一、概述
CYLUX型系列智能旋進(jìn)漩渦流量計(jì)是具有國內(nèi)水平的新型氣體流量儀表。該流量計(jì)集流量、溫度、壓力檢測功能于一體，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)
· 無機(jī)械可動(dòng)部件，不易腐蝕，穩(wěn)定可靠，壽命長，長期運(yùn)行無須特殊維護(hù);
· 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);
· 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;
· 采用雙檢測技術(shù)可有效地提高檢測信號(hào)強(qiáng)度，并抑制由管線振動(dòng)引起的干擾;
· 采用國內(nèi)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);
· 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);
· 采用EEPROM技術(shù)，參數(shù)設(shè)置方便，可保存，并可保存***長達(dá)一年的歷史數(shù)據(jù);
· 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;
· 多物理量參數(shù)報(bào)警輸出，可由用戶任選其中之一;
· 流量計(jì)表頭可360度旋轉(zhuǎn)，安裝使用簡單方便;
· 配合本公司的FM型數(shù)據(jù)采集器，可通過因特網(wǎng)或者電話網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸
· 壓力、溫度信號(hào)為傳感器輸入方式，互換性強(qiáng);
· 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
CYLUX型系列智能旋進(jìn)漩渦流量計(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)：
(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(原理見圖3)
由溫度、壓力檢測模擬通道、流量檢測數(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似文丘利管的型線(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，檢測元件測得流體二次旋轉(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、壓力等檢測信號(hào)一起被送往微處理器進(jìn)行積算處理，***后在液晶顯示屏上顯示出測量結(jié)果(瞬時(shí)流量、累積流量及溫度、壓力數(shù)據(jù))。
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：
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?KPa);
P ——流量計(jì)取壓孔測量的表壓(KPa);
PN ——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的大氣壓力(101.325 KPa);
TN ——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的溫度(293.15K);
T ——被測流體的溫度(K);
ZN ——?dú)怏w在標(biāo)況下的壓縮系數(shù);
Z ——?dú)怏w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)(見表1)
注：1.準(zhǔn)確度：為溫度、壓力修正后的系統(tǒng)精度;
3.2標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)條件：P=101.325KPa，T=293.15K
3.3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～106KPa
3.4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：
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;
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)0 m3/h， 20 mA對(duì)應(yīng)***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：兩線制或三線制，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，***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，***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≥100kΩ;
D.電池欠壓報(bào)警輸出(BL端，IC卡控制器用)：邏輯門電路輸出，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≥100kΩ;
3.5防爆標(biāo)志：ExdIIBT4
3.6防護(hù)等級(jí)：IP65
3.7壓力損失
流量計(jì)實(shí)際壓力損失計(jì)算公式如下：
式中：
ΔP1——流量計(jì)實(shí)際壓力損失(KPa);
ρ ——被測介質(zhì)密度(kg/m3)
ΔP ——介質(zhì)為干空氣時(shí)流量計(jì)的壓力損失(KPa),其特性曲線見下圖
3.10接線口：出線接口為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***大、***小及常用流量(主要用于選定儀表公稱通徑)、被測介質(zhì)的設(shè)計(jì)壓力(主要用于選定儀表的公稱壓力等級(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通徑;
b. 當(dāng)已知被測流量為標(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)的公稱通徑;
c. 當(dāng)兩種口徑流量計(jì)均能覆蓋***低和***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***小流量Qmin低于所選公稱通徑流量計(jì)的流量下限;
e.流量范圍、公稱壓力有特殊要求時(shí)可協(xié)議訂貨。
f.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2
4.2選型實(shí)例：
已知某一供氣管線實(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***小，此時(shí)當(dāng)處于供氣峰期時(shí)，具有***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***大，此時(shí)當(dāng)處于供氣谷期時(shí)，具有***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***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***小體積流量為：
再由表1查得“流量計(jì)口徑為200mm，即選取CYLUX型流量計(jì)。
用戶訂購本產(chǎn)品時(shí)應(yīng)根據(jù)流體的工作壓力、介質(zhì)溫度、流量范圍、流體種類，環(huán)境條件選擇合適的規(guī)格，有防爆要求的，請(qǐng)嚴(yán)格防爆等級(jí)。
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3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 單位：mm
注：※為特殊規(guī)格要求。
4.4流量計(jì)安裝
4.4.1流量計(jì)的安裝圖示
4.4.2安裝注意事項(xiàng)
· 傳感器按流向標(biāo)志可在垂直、水平或任意傾斜位置上安裝;
· 當(dāng)管線較長或距離振動(dòng)源較近時(shí)，應(yīng)在流量計(jì)的上、下游安裝支撐，以消除管線振動(dòng)的影響;
· 傳感器的安裝地點(diǎn)應(yīng)有足夠的空間，以便于流量計(jì)的檢查和維修，并應(yīng)滿足流量計(jì)的環(huán)境要求;
· 應(yīng)避免外界強(qiáng)磁場的干擾;
· 在室外安裝使用時(shí)，應(yīng)有遮蓋物，避免烈日曝曬與雨水浸蝕，影響儀表使用壽命;
· 管線試壓時(shí)，應(yīng)注意智能型流量計(jì)所配置壓力傳感器的壓力測量范圍,以免過壓損壞壓力傳感器。
· 應(yīng)注意安裝應(yīng)力的影響，安裝流量計(jì)上游和下游管道應(yīng)同軸，否則會(huì)產(chǎn)生剪切應(yīng)力。安裝流量計(jì)的位置應(yīng)考慮密封墊片的厚度，或在下游側(cè)安裝一個(gè)彈性伸縮節(jié)。
· 安裝流量計(jì)之前應(yīng)先清除管道中的焊渣等雜物。
· 投入運(yùn)行時(shí)，應(yīng)緩慢開啟流量計(jì)上、下游閥門，以免瞬間氣流過急而沖壞起旋器。
· 當(dāng)流量計(jì)需要有信號(hào)遠(yuǎn)傳時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按“電氣性能指標(biāo)”要求接入外電源(8～24)VDC，嚴(yán)禁在信號(hào)輸出口直接接入220VAC或380VAC電源;
· 用戶不得自行更改防爆系統(tǒng)的接線方式和任意擰動(dòng)各個(gè)輸出引線接頭;
· 流量計(jì)運(yùn)行時(shí)，不允許隨意打開后蓋改動(dòng)儀表參數(shù)，否則影響流量計(jì)的正常工作;
· 定時(shí)檢查流量計(jì)法蘭處的泄漏情況。
4.4.3直管段要求
根據(jù)旋進(jìn)旋渦流量計(jì)的工作原理和流量計(jì)對(duì)上、下游直管段要求，對(duì)各種上游阻力件，
建議采用如下圖所列的前后直管段長度，且保持直管段內(nèi)壁光滑平直。
流量計(jì)安裝直管段要求
4.4.4內(nèi)置電池的使用及更換
· 電池電量顯示
當(dāng)電池顯示僅剩一格時(shí)，要求用戶在一個(gè)月內(nèi)更換電池;只顯示電池外形符號(hào)時(shí)，則電池電量已耗盡，必須立即更換電池。
· 電池的更換方法
打開智能流量積算儀的后蓋，松開電池蓋板上的三顆螺釘，拔下電池插座，取出電池，換好新電池后重新安裝。
4.4.5防爆場所安裝要求
· 流量計(jì)應(yīng)有可靠的接地，防爆接地不應(yīng)與強(qiáng)電系統(tǒng)的保護(hù)接地共用。
· 現(xiàn)場測試電源時(shí)，不允許使用交流電源接地。
· 在任何情況下，用戶不得自行更改防爆電路、元器件和防爆型式。
· 必須先切斷外接電源再打開轉(zhuǎn)換器蓋子。
五、使用方法
5.1工作狀態(tài)下顯示方法(見下圖)
液晶顯示屏圖示
5.1.1總量(標(biāo)準(zhǔn)體積總量)保留三位小數(shù)，整數(shù)位8位溢出后自動(dòng)清零;
5.1.2瞬時(shí)流量可切換顯示標(biāo)況體積流量(Nm3/h)和工況體積流量(m3/h)，***多可保留3位小數(shù)，顯示***大值為9999999;
5.1.3溫度示值顯示范圍為-50~+300℃，如果超出此范圍，提示行提示OV(參數(shù)超范圍)，同時(shí)內(nèi)部調(diào)用設(shè)定溫度值進(jìn)行補(bǔ)償，并提示ST(內(nèi)設(shè)溫度補(bǔ)償);
5.1.4壓力顯示值保留兩位小數(shù)，顯示范圍為0~15000KPa，如果超出此范圍，提示行提示OV(參數(shù)超范圍)，同時(shí)內(nèi)部調(diào)用設(shè)定壓力值進(jìn)行補(bǔ)償，并提示SP(內(nèi)設(shè)壓力補(bǔ)償)。
5.1.5儀表正常工作時(shí)，提示OK，如果出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，則提示ERR，并有相應(yīng)的錯(cuò)誤提示符號(hào)。
5.1.6顯示參數(shù)切換
5.2流量計(jì)用戶參數(shù)的設(shè)定
5.2.1一級(jí)菜單
5.2.2二級(jí)菜單
六、接線
6.1 傳感器接線端子說明
旋進(jìn)旋渦傳感器：
通道1：
1：S1 旋進(jìn)旋渦傳感器信號(hào)+，
2：GND旋進(jìn)旋渦傳感器信號(hào)-
通道2：
3：S2 旋進(jìn)旋渦傳感器信號(hào)+
2：GND旋進(jìn)旋渦傳感器信號(hào)-
壓力傳感器：
4：V-， 壓力傳感器電源-;
5：P-， 壓力傳感器信號(hào)-;
6：P+， 壓力傳感器信號(hào)+;
7：V+， 壓力傳感器電源+;
溫度傳感器(Pt100)：
8： B Pt100(1)
9： B Pt100(1)
10：A Pt100(2)
6.2輸出接線端子說明
電 源：+24V：電源正極，0V：電源負(fù)極;
電流輸出：4～20毫安電流輸出端子;
RS-485通訊：A和B;
脈沖輸出：與工況體積流量對(duì)應(yīng)的脈沖輸出端子，輸出頻率與流速成正比;
當(dāng)量輸出：與標(biāo)況體積流量對(duì)應(yīng)的脈沖輸出端子，輸出頻率由脈沖當(dāng)量系數(shù)決定;
上限報(bào)警：輸出上限報(bào)警電平;
下限報(bào)警：輸出下限報(bào)警電平。
6.3接線方法
a. 兩線制電流接線方法
b. 三線制電流輸出接線方法
c、脈沖輸出接線方法
d、當(dāng)量輸出接線方法
e、報(bào)警輸出接線方法
七、故障現(xiàn)象及排除方法
八、 包裝、運(yùn)輸及貯存
8.1 流量計(jì)應(yīng)裝入牢固的木箱內(nèi)(中、小口徑流量計(jì)有泡沫保護(hù)時(shí)可裝在紙箱內(nèi))，不應(yīng)在箱內(nèi)自由竄動(dòng)，搬運(yùn)時(shí)應(yīng)小心輕放。
8.2 流量計(jì)運(yùn)輸貯存條件應(yīng)符合GB/T 9329-1999《儀器儀表運(yùn)輸 運(yùn)輸貯存基本環(huán)境條件及試驗(yàn)方法》要求。
8.3 流量計(jì)的貯存應(yīng)符合以下條件：
·防雨防潮
·不受機(jī)械振動(dòng)或沖擊
·溫度范圍：5℃～40℃
·相對(duì)濕度：不大于90%
·環(huán)境不含腐蝕性氣體
九、 開箱及檢查
9.1 開箱前應(yīng)先檢查外部包裝的完好性，再根據(jù)裝箱單核對(duì)箱內(nèi)物品及隨機(jī)文件是否完整。
9.2 隨機(jī)文件及物品
1) 產(chǎn)品檢定證書
2) 使用說明書
3) 裝箱單
4) 產(chǎn)品合格證
