一、概述

智能旋進(jìn)旋渦流量計是我公司開發(fā)研制的具有國內(nèi)水平的新型氣體流量儀表。該流量計集流量、溫度、壓力檢測功能于一體，并能進(jìn)行溫度、壓力、壓縮因子自動補(bǔ)償，是石油、化工、電力、冶金等行業(yè)用于氣體計量的理想儀表。

1.1產(chǎn)品主要特點(diǎn)

l        無機(jī)械可動部件，不易腐蝕，穩(wěn)定，壽命長，長期運(yùn)行無須維護(hù)；

l        采用16位電腦芯片，集成度高，體積小，性能好，整機(jī)；

l        智能型流量計集流量探頭、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，并自動實時跟蹤補(bǔ)償和壓縮因子修正；

l        采用雙檢測技術(shù)可地檢測信號強(qiáng)度，并抑制由管線振動引起的干擾；

l        采用國內(nèi)的智能震技術(shù)，的抑制了震動和壓力波動造成的干擾信號；

l        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)；

l        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)；

l        轉(zhuǎn)換器可輸出頻率脈沖、4～20mA模擬信號，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；

l        多物理量參數(shù)報警輸出，可由用戶任選其中之一；

l        流量計表頭可360度旋轉(zhuǎn)，安裝使用簡單方便；

l        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)輸

l        壓力、溫度信號為傳感器輸入方式，互換；

l        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

智能旋進(jìn)旋渦流量計可廣泛應(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量和貿(mào)易計量的產(chǎn)品。

二、 結(jié)構(gòu)與工作原理

2.1流量計結(jié)構(gòu)

流量計由以下七個基本部件組成（圖1）：

1.旋渦發(fā)生體

用鋁合金制成，具有角度的螺旋葉片，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)動電路和其它輔助電路組成，并配有外輸信號接口。              

4.溫度傳感器

以Pt100鉑電阻為溫度敏感元件，在溫度范圍內(nèi)，其電阻值與溫度成對應(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發(fā)生預(yù)期變化，因此在激勵電流作用下，其兩個輸出端的電位差與外界壓力成正比。

6.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)動的頻率信號。

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，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，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)動現(xiàn)象。該進(jìn)動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)動頻率就能在較寬的流量范圍內(nèi)獲得良好的線性度。信號經(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，然后再與溫度、壓力等檢測信號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(瞬時流量、累積流量及溫度、壓力數(shù)據(jù))。

三、主要技術(shù)參數(shù)與功能

3.1流量計規(guī)格、基本參數(shù)和性能指標(biāo)（見表1）

（表1）

注：1.準(zhǔn)確度：為溫度、壓力修正后的系統(tǒng)；

    2. A、B用以區(qū)別相同通徑不同流量范圍。

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&plun;15%，紋波＜5％，適用于4～20mA輸出、脈沖輸出、報警輸出、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，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，直接將流量傳感器檢測的工況脈沖信號經(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，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。單選擇該值時須注意：定標(biāo)脈沖信號頻率應(yīng)≤900Hz。

C．定標(biāo)脈沖信號，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），可實現(xiàn)以下功能：

A．采用RS－485接口，可直接與機(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；

B．由RS－485接口與HW－Ⅰ數(shù)據(jù)采集器配套，可組成電話網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，一臺數(shù)據(jù)采集器可帶15臺流量計；

C．由RS－485接口與HW－Ⅱ數(shù)據(jù)采集器配套，可組成寬帶網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，由INTERNET傳輸數(shù)據(jù)，一臺數(shù)據(jù)采集器可帶8臺流量計。

3.4.5  4～20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號（光電隔離）

      與標(biāo)準(zhǔn)體積流量成正比，4mA對應(yīng)0 m³/h，20 mA對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)體積流量（該值可在菜單中進(jìn)行設(shè)置），制式：兩線制或三線制，流量計可根據(jù)所插電流模塊自動識別，并正確輸出。

3.4.6控制信號輸出：

A．下限報警信號（LP）：光電隔離，高低電平報警，報警電平可設(shè)定，工作電壓＋12V~+24V，負(fù)載電流50mA；

B．上限報警信號（UP）：光電隔離，高低電平報警，報警電平可設(shè)定，工作電壓＋12V~+24V，負(fù)載電流50mA；

       C．關(guān)閥報警輸出（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；報警輸出高電平，幅度≥2.8V,負(fù)載電阻≥100kΩ；

D．電池欠壓報警輸出（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；報警輸出高電平，幅度≥2.8V,負(fù)載電阻≥100kΩ；

3.5實時數(shù)據(jù)存儲功能

3.5.1流量計為了適應(yīng)數(shù)據(jù)管理方面的需要，增加了實時數(shù)據(jù)存儲功能，由設(shè)定選擇以下三者之一：

A．起停記錄：近的1200次起停時間、總量、凈流量記錄。出廠默認(rèn)項。對應(yīng)通信協(xié)議由公司另外提供）；

B．日記錄：近920天的日期、點(diǎn)時刻的溫度、壓力、標(biāo)準(zhǔn)體積流量和總量記錄。

C．定時間間隔記錄：1200條定時間間隔的日期時間、溫度、壓力、標(biāo)準(zhǔn)體積流量和總量記錄。

3.5.2通過電腦可讀取上述存儲數(shù)據(jù)，形成數(shù)據(jù)報表、曲線圖供分析。

3.6網(wǎng)絡(luò)通信管理軟件功能

   流量計與數(shù)據(jù)采集器配套，可通過電話線或?qū)拵ЬW(wǎng)進(jìn)行通信，對網(wǎng)絡(luò)中的每臺流量計的歷史數(shù)據(jù)及參數(shù)進(jìn)行讀取與設(shè)置，同時通信管理軟件可實現(xiàn)完善的管理功能。

3.7爆標(biāo)志：ExdIIBT4;ExiaII4

3.8護(hù)等級：IP65

3.9壓力損失

4.2選型實例：

   已知某一供氣管線實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，天然氣之真實相對密度Gr＝0.591，氮?dú)饽柊俜趾繛?/span>Mn＝1.6％，二氧化碳摩爾百分含量為Mc=0.8％,當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?/span>101.3KPa，要求確定流量計之口徑。

   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，此時當(dāng)處于供氣峰期時，具有體積流量；而當(dāng)介質(zhì)壓力為1.2MPa，溫度為－10℃，壓縮因子影響，此時當(dāng)處于供氣谷期時，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，故體積流量為

當(dāng)表壓P=1.2MPa，溫度T=-10℃時，可求得Zn/Z＝1.0355，故小體積流量為：

再由表1查得“流量計口徑為200mm，即選取HW－200B型流量計。

4.3流量計外形尺寸及安裝外形尺寸圖

流量計的外形尺寸如圖所示，圖中未注尺寸列于表1中，流量計采用法蘭連接方式，法蘭尺寸執(zhí)行GB/T9112～9113-2000標(biāo)準(zhǔn)。

流量計安裝

4.4.1流量計的安裝

流量計安裝時，嚴(yán)禁在其進(jìn)出口法蘭處直接進(jìn)行電焊，以免燒壞流量計內(nèi)部件。

對于新安裝或檢修后的管道務(wù)進(jìn)行清掃，去除管道中的雜物后方能安裝流量計。

流量計應(yīng)安裝在便于維修、無強(qiáng)電磁場干擾、無強(qiáng)烈機(jī)械振動以及熱輻射影響的場所；

流量計不宜用在流量頻繁中斷和有強(qiáng)烈脈動流或壓力脈動的場合；

  流量計室外安裝時，上部應(yīng)有遮蓋物，以雨水浸入和烈日曝曬影響流量計使用壽命；

l流量計可任意角度安裝，流體的流向應(yīng)與流量計上標(biāo)識的流向一致；

l在管道施工中，應(yīng)考慮安裝伸縮管或波紋管，以免對流量計造成嚴(yán)重的拉伸或斷裂；

l流量計應(yīng)與管道同軸安裝，并密封片和黃油進(jìn)入管道內(nèi)腔；

l采用外電源時，流量計須有接地，不得與強(qiáng)電系統(tǒng)共用地線，在管道安裝或檢修時，不得把電焊系統(tǒng)的地線與流量計搭接。

l為了不影響流體正常輸送和便于維護(hù)，要求按圖4 所示安裝旁通管道，并前≥3DN、后≥1DN的直管段；

4.4.3安裝注意事項

²       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；

²       當(dāng)管線較長或距離振動源較近時，應(yīng)在流量計的上、下游安裝支撐，以消除管線振動的影響；

²       傳感器的安裝地點(diǎn)應(yīng)有的空間，以便于流量計的檢查和維修，并應(yīng)滿足流量計的環(huán)境要求；

²       應(yīng)避免外界強(qiáng)磁場的干擾；

²       在室外安裝使用時，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；

²       管線試壓時，應(yīng)注意智能型流量計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。

²       應(yīng)注意安裝應(yīng)力的影響，安裝流量計上游和下游管道應(yīng)同軸，否則會產(chǎn)生剪切應(yīng)力。安裝流量計的位置應(yīng)考慮密封墊片的厚度，或在下游側(cè)安裝一個彈性伸縮節(jié)。

²       安裝流量計之前應(yīng)先清除管道中的焊渣等雜物。

²   投入運(yùn)行時，應(yīng)緩慢開啟流量計上、下游閥門，以免氣流過急而沖壞起旋器。

²   當(dāng)流量計需要有信號遠(yuǎn)傳時，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)禁在信號輸出口直接接入220VAC或380VAC電源；

²   用戶不得自行更改爆系統(tǒng)的接線方式和任意擰動各個輸出引線接頭；

²   流量計運(yùn)行時，不允許隨意打開后蓋改動儀表參數(shù)，否則影響流量計的正常工作；

²       定時檢查流量計法蘭處的泄漏情況。

4.4.4內(nèi)置電池的使用及更換

電池電量顯示

當(dāng)電池顯示剩一格時，要求用戶在一個月內(nèi)更換電池；只顯示電池外形號時，則電池電量已耗盡，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爆場所安裝要求

²       流量計應(yīng)有的接地，爆接地不應(yīng)與強(qiáng)電系統(tǒng)的保護(hù)接地共用。

²       現(xiàn)場測試電源時，不允許使用交流電源接地。

²       在任何情況下，用戶不得自行更改爆電路、元器件和爆型式。

²       須先切斷外接電源再打開轉(zhuǎn)換器蓋子。