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天然气旋进旋涡流量计原理

点击次数: 发布时间:2021-06-07
天然气旋进旋涡流量计结构与工作原理
1.1 流量计结构
天然气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。
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。
 
1.2 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)。积算仪原理框图如图 3 所示。
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:
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。

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