智能型旋進旋渦流量計

近年來適用于不同介質及工況條件的新型計量儀表相繼問世，智能型旋進旋渦流量計即為其中之一。它是近年來開發并投放市場的一種速度式流量儀表，可適用于石油、蒸汽、天然氣、水等多種介質的流量測量，并實現了壓力、溫度及壓縮系數等動態參數的在線自動補償。也正因為該表具有一定特色但應用歷史較短，同時考慮到有關使用者尚未對其進行過較為系統的實踐總結，有鑒于此，筆者將本企業對該種儀表的運用情況予以小結，作為有關部門在儀表選型及使用過程中的一個參考。

1         選用背景

①     在某些特定場合下孔板流量計已不能滿足zui基本的測量要求。

 在天然氣流量計現場，往往都存在著一些特殊用戶，主要表現為：瞬時流量較小或流量波動幅度較大。如果在這種情況下仍能使用傳統的孔板流量計進行流量測量，那么就很有可能違背有關技術標準的規定[1,2]。比如，要求“管道內的流量應該不隨時間變化，或實際上只隨時間有微小和緩慢的變化”對于采用法蘭取壓的孔板流量計又要求“ ≥1260 D”等，一旦超越這些基本的使用條件，孔板流量計的測量準確性也就無從談起；另外，在這種特殊情況下，對顯示儀表的選配也是一件頗費周折的事情，如果匹配不當，那么指示或記錄示值超差也就在所難免。

  ②對生產管理成本的嚴格控制是現代企業生存發展的迫切要求。

  如今，各個企業都在經歷著市場的嚴峻洗禮，生產成本就勢必悠關企業的生死存亡，因此，在滿足流量計量基本要求的前提下，選用既能節省靜態投資又能降低動態成本的新型計量儀表也就提上了有關決策者的議事日程。

2         儀表特點

與傳統的孔板流量計進行比較，智能式旋進旋渦流量計具有以下幾個主要特點：

①實現了機電一體化，日常的計量過程不需人工值守；

②工藝安裝條件不苛刻，儀表上、下游直管段可較孔板流量計大大縮短；

③系統的測量準確度能夠滿足目前的貿易計量要求（≤2％）；

④流量測量范圍較寬（ ），可在孔板流量計無法涉足的部分小流量區域進行有效工作；

⑤體積小、重量輕、離線標定較為方便；

⑥測量信號既可就地顯示，也可按需遠傳；

⑦無可動部件，因此對于一般的測量就不存在儀表的機械磨損；

⑧儀表管理人員勿需專業培訓，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。

3         工作原理

①組成結構

  智能型旋進旋渦流量計主要由殼體（文丘利管）、旋渦發生體、導流體、頻率感測件（壓電晶體）、微處理器、溫度及壓力傳感器等部件組成，其外型結構如圖1所示。

 1－旋渦發生體；2－殼體；3－溫度傳感器輸入口；4－壓力傳感器輸入口；

  5－信號輸出口；6－壓電晶體；7－溫度傳感器；8－壓力傳感器；9－出口導流體

                  圖1 旋進旋渦流量計結構圖

 ②工作原理

當被測介質沿管道中軸到達儀表上游入口時，其固定于端部的扇型葉片首先迫使流體進行旋轉運動，然后再由旋渦發生體形成漩渦流。由于流體本身具有的動能，旋渦流繼續在文丘利管中向前旋進，在流體到達文氏管的收縮段時由于節流作用使得旋渦流動能增加、流速加大，當進入擴散斷后，又因回流的作用流體就被迫進行二次旋轉。產生的旋渦頻率再經頻率感測元件（壓電晶體）檢測、轉換及前置放大器的放大、濾波和整形等一系列過程之后，旋渦頻率就轉變成了與被測介質流速大小成正比的脈沖信號，然后再與溫度、壓力等檢測信號一起被送往微處理器進行積算處理，zui后在LCD上顯示出測量結果（標準狀況下的瞬時流量、累計流量及溫度、壓力數據）。其工作原理框圖如圖2所示。

                 圖2 溫壓補償智能流量積算儀原理框圖

4         使用情況

   ①概況  為了解決小城鎮的民用氣計量問題（日供氣量較小、流量波動幅度較大），從1997年8月到現在，我們一共使用了浙江天信儀表有限公司生產的智能型旋進旋渦流量計50余臺，使用點的流量測量范圍均在100~3000m³/d之間，供氣壓力≤1.0MPa，其中zui小規格為DN25；zui大規格為DN50。

②介質條件  被測介質基本上都為凈化后的天然氣，其甲烷（CH₄）含量≥95％、二氧化碳（CO₂）及氮氣（N₂）含量均≤5％、硫化氫（H₂S）含量≤30mg/m³、相對密度（Cr）為0.55~0.58。

③使用效果  只要儀表選型合理并且在流態穩定及沒有明顯干擾的情況下，該表運行較為穩定、可靠。在某計量點，經與孔板流量計串聯比對，二者測量結果吻合較好