、工作原理
錐形流量計是一種差壓型的流量儀表↟▩✘·。以差壓原理設計的流量儀表已經有了一百多年的應用歷史了•╃☁▩,差壓型流量計是基於密封管道中的能量轉換原理•╃☁▩,也就是說對於穩定流體•╃☁▩,管道壓力與管道中的介質流速的平方根成反比╃•☁·▩:速度增加壓力會下降•╃☁▩,當介質接近椎體時•╃☁▩,其壓力為P1•╃☁▩,在介質透過椎體的節流區時•╃☁▩,速度會增加壓力會降低為P2•╃☁▩,如圖1所示•╃☁▩,P1和P2都透過錐形流量計的取壓口引到後接差壓變送器上•╃☁▩,流速發生變化時•╃☁▩,錐形流量計的兩個取壓口之間的差壓值會增大或縮小↟▩✘·。當流速相同時•╃☁▩,若節流面積大•╃☁▩,則產生的差壓值也大•╃☁▩,β值等於錐體的節流面積除以管道內徑的截面積(可換算成兩者之間的直徑比)↟▩✘·。
 
3↟₪·▩₪、主要計算公式╃•☁·▩:
錐體的外形是透過多年的連續試驗↟₪·▩₪、評估和改進後得出的•╃☁▩,是此類流量計的最佳外形↟▩✘·。能在不同的工況中使用↟▩✘·。我們可以藉助管道流速曲線來理解錐形流量計的效能↟▩✘·。如果介質透過一個很長的管道•╃☁▩,而且在管道中沒有受到任何阻礙和干擾•╃☁▩,那它的流速分佈將很均勻↟▩✘·。靠近管壁的流速幾乎為零•╃☁▩,而管道中心的流速將達到最大↟▩✘·。(如圖2)當我們將錐體懸掛在管線中心時•╃☁▩,錐體將直接同流體的高速區接角•╃☁▩,迫使高速區的流體同近管壁低速區的流體混合從而使流速均勻化•╃☁▩,這樣測出流體的流速更加準確↟▩✘·。
在現實工況中•╃☁▩,流速是很難分佈均勻的•╃☁▩,很多情況都會造成流體分佈的不均勻↟▩✘·。管道上的任何變化都可能對流體造成影響╃•☁·▩:如彎頭↟₪·▩₪、閥門↟₪·▩₪、縮徑↟₪·▩₪、擴徑↟₪·▩₪、泵↟₪·▩₪、三通等等↟▩✘·。而錐形流量計利用錐體對流速分佈曲線進行重新塑造(如圖3)•╃☁▩,經過錐體“整流”後的流體分佈趨於均勻•╃☁▩,可保證儀表在惡劣的條件下獲得較高的測量精度↟▩✘·。這樣使得錐形流量計的應用範圍更加寬闊↟▩✘·。
上游干擾造成流速曲線不規格

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