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  技術文章
 
旋進旋渦流量計的原理
點擊次數:1903 發布時間:2009-11-27

一、概述及發展
旋進旋渦流量計是屬于流體振動流量計(如渦街流量計)的一個種類,它具有此類流量計的共同特點,但在特性上與渦街流量計亦有一些差別,主要是壓力損失較大,是渦街流量計的3~4倍;抗外來流干擾能力強,所需直管段長度比渦街流量計要短的多。
早在20世紀70年代我國就出現了旋進旋渦流量計,在一段時間內只在氣體測量中有所應用。近幾年來,隨著微機技術的迅速發展,把微機技術應用到信號轉換,實現了現場顯示,備受大家的歡迎。隨著儀表結構上的改進,在天然氣測量方面得到了大量的應用,測量介質也擴大到液體和蒸汽。

二、工作原理
當流體通過由螺旋形葉片組成的旋渦發生器(見圖1)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:


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。

三、結構
流量計由傳感器和轉換顯示儀組成。
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。

四、主要特點
1、無機械可動部件,耐腐蝕,穩定可靠,壽命長,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;可按下式計算:

流通介質為氣體時,壓力損失約為渦街流量計的3~4倍。

五、選用
用于測量氣體時,首先根據管線輸氣量和介質可能達到的溫度和壓力范圍,估算出工作狀態下的zui高和zui低體積流量,正確選擇流量計規格;如兩種口徑均能覆蓋流量范圍,在壓力范圍允許的情況下,建議選擇較小規格的流量計。
為了便于維修,不影響流體輸送,建議安裝旁通管道,另外要保證所規定的直管段長度。若氣體中含有較大顆粒或纖維,在上游應安裝過濾器。

六、總結
為了更好地使用旋進旋渦流量計,應注意以下幾點:
1、 正確選型
在選型過程中應當把握兩條基本原則,一要保證生產安全,二要保證使用精度。要做到這一點,就必須落實三個選型參數,即近期和遠期的zui大、zui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),實際工作壓力(主要用于選定儀表壓力傳感器的壓力等級)。
2、 用前標校
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,應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,進行一次全流量范圍的系統檢定。
3、 注意安裝
雖然該種儀表對工藝安裝及使用環境沒有太多的特殊要求,但任何一類流量測量儀表都有這樣一些共性,即盡可能避免振動及高溫環境,遠離流態干擾元件(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、 后期管理
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),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、 內部維護
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。有一點必須特別注意:對于同規格的旋進旋渦流量計,其旋渦發生體、導流體等核心組件并不能互換。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。
 

 
 
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