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                  气体流量计

                  气体流量计一般是指用来测量管道里面气体流量的流量计,目前市场上可用来测量气体流量的流量计种类很多,常见的有涡街流量计、气体涡轮流量计、旋进漩涡流量计、热式气体质量流量计、金属管浮子流量计、孔板流量计等等。下面给大家介绍一下这几款气体流量计的工作原理及应用领域。


                  一、涡街流量计

                  LUGB/E 型涡街流量仪表广泛适用于石油、化工、冶金、热力、纺织、造纸等行业对过热蒸汽、饱和蒸汽、压缩空气和一般气体(氧气、氮气氢气、天然气、煤气等) 、水和液体(如:水、汽油、酒精、苯类等)的计量和控制。

                  涡街流量计产品图

                  工作原理 

                  在流体中设置非流线型旋涡发生体(阻流体),则从旋涡发生体两侧交替地产生两列有规则的旋涡,这种旋涡称为卡曼涡街,如图(一)所示。

                  涡街流量计工作原理图

                  旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列。设旋涡的发生频率为 f,被测介质来流的平均速度为 V,旋涡发生体迎流面宽度为 d,表体通径为 D,根据卡曼涡街原理,有如下关系式:

                  f=StV/d   公式(1)

                  式中:

                  f-发生体一侧产生的卡门旋涡频率

                  St-斯特罗哈尔数(无量纲数)

                  V-流体的平均流速

                  d-旋涡发生体的宽度

                  由此可见,通过测量卡门涡街分离频率便可算出瞬时流量。其中,斯特罗哈尔数(St)是无因次未知数,图(二)表示斯特罗哈尔数(St)与雷诺数(Re)的关系。

                  涡街流量计原理曲线图

                  在曲线表中 St=0.17 的平直部分,漩涡的释放频率与流速成正比,即为涡街流量传感器测量范围度。只要检测出频率 f 就可以求得管内流体的流速,由流速 V 求出体积流量。所测得的脉冲数与体积量之比,称为仪表常数(K),见式(2)

                  K=N/Q(1/m3)   公式(2)

                  式中:K=仪表常数(1/m3)。

                  N=脉冲个数

                  Q=体积流量(m3)


                  主要技术指标

                  涡街流量计技术参数对照表


                  二、气体涡轮流量计

                  主要用途

                  气体涡轮流量计广泛用于石油、化工、冶金、航空、科研等部门及工业领域中多种气体,如天然气、城市燃气、丙烷、丁烷、空气、氮气等气体的测量。仪表准确度高、重复性好,适用于贸易计量及工业过程检测。智能型流量计集温度、压力于一体,在线跟踪检测介质温度和压力并进行自动补偿、压缩因子修正运算,具有优良的低压和高压计量性能,适用于天然气等气体的精确计量。

                  气体涡轮流量计产品图

                  结构与工作原理

                  1 流量计结构

                  气体涡轮流量计结构紧凑,主要由壳体、叶轮、传感器(温度、压力、流量)、整流器和积算仪构成。

                  气体涡轮流量计结构图

                  1.壳体:本身带有法兰,并有一定形状的流体通道,根据不同的工作压力,壳体材料可采用铸铝合金、碳钢或不锈钢。

                  2.整流器:强迫流体加速,消除任何可能存在的气流扰动,即使在非理想的安装环境下,也能够保证高精度。

                  3.叶轮:用铝合金制成,具有一定角度的螺旋叶片,它固定在壳体中间部位,克服摩擦力矩和流体阻力矩旋转。

                  4.智能流量积算仪:温度、压力检测模拟通道、流量检测数字通道以及微处理单元、液晶驱动电路和其它辅助电路组成,并配有外输信号接口。

                  5.压力传感器:以压阻式扩散硅桥路为敏感元件,其桥臂电阻在外界压力作用下会发生预期变化,因此在一定激励电流作用下,其两个输出端的电位差与外界压力成正比。

                  6.流量传感器:安装在靠近叶轮后端,可检测出从同轴转动的信号轮上发出的频率信号。

                  7.温度传感器:以Pt100/pt1000铂电阻为温度敏感元件,在一定温度范围内,其电阻值与温度成对应关系。


                  2 工作原理

                  当流体流入流量计时,在进气口专用一体化整流器的作用下得到整流并加速,由于涡轮叶片与流体流向成一定角度,此时涡轮产生转动力矩,在克服摩擦力矩和流体阻力矩后,涡轮开始旋转。在一定的流量范围内,涡轮旋转的角速度与流体体积流量成正比。根据电磁感应原理,利用韦根传感器从同轴转动的信号轮上感应出与流体体积流量成正比的脉冲信号,该信号经放大、滤波、整形后与温度、压力传感器信号一起进入智能流量积算仪的微处理单元进行运算处理,并把气体的体积流量和总量直接显示于 LCD屏上。


                  三、旋进漩涡流量计

                  旋进漩涡流量计可集流量、温度、压力检测功能于一体,并能进行温度、压力、压缩因子自动补偿,并且具有较强的抗震动和抗干扰能力,高精度和高重复性,是石油、化工、电力、冶金等行业用于气体计量的理想仪表。

                  旋进漩涡流量计产品图

                  产品主要特点

                  1.无机械可动部件,不易腐蚀,稳定可靠,寿命长,长期运行无须特殊维护;

                  2.采用 16 位计算机芯片,集成度高,体积小,性能好,整机功能强;

                  3.智能型流量计集流量探头、微处理器、压力、温度传感器于一体, 采取内置式组合,使结构更加紧凑,可直接测量流体的流量、压力和温度,并自动实时跟踪补偿和压缩因子修正;

                  4.采用双探头检测技术及新型传感器处理技术、合理的安装方式,大大地提高信号强度,使传感器能准确地检测出信号,并抑制由管线振动引起的干扰;

                  5.采用国内领先的智能抗震技术,有效的抑制了震动和压力波动造成的干扰信号;

                  6.采用汉字点阵显示屏,显示位数多,读数直观方便,可直接显示工作状态下的体积流量、标准状态下的体积流量、总量,以及介质压力、温度等参数;

                  7.转换器可输出频率脉冲、4~20mA 模拟信号,并具有 RS485 接口,可直接与计算机联网,传输距离可达 1.2km;

                  8.多物理量参数报警输出,可由用户任选其中之一;

                  9.压力、温度信号为传感器输入方式,互换性强;

                  10.整机功耗低,可用内置电池供电,也可外接电源。


                  主要用途

                  智能旋进旋涡流量计可广泛应用于石油、化工、电力、冶金、城市供气等行业测量各种气体流量,是目前油田和城市天然气输配计量和贸易计量的首选产品。


                  结构与工作原理

                  1 流量计结构

                  旋进旋涡流量计结构紧凑,主要由壳体、旋涡发生体、传感器(温度、压力、流量)、整流器和积算仪构成。

                  旋进漩涡流量计结构图

                  1.旋涡发生体:用铝合金制成,具有一定角度的螺旋叶片,它固定在壳体收缩段前部,强迫流体产生强烈的旋涡流。

                  ⒉壳体:本身带有法兰,并有一定形状的流体通道,根据不同的工作压力,壳体材料可采用铸铝合金或不锈钢。

                  ⒊智能流量计积算仪:由温度、压力检测模拟通道、流量检测数字通道以及微处理单元、液晶驱动电路和其它辅助电路组成,并配有外输信号接口。

                  4.温度传感器:以 Pt100/pt1000 铂电阻为温度敏感元件,在一定温度范围内,其电阻值与温度成对应关系。

                  5.压力传感器:以压阻式扩散硅桥路为敏感元件,其桥臂电阻在外界压力作用下会发生预期变化,因此在一定激励电流作用下,其两个输出端的电位差与外界压力成正比。

                  6.流量传感器:安装在靠近壳体扩张段的喉部,可检测出旋涡进动的频率信号。

                  7.整流器:固定在壳体出口段,其作用是消除旋涡流,以减小对下游仪表性能的影响。


                  2 工作原理

                  流量传感器的流通剖面类似文丘利管的型式(如图 2)。在入口侧安放一组螺旋型导流叶片,当流体进入流量传感器时,导流叶片迫使流体产生剧烈的旋涡流。当流体进入扩散段时,旋涡流受到回流的作用,开始作二次旋转,形成陀螺式的涡流进动现象。该进动频率与流量大小成正比,不受流体物理性质和密度的影响,检测元件测得流体二次旋转进动频率就能在较宽的流量范围内获得良好的线性度。信号经前置放大器放大、滤波、整形转换为与流速成正比的脉冲信号,然后再与温度、压力等检测信号一起被送往微处理器进行积算处理,最后在液晶显示屏上显示出测量结果(瞬时流量、累积流量及温度、压力数据)?;阋窃砜蛲既缤?3 所示。

                  旋进漩涡流量计工作原理图

                  2.3 流量积算仪工作原理

                  流量积算仪由温度和压力检测模拟通道、流量传感器通道以及微处理器单元组成,并配有外输出信号接口,输出各种信号。流量计中的微处理器按照气态方程进行温压补偿,并动进行压缩因子修正,气态方程如下:

                  旋进漩涡流量计积算仪工作原理图

                  QN——标况下的体积流量(Nm3/h);

                  QV——工况下的体积流量(m3/h);

                  Pa——当地大气压力(KPa);

                  P ——流量计取压孔测量的表压(KPa);

                  PN——标准状态下的大气压力(101.325 KPa);

                  TN——标准状态下的绝对温度(293.15K);

                  T ——被测流体的绝对温度(K);

                  ZN——气体在标况下的压缩系数;

                  Z ——气体在工况下的压缩系数;

                  注:当用钟罩或负压标定时取 ZN/Z=1,对天然气(ZN/Z)1/2=FZ为超压缩因子。按中国石油天然气总公司的标准 SY/T6143-1996 中的公式计算。

                  旋进漩涡流量计原理计算公式


                  四、热式气体质量流量计

                  热式气体质量流量计是利用热传导原理测流量的仪表。该仪表采用恒温差法对气体质量流量进行准确测量。具有体积小、数字化程度高、安装方便,测量准确等优点。

                  传感器部分由两个基准级铂电阻温度传感器组成。采用桥式环路,一个传感器测量流量温度,另一个传感器维持高于流体温度的恒温差,可以在高温和高压条件下进行流量测量。

                  热式气体质量流量计产品图

                  热式气体质量流量计具有如下技术优势:

                  1.真正的质量流量计,对气体流量测量无需温度和压力补偿,测量方便、准确??傻玫狡宓闹柿苛髁炕蛘弑曜继寤髁?。

                  2.宽量程比,可测量流速高至 100Nm/s 底至 0.5Nm/s 的气体,可以用于气体检漏。

                  3.抗震性能好使用寿命长。传感器无活动部件和压力传感部件,不受震动对测量精度的影响。

                  4.安装维修简便。在现场条件允许的情况下,可以实现不停产安装和维护。(请参见安全注意事项)

                  5.数字化设计。整体数字化电路测量,测量准确、维修方便。

                  6.采用 RS-485 通讯,或 HART 通讯,可以实现工厂自动化、集成化。


                  技术参数

                  热式气体质量流量计技术参数对照表


                  五、金属管浮子流量计

                  产品概况 

                  LZ 系列金属管浮子流量计结构简单、工作可靠、准确度高、适用范围广。与玻璃转子流量计相比较能耐较高的压力。LZ 系列流量计具有就地指示、电远传、限位开关报警、耐腐蚀、夹套型、阻尼型和防爆等品种。广泛应用于国防、化工、石油、冶金、电力、环保、医药和轻工等部门的液体、气体流量的测量与自动控制。

                  流量计检测部分零件均有 1Cr18Ni9Ti 不锈钢材料制成 ,特殊场合也可由 Cr18Ni12Mo2Ti 或 F46 等耐腐蚀材料组成。流量计除特殊规格外,高度均为 250 mm。

                  连接法兰采用 GB/T9119.8~10 标准,也可根据用户特殊要求定制。

                  金属管浮子流量计产品图

                  原理结构 

                  由下而上的流体通过直立的测量管时,浮子在压差的作用下上升、浮子上升的高度即代表流量的大小。并通过浮子中的磁钢与指示器中的磁钢耦合联结传递给指示器,带动指示器中的指针转动。

                  金属管浮子流量计结构图


                  技术要求 

                  1. 测量范围:水(2.5~60000)L/h;空气(0.07~2000)m3/h (在 0.101025 MPa、20℃)。

                  2. 准确度等级: 1.5、2.5 级。

                  3. 量 程 比: 10:1。

                  4. 工作压力: DN15~50,4 MPa; DN80~100,1.6MPa。

                  5. 介质温度: -80℃~200℃(内衬 F46 流量计 0℃~80℃)。

                  6. 液体介质粘度:DN15<5mPa·s;DN25~100<5mPa·s。

                  7. 连接方式:法兰连接、螺纹连接等;法兰采用 GB/T9119.8~10 标准。

                  8. 总 长 度: DN15~100 250mm。

                  9. 测量管材质:普通型 1Cr18Ni9Ti,耐腐型 Cr18Ni12Mo2Ti,316L、316 衬 F46 等。

                  如用户有特殊要求可特殊订货。


                  六、孔板流量计

                  原理及结构

                  节流装置是测量流量的差压感受元件。配合差压变送器以及多功能流量积算、控制、记录仪表,组成流量测量系统;对于气体、蒸汽、密度变化较大流体流量测量,最好增加压力变送器、温度传感器组成温压补偿系统,对流量测量系统进行修正,以求更加精确的流量测量数据。当节流装置与温度传感器配合使用,配合热能积算功能仪表组成流量、热能测量系统。由于节流装置技术成熟,安装方便,使用稳定可靠,价格合理等特点,在流量仪表中应用广泛,几乎可以应用所有流量测量范围。

                  节流装置由标准节流件,取压装置和符合要求的前、后直管组成。

                  节流组件由节流件、取压装置(包括取压口、引压短管、一次阀门)、配套法兰组成。

                  孔板流量计产品图

                  充满管道的流体,当它们流经管道内的节流装置时,流束将在节流装置的节流处形成局部收缩,从而使收缩面内平均流速增加,在节流件的上游侧静压力上升,下游侧静压力降低,于是在节流装置前后便产生了压力降或叫差压△P,介质的流速愈大,在节流装置前后产生的压差也就愈大,所以可通过测量压差来衡量流体流量的大小。这种测量方法是以能量守恒定律和流动连续性方程为基础的。


                  计算公式

                  孔板流量计原理计算公式

                  在关系式可知当节流件开孔d,流体密度ρ一定时,则流量与静压差成平方根关系,根据差压元件测得静压差大小,可以运算出流量大小。

                  公式中具体各代号所指定义及单位请查阅供货时所提供的计算书。

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