LUXB智能旋進(jìn)旋渦流量計(jì)（李艾麗）
一、概述
智能旋進(jìn)旋渦流量計(jì)是我公司開發(fā)研制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)
l 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)；
l 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)；
l 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；
l 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；
l 采用的智能抗震技術(shù)，有效的抑制了震動(dòng)和壓力波動(dòng)造成的干擾信號(hào)；
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，并可保存最長達(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(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；
l 多物理量參數(shù)報(bào)警輸出，可由用戶任選其中之一；
l 流量計(jì)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)據(jù)傳輸
l 壓力、溫度信號(hào)為傳感器輸入方式，互換性強(qiáng)；
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(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）：
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，最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))。
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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(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：
………………(2)
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Γ↘Pa）；
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 ——氣體在標(biāo)況下的壓縮系數(shù)；
Z ——氣體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）
（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(jí) | 重復(fù)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(kuò)大1.5倍，保證正常使用。
1.準(zhǔn)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(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：
A．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；
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(tái)數(shù)據(jù)采集器可帶15臺(tái)流量計(jì)；
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(tái)數(shù)據(jù)采集器可帶8臺(tái)流量計(jì)。
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)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，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，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實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能
3.5.1流量計(jì)為了適應(yīng)數(shù)據(jù)管理方面的需要，增加了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(shí)間、總量、凈流量記錄。出廠默認(rèn)項(xiàng)。對(duì)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(diǎn)時(shí)刻的溫度、壓力、標(biāo)準(zhǔn)體積流量和總量記錄。
C．定時(shí)間間隔記錄：1200條定時(shí)間間隔的日期時(shí)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(chǔ)數(shù)據(jù)，形成數(shù)據(jù)報(bào)表、曲線圖供分析。
3.6網(wǎng)絡(luò)通信管理軟件功能
流量計(jì)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(duì)網(wǎng)絡(luò)中的每臺(tái)流量計(jì)的歷史數(shù)據(jù)及參數(shù)進(jìn)行讀取與設(shè)置，同時(shí)通信管理軟件可實(shí)現(xiàn)的管理功能。
3.7防爆標(biāo)志：ExdIIBT4;ExiaIICT4
3.8防護(hù)等級(jí)：IP65
3.9壓力損失
流量計(jì)實(shí)際壓力損失計(jì)算公式如下：
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