LUXB智能旋進旋渦流量計（李艾麗）
一、概述
智能旋進旋渦流量計是我公司開發(fā)研制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，并能進行溫度、壓力、壓縮因子自動補償，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
l 無機械可動部件，不易腐蝕，穩(wěn)定可靠，壽命長，長期運行無須特殊維護；
l 采用16位電腦芯片，集成度高，體積小，性能好，整機功能強；
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，并自動實時跟蹤補償和壓縮因子修正；
l 采用雙檢測技術(shù)可有效地提高檢測信號強度，并抑制由管線振動引起的干擾；
l 采用的智能抗震技術(shù)，有效的抑制了震動和壓力波動造成的干擾信號；
l 采用漢字點陣顯示屏，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、標準狀態(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，并可保存最長達一年的歷史數(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，可直接與微機聯(lián)網(wǎng)，傳輸距離可達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)進行遠程數(shù)據(jù)傳輸
l 壓力、溫度信號為傳感器輸入方式，互換性強；
l 整機功耗低，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，具有一定角度的螺旋葉片，它固定在殼體收縮段前部，強迫流體產(chǎn)生強烈的漩渦流。
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，在一定溫度范圍內(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)生預期變化，因此在一定激勵電流作用下，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
安裝在靠近殼體擴張段的喉部，可檢測出漩渦進動的頻率信號。
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)安放一組螺旋型導流葉片，當流體進入流量傳感器時，導流葉片迫使流體產(chǎn)生劇烈的旋渦流。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(zhuǎn)，形成陀螺式的渦流進動現(xiàn)象。該進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行積算處理，最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))。
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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，并配有外輸出信號接口，輸出各種信號。流量計中的微處理器按照氣態(tài)方程進行溫壓補償，并自動進行壓縮因子修正，氣態(tài)方程如下：
………………(2)
式中：
QN ——標況下的體積流量(m3/h)；
QV ——工況下的體積流量(m3/h；
Pa ——當?shù)卮髿鈮毫Γ↘Pa）；
P ——流量計取壓孔測量的表壓（KPa）；
PN ——標準狀態(tài)下的大氣壓力（101.325 KPa）；
TN ——標準狀態(tài)下的溫度（293.15K）；
T ——被測流體的溫度（K）；
ZN ——氣體在標況下的壓縮系數(shù)；
Z ——氣體在工況下的壓縮系數(shù)；
注：當用鐘罩或負壓標定時取ZN/Z=1，對天然氣(ZN/Z)1/2=FZ為超壓縮因子。按中國石油天然氣總公司的標準SY／T6143－1996中的公式計算。
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（見表1）
（表1）
| 公稱通徑DN（mm） | 類型* | 流量范圍 (m3/ h) | 工作壓力（MPa） | 精確度等級 | 重復性 |
| 15 | | 1-10 | 1.6 2.5 4.0 6.3 10 16 | 1.0 1.5 | 小于基本誤差限值的1/3 |
| 20 | | 1.5-15 | |||
| 25 | | 3.0～30 | |||
| 32 | | 6.0～60 | |||
| 40 | | 7.0～70 | |||
| 50 | A型 | 12-150 | |||
| B型 | 2.5～75 | ||||
| 65 | A型 | 15-150 | |||
| B型 | 10-100 | ||||
| 80 | A型 | 40～450 | |||
| B型 | 10～200 | ||||
| 100 | A型 | 80-800 | |||
| B型 | 30～600 | ||||
| 150 | A型 | 150-1800 | |||
| B型 | 40～900 | ||||
| 200 | | 240-3600 | 1.6;2.5;4.0 |
注： 此流量范圍上限可擴大1.5倍，保證正常使用。
1.準確度：為溫度、壓力修正后的系統(tǒng)精度；
2. A、B用以區(qū)別相同通徑不同流量范圍。
3.2標準狀態(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
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、報警輸出、RS-485等；
B．內(nèi)電源：1組3.6V鋰電池（ER26500），當電壓低于3.0V時，出現(xiàn)欠壓指示。
3.4.2整機功耗：
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。單選擇該值時必須注意：定標脈 沖信號頻率應(yīng)≤900Hz。
C． 定標脈沖信號，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，可直接與上位機或二次表聯(lián)網(wǎng)，遠傳顯示介質(zhì)的溫度、壓力和經(jīng)溫度、壓力補償后的標準體積流量和標準體積總量；
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標準電流信號（光電隔離）
與標準體積流量成正比，4mA對應(yīng)0 m3/h， 20 mA對應(yīng)標準體積流量（該值可在一級菜單中進行設(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：最近的1200次起停時間、總量、凈流量記錄。出廠默認項。對應(yīng)通信協(xié)議由公司另外提供）；
B．日記錄：最近920天的日期、零點時刻的溫度、壓力、標準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、標準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)進行讀取與設(shè)置，同時通信管理軟件可實現(xiàn)的管理功能。
3.7防爆標志：ExdIIBT4;ExiaIICT4
3.8防護等級：IP65
3.9壓力損失
流量計實際壓力損失計算公式如下：
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