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旋进旋涡流量计的原理
点击次数:1950 发布时间:2009-11-27

一、概述及发展
旋进旋涡流量计是属于流体振动流量计(如涡街流量计)的一个种类,它具有此类流量计的共同特点,但在特性上与涡街流量计亦有一些差别,主要是压力损失较大,是涡街流量计的3~4倍;抗外来流干扰能力强,所需直管段长度比涡街流量计要短的多。
早在20世纪70年代我国就出现了旋进旋涡流量计,在一段时间内只在气体测量中有所应用。近几年来,随着微机技术的迅速发展,把微机技术应用到信号转换,实现了现场显示,备受大家的欢迎。随着仪表结构上的改进,在天然气测量方面得到了大量的应用,测量介质也扩大到液体和蒸汽。

二、工作原理
当流体通过由螺旋形叶片组成的旋涡发生器(见图1)后,流体被迫绕着发生体轴剧烈旋转,形成旋涡。当流体进入扩散段时,旋涡流受到回流的作用,开始作二次旋转,形成陀螺式的涡流进动现象。该进动频率与流量大小成正比,不受流体物理性质和密度的影响。检测元件测得流体二次旋转进动频率,就知道了流量。而且能在较宽的流量范围内获得良好的线性度。流量计算式为:


流量计的仪表系数在一定的结构参数和规定的雷诺数范围内与流体的温度、压力、组分和物性(密度、粘度)无关。

三、结构
流量计由传感器和转换显示仪组成。
1、传感器包括旋涡发生器、检测元件、整流器和壳体。
旋涡发生器由特定螺旋形叶片组成,它固定在壳体收缩段前端,强迫流体产生强烈的旋涡流。
检测元件安装在靠近扩张管的喉部,用热敏、压电、应变、电容或光纤等检测元件可测出旋涡进动的频率信号。
整流器固定在流量计表体出口,其作用是消除旋涡流,以减小下游流态对仪表测量的影响。
壳体设计成一定形状的流道,使旋涡形成,固定和保护安装在内部的零部件,并通过法兰与管道相连接。
2、转换显示仪
由压电传感器检测到的微弱电压信号经过放大、滤波、整形后,变成频率与流量成正比的脉冲信号,然后由显示仪计数显示。显示仪配有外输接口,输出各种信号。对测量的气体介质可进行温度和压力的补偿,转换为标准状况下的体积流量,并显示。

四、主要特点
1、无机械可动部件,耐腐蚀,稳定可靠,寿命长,长期运行无须特殊维护;
2、实现了机电一体化,日常的计量过程不需人工值守;
3、工艺安装条件不苛刻,仪表上、下游直管段可较孔板和涡街流量计大大缩短;
4、系统的测量准确度能够满足目前的贸易计量要求(≤1.5%);
5、流量测量范围较宽(qmax/qmin=15~20),可在孔板和涡街流量计无法涉足的部分小流量区域进行有效工作;
6、体积小、重量轻,离线标定较为方便;
7、测量信号既可就地显示,也可按需远传;
8、仪表管理人员无需专业培训,流量、压力及温度等测量参数可以从表头直接读取,并且不必进行折算转换;
9、只需定期更换电池(微功耗)及被测介质的参数。
10、压力损失较大;可按下式计算:

流通介质为气体时,压力损失约为涡街流量计的3~4倍。

五、选用
用于测量气体时,首先根据管线输气量和介质可能达到的温度和压力范围,估算出工作状态下的zui高和zui低体积流量,正确选择流量计规格;如两种口径均能覆盖流量范围,在压力范围允许的情况下,建议选择较小规格的流量计。
为了便于维修,不影响流体输送,建议安装旁通管道,另外要保证所规定的直管段长度。若气体中含有较大颗粒或纤维,在上游应安装过滤器。

六、总结
为了更好地使用旋进旋涡流量计,应注意以下几点:
1、 正确选型
在选型过程中应当把握两条基本原则,一要保证生产安全,二要保证使用精度。要做到这一点,就必须落实三个选型参数,即近期和远期的zui大、zui小及常用瞬时流量(主要用于选定仪表的大小规格),被测介质的设计压力(主要用于选定仪表的公称压力等级),实际工作压力(主要用于选定仪表压力传感器的压力等级)。
2、 用前标校
为了确保仪表在今后的工作过程中其测量结果的可靠与准确,应在正式安装前将其送往具有这方面检定能力及资质的部门,进行一次全流量范围的系统检定。
3、 注意安装
虽然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些共性,即尽可能避免振动及高温环境,远离流态干扰元件(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、 后期管理
为了保证仪表长期工作的准确性、可靠性(避免意外停运和数据丢失),应定期进行系统标校(每1~2年),抄录表头数据(每天或每周),更换介质参数(每月或每季)以及不定期查看电池状况,检查仪表系数及铅封等。
5、 内部维护
气质脏污或其它原因,需要对仪表的测量腔体及其构件进行定期检查或清洗。有一点必须特别注意:对于同规格的旋进旋涡流量计,其旋涡发生体、导流体等核心组件并不能互换。否则,须重新标定仪表计量系数并对其配带的温度及压力传感器进行系统校正。
 

 
 
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