在石油天然氣工業(yè)中,天然氣計量大量使用過的計量儀表有氣體渦輪流量計、渦街流量計、孔板流量計和旋進(jìn)旋渦流量計等。這幾種流量計的優(yōu)缺點(diǎn)列表如下。

由以上比較可以看出,旋進(jìn)旋渦流量計有著結(jié)構(gòu)簡單、安裝維修方便、壓力損失小、適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。但是以往在油田內(nèi)部所使用的旋進(jìn)旋渦流量計都是不帶溫壓補(bǔ) 償?shù)?據(jù)使用單位反映,這樣不但增加了用戶的工作量,也增大了人為計算所帶來的各種誤差。因此各用戶單位就給我們設(shè)計人員提出了這一問題,并希望我們能夠 選用更為*的儀表。

新型旋進(jìn)旋渦流量計的結(jié)構(gòu)

新型旋進(jìn)旋渦流量計由以下4部分組成。

1)傳感器組件:包括旋渦發(fā)生體、旋渦檢測組件、除旋整流器。

2)流量積算儀:包括溫度接口、壓力接口(氣體流量計)、顯示窗口、輸出接口。

3)溫度傳感組件。

4)壓力傳感組件(氣體流量計)。

新型旋進(jìn)旋渦流量計的工作原理

當(dāng)沿著軸向流動的流體進(jìn)入流量傳感器入口時,葉片強(qiáng)迫流體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,于是在旋渦發(fā)生體中心產(chǎn)生旋渦流。旋渦流在文丘里管中旋進(jìn),到達(dá)收縮段突然節(jié)流使 旋渦流加速,當(dāng)旋渦流進(jìn)入擴(kuò)散段后,因回流的作用強(qiáng)迫進(jìn)行旋進(jìn)式二次旋轉(zhuǎn)。此時旋渦流的旋轉(zhuǎn)頻率與介質(zhì)流速成正比。壓電傳感器檢測的微弱電荷信號經(jīng)前置放 大器放大、濾波、整形后變成頻率與流速成正比的脈沖信號,后送積算儀進(jìn)行計數(shù)處理。

溫壓補(bǔ)償積算儀由壓力、溫度檢測模擬通道和流量檢測數(shù)字通道以及微處理單元組成,并配有外輸信號接口,輸出各種信號,其原理如圖2所示。微處理器按照氣態(tài)方程進(jìn)行溫壓補(bǔ)償,并自動進(jìn)行壓縮因子修正。氣態(tài)方程如下:

vn=zn/zg(pg+pa)/pntn/tgvg

式中:vn———標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積量,m3;

vg———未經(jīng)修正的體積量,m3;

pg———流量計壓力檢測點(diǎn)處的表壓,kpa;

pa———當(dāng)?shù)卮髿鈮?kpa;

tg———介質(zhì)的溫度,k;

t———被測介質(zhì)的攝氏溫度,℃;

pn———標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的壓力,101·325kpa;

tn———標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的溫度,293·15k;

zn———標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的壓縮因子;

zg———工作狀態(tài)下的壓縮因子。

主要特點(diǎn)

1)可檢測介質(zhì)的溫度與壓力并對流量進(jìn)行自動補(bǔ)償和壓縮因子自動修正,可直接檢測氣體的標(biāo)準(zhǔn)體積流量,精度可達(dá)±1%;

2)采用高性能微處理器,軟件功能*,性能*;

3)采用微功耗*,憑內(nèi)、外電源均可工作;

4)無機(jī)械可動部件,不易腐蝕,可靠度高,穩(wěn)定性好,維修量少;

5)分別采用兩塊lcd顯示標(biāo)準(zhǔn)累積量、標(biāo)準(zhǔn)瞬時流量、溫度、壓力,顯示清晰直觀,讀數(shù)方便;

6)量程比寬,可達(dá)1∶12以上,國外一些產(chǎn)品的量程比可達(dá)1∶25;

7)流體密度、粘度變化對流量系數(shù)影響較小;

8)可采用rs-485接口與上位機(jī)聯(lián)網(wǎng);也可通過rs-485接口與modem配套,利用電hua網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成自動讀表與管理系統(tǒng);

9)雙探頭結(jié)構(gòu)采用雙壓電晶體傳感技術(shù)和電路處理技術(shù),可有效抑制回壓波動和管道振動對儀表的影響。

4 系統(tǒng)接線與安裝

系統(tǒng)接線圖

流量計有脈沖信號輸出和4~20 ma標(biāo)準(zhǔn)模擬信號輸出,而且還可采用接口與上位機(jī)聯(lián)網(wǎng)。

1)工況脈沖信號(三線制):直接將測量傳感器檢測的工況脈沖信號放大輸出,幅度20v,傳輸距離≤300 m。

2)采用rs-485接口,可以直接與上位機(jī)或二次儀表聯(lián)網(wǎng),遠(yuǎn)傳顯示介質(zhì)的溫度、壓力以及經(jīng)溫度、壓力補(bǔ)償后瞬時的標(biāo)準(zhǔn)體積流量和累積量,傳輸距離≤1200 m。每臺上位機(jī)可帶64臺流量計。流量計與二次儀表接線。

3)4~20 ma標(biāo)準(zhǔn)模擬信號:與標(biāo)準(zhǔn)體積流量成正比,4 ma對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)體積流量為0,20 ma對應(yīng)大標(biāo)準(zhǔn)體積流量,流量計與用戶設(shè)備之間連接方式可以采用二線制或三線制。

流量計安裝

為了便于維修,不影響流體正常輸送,必須設(shè)置旁路,且流量計安裝要保證前直管段≥5d,后直管段≥1d。當(dāng)流量計安裝在分支管線,且安裝位置與匯集管較近 時,或氣體內(nèi)含有大顆?；蜉^長纖維雜物時,必須安裝過濾器。在流量計可以垂直安裝或任意角度傾斜安裝。在流量計安裝使用過程中還應(yīng)注意以下幾個方面問題。

1)在室外安裝時上部應(yīng)有遮蓋物,以免雨水浸入和烈日曝曬而影響流量計使用壽命;

2)流量計周圍不能有強(qiáng)的外磁場干擾及強(qiáng)烈的機(jī)械振動;

3)流量計輸出電纜應(yīng)采用屏蔽電纜;

4)流量計需可靠接地,但不得與強(qiáng)電系統(tǒng)地線共用;

5)不得隨意打開流量或任意擰動各個引線接口和溫壓傳感器接口;

6)依著旋進(jìn)旋渦智能流量計管道流向,流量積算儀的方向可順時針轉(zhuǎn)動0~180°,轉(zhuǎn)動時不要松動防爆軟管,也不能向拉緊防爆管的方向轉(zhuǎn)動。