德國VSEAP4流量計中國分公司同時我們還經營：流量計中有一款叫做氣體渦輪流量計，對于不常用到的用戶來說肯定很陌生。如果您使用過此款流量計時一定會給它本身的優點所吸引。那么針對那些對于氣體渦輪流量計認識不是很深的用戶今天我們就來介紹一下關于氣體渦輪流量計的組成還有它的工作原理更重要的還有它的儀表系數的計算方法介紹：　　氣體渦輪流量計是一種速度式流量計，是近些年來迅速發展起來的新型儀表，這種流量計具有精度高、壓力損失小、量程比大等優點，可測量多種氣體或液體的瞬時流量和流體總量，并可輸出0-10mA?DC或4-20mA?DC信號，與調節儀表配套控制流量。氣體渦輪流量計的組成　　氣體渦輪流量計主要由渦輪流量變送器和指示積算儀組成[1]。渦輪流量變送器把流量信號轉換成電信號，由指示積算儀顯示被測介質的體積流量和流體總量。氣體渦輪流量計的工作原理　　流體流經傳感器殼體，由于葉輪的葉片與流向有一定的角度，流體的沖力使葉片具有轉動力矩，克服摩擦力矩和流體阻力矩之后葉片旋轉，在力矩平衡后轉速穩定，在一定條件下，轉速與流速成正比，由于葉片具有導磁性，它處于信號檢測器(由永久磁鋼和線圈組成)的磁場中，旋轉的葉片切割磁力線，周期性地改變線圈地磁通量，從而使線圈兩端感應出電脈沖信號，此信號經過放大器的放大整形，形成有一定幅度的連續的矩形波，可遠傳至顯示儀表，顯示出流體的體積流量或總量。氣體渦輪流量計儀表系數的理論表達式　　作用在渦輪上的力矩可分為以下幾個：流體通過渦輪時對葉片產生的切向推動力矩M1;流體沿渦輪表面流動時產生的粘滯摩擦力矩M2;軸承的摩擦力矩M3;磁電轉換器對渦輪產生的電磁反作用阻力矩M4。　　由此可建立渦輪的運動微分方程：(1)式中：J為渦輪的轉動慣量;ω為渦輪的旋轉角速度;τ為時間。當流量恒定時，渦輪達到勻速轉動，所以M1=M2+M3+M4。推動力矩可表示為：M1=a1qv2-a2ωqv (2)式中：a1、a2為與渦輪傳感器結構和流體密度有關的系數;qv為流量，L/s。由于氣體渦輪流量計在量程范圍內屬于紊流工作區，固以下計算只考慮紊流時的情況。反作用力矩中的M2，在紊流時可近似表示為：M2= a3qv2 (3)通常M3和M4相對于M2比較小，但為了提高計算精度，這里根據文獻[3]推導出了它們的表達式：M3=a4ω2/3 (4)M4=a5ω3 (5)分別將式(2)、(3)、(4)、(5)帶入式(1)并經整理可得：qv2 - a6ωqv = a7ω2/3 + a8ω3 (6)式中：a6、a7、a8為經整理后的綜合系數。電磁流量計傳感器得到的測量信號很弱，一般為微伏、毫伏級別，要進行精確測量就需要對其進行放大處理。前置放大電路的作用就是把傳感器得到的微弱的流量信號放大，同時還可以抑制變送器兩電極對地之間存在的同相干擾。前面提到放大電路輸入阻抗Ri和信號源內阻R5組成分壓電路如圖2.10。 　　為了降低電磁流量計信號源內阻的影響，放大電路要采用高輸入阻抗。同時為了解決供電電源干擾耦合到輸入回路所帶來的工頻干擾以及勵磁磁場的交變變化所產生的其它干擾(共模干擾)，我們采用差分電路來減少共模干擾的影響。線路如圖2.11該電路特點是一個差分電路，只對兩信號差值進行放大，它的差分能力用抑制比來表示。兩個輸入對地電位相異時的增益和電位相同時的增益之比即稱為“抑制比"，理想上抑制比可以無窮大。這樣我們就能用這個電路測量傳感器兩個電極之間的電位，這樣兩電極對地的干擾電壓(同相干擾)可以在放大時受到抑制。綜合起來，此電路具有放大放大差模信號、抑制共模信號、輸入阻抗高、輸出阻抗低、失調小、溫漂小、線性好和增益穩定可調等優點。 　　電磁流量計電路由三個放大器組成A1、A2、R1、R2和RG組成的第一級放大電路為同相放大電路，該電路實際是兩電壓跟隨器，它們兩個反相端由恐相連，具有非常高的輸入阻抗，適合放大微信號；R3、R4、R5、R6和A3組成第二級基本差動放大器，它可以消除第一級的共模信號，整個電路通過對RG的改變來調整放大倍數。　　按照差模和共模輸入的定義，可將VI1和VI2表示為： 　　令運算放大器A1、A2、A3的輸入失調電壓分別為VI01、VI02、VI03，A1和A2相互失調電壓為VI0，失調電流為VI0；其中VI0=VI01-VI02,這樣簡化得到圖2.12。渦輪流量計利用置于流體中的葉輪的旋轉角速度與流體流速成比例的關系，通過測量葉輪的轉速來反映通過管道的流體體積流量大小，是流量儀表中比較成熟的高準確度儀表之一。　　流量計內有經過精密加工的葉片，它與一套減速齒輪和軸承一起構成測量組件，支撐渦輪的兩個不銹鋼自潤滑軸承，保證該組件有較長的使用壽命。流量計亦可選用外部潤滑油泵潤滑軸承，但注意不能過量。　　流量計露天安裝，由于流量計大部分是電子顯示，表頭內有電路板，長期露天放置，容易造成電路板損壞受潮，液晶屏不顯示，或者燒壞電路板。建議安裝計量儀表防護裝置。　　渦輪流量計在安裝過程中，不能敲打表具。流量計受硬力沖擊，導致表具損壞。安裝流量計前，一定要吹掃，吹掃過程中一定不能帶著表具，管道中的焊渣容易打壞渦輪流量計的葉輪，造成表具不計量或者計量不準確。　　為了保證流量計檢修時不影響介質的正常使用，在流量計的前后管道上應安裝切斷閥門（截止閥），同時應設置旁通管道。流量控制閥要安裝在流量計的下游，流量計使用時上游所裝的截止閥必須全開，避免上游部分的流體產生不穩流現象。　　渦輪流量計在使用前一定要加潤滑油，但是不能加多，在燃氣氣質并不是太干凈的環境中，潤滑油過多容易使氣質中的雜質粘附在卡箍式渦輪流量計的葉輪上，從而造成計量不準確，時間長了，容易磨損表具。根據高含水原油這一特殊介質及其使用環境的特點，對早期廣泛應用于注水、注聚等計量中的電磁流量計進行了相關的技術改進。(1)對傳感器進行防爆處理。通過現場應用進行綜合分析，認為高含水原油的計量場所是油氣密集的地方，需要對傳感器進行防爆處理才能滿足工作需要。根據傳感器的特點及其使用環境的要求，選用了傳感器的復合防爆型式，即澆封隔爆型，防爆標志為mdIIBT4.關鍵技術是傳感器主體結構采用了澆封工藝技術、接線盒采用了隔爆外殼。接線盒的隔爆接合面為螺紋隔爆接合面，引人裝置采用密封圈壓緊螺母式，產品通過了國家防爆電氣產品質量監督檢驗測試中心的5項試驗。(2)提高轉換器的輸人阻抗，保證流量計的測量精度。對電磁流量計來說，傳感器產生的感應電勢只有幾毫伏，如要進行準確測量，要求轉換器的輸人阻抗遠遠大于傳感器的內阻，才能保證儀表的精度。電磁流量傳感器的內阻僅與被測介質的電導率和電極直徑有關。高含水油的電導率隨含水情況有所變化，因此，采用了專用前置放大器，相應地提高了轉換器的輸人阻抗，保證了測量精度。(3)轉換器實現智能化。智能電磁流量計采用了自動跟蹤式勵磁控制和智能反饋式信號放大處理技術，使用了多CPU協同信息處理的方法，使儀表在功能上具有了支持各種傳感器匹配與校驗、數字與模擬的系統連接、自診斷和安裝調試測試、斷電信息保護、在線信息查詢、軟件沖擊自動恢復、多單位多形式的計量顯示選擇等全方位的智能化功能，操作使用十分方便。(4)改進型電磁流量計的主要技術指標。①適應的場所:轉油站、聯合站的高含水油計量，因為這些場所的高含水油經過油氣分離，流態比較穩.定，含水波動較小，計量精度能夠保證;②被測介質的含水率:>80%;③工作壓力:≤2.5MPa;.④被測介質溫度:≤100℃;⑤傳感器襯里:可根據被測介質的溫度選擇不同的襯里。高含水油的溫度一般在50~70℃，選擇耐油橡膠襯里可滿足計量要求;⑥口徑依據被測液量的滿量程流量來選擇。電磁流量計的流速下限為0.5m/s。一般流量測量以2m/s為經濟流速，而在高含水油測量時，流體的流速要求偏高一些，一般3~4m/s，這樣可以避免低流速時原油附著于測量管壁及電極上，保證正常計量。.1.正確選擇外夾式超聲流量計測量點和進行準確的管道參數測量發射器安裝位置的選擇遵循以下原則:選擇充滿流體的管段,如流體上流的垂直管段或完全水平的管段;測量點位置應遠離彎管段、通、節流閥、阻尼孔、縮徑管段或其它會引起紊流的管段,至少有10D管徑的上游直管段和5D的下游直管段。對在泵、控制閥或套管彎曲段后的測量點,為保證更佳精度,其上游直管段長度會要求長達30D任何地方的測量點,一般只需5D的下游直管段。在水平管段上,發射器一般安裝在管側面的正側線上(以避免管道底部沉淀物或管道部的氣泡、氣穴引起信號丟失)。注意保證管表溫度不超出發射器的額定工作溫度。zui好選擇內部沒有腐蝕或銹斑的管段,減少測量的困難和不準確性。如不能完全按以上選點要求進行,仍有可能獲得流量測量信號,但信號較弱,精度會降低。(注:D為被檢流量計標稱口徑。)2.超聲波探頭的安裝　　選擇合適的發射器安裝測量點后,對超聲流量計進行設置,根據管徑的大小,選擇合適的安裝方法。當被檢流量計標稱口徑≤200m時采用V法測量,標稱口徑>200m時采用Z法安裝。將發射器安裝選定的位置清潔干浄并去掉上面的銹斑剝皮和油漆,注意在水平測量管道發射器須安裝在3點和9點位置。因為管道內上部位置往往聚有氣泡或氣穴,低部又集有沉淀物,從而引起信號丟失。將耦合劑沿縱長方向涂在每個發射器發射面的中央位置上。注意安裝發射器時要將耦合劑進行擠壓保證發射器和管表之間無氣泡存在。用不銹鋼帶或尼龍帶將發射器緊固在管表測量位置注意讓發射器中線與管側接觸中線保持水平。超聲流量計測量探頭安裝時,應根據管道水流方向以及兩個探頭上的流向標志正確安放上游發射器和下游發射器。3.其他干擾的排除　　在周期性比對測試中,每次測量點應固定的永久性測量點。在比對測試完成后,在超聲波探頭的四周管壁涂刷防腐漆,取下超聲波探頭后在安裝位置抹上黃油,并貼上一塊塑料布,用以保護測量點。下次測量時,取下塑料布,擦掉黃油,用手錘擊打測量點,將管道內壁新近結垢震掉,按防腐漆所留下的標記裝上換能器即可測量,方便準確。若聲波信號接受很弱或時有時無,則可能是管道內壁結垢太厚,或者是管內含有大量氣體,使聲波經常被阻斷所致。可先用手錘擊打測量點,如果接受的信號強度不斷上升,說明是管壁結垢引起。如擊打無效,則多為管內含有大量氣體所致,排除氣體即可。此外。還可以改變便攜式超聲波流量計探頭安裝位置或方式,探測現場管段流動狀況。例如,沿著管圓周移動兩換能器,核對所測不同位置的線平均流速,zui大流速處可能就是zui接近實際的平均流速位置,因為在最不對稱位置的流速畸變所形成的平均流速讀數最小。比較探頭按Z法和V法安裝所測得的流速,如兩者相差很大,表明存在嚴重橫向流動,也就是有旋轉流的跡象,應引起注意,采取措施。總之,用便攜式超聲波流量計對在線電磁流量計進行比對測試,只要準確操作,盡量減少隨機誤差和附加誤差,基本上可以對外夾式超聲流量計現場測量的穩定性和重復性作一個大致的定性評估。對于確實測量不穩定、精確度和穩定性偏差較大的長期現場應用的電磁流量計可以及時檢測出來,從而采取更精確和更有針對性的方法和措施,滿足現場計量和測試的需要。德國VSEAP4流量計中國分公司1、孔板流量計計量天然氣的優勢分析1)孔板流量計的結構組成比較簡單，性能穩定可靠，節流裝置運行穩定安全，整體使用壽命較長，且成本較為低廉，綜合效益優勢突出，校驗檢測質量合格。2)孔板流量計能夠使區域性液體流動速度增加，降低靜壓力標準，產生壓差，通過對壓差進行測量的方式來評估待測定區域內流體流量的大小，故而測量精度較高，誤差小。3)孔板流量計生產制造過程當中的相關檢測件以及差壓顯示儀表能夠由不同的生產廠家進行生產制造與供貨，具有專業化、規模化生產的價值與潛力。4)由于孔板流量計在作用于天然氣計量的過程當中,標準節流件為全世界通用，且有大量的國家、國際、行業標準作為支持，實際應用中不需要進行實流校準，操作步驟簡單，質量控制可靠,且數據精度有所保障。2、孔板流量計計量天然氣的誤差消除1)要求從設計安裝的角度入手,重視對孔板流量計作業質量的嚴格控制。當前我國存在大量標準的孔板流量計安裝操作規范，當中對孔板流量計在安裝過程當中的各項技術指標進行了詳細、精確的規定。同時,安裝期間還要求根據孔板前阻力件的結構形式，對應配置長度符合要求的直管段,工程實踐中同時要求，直管段長度應當挖制在≥30d單位以上。若受客觀環境條件影響，無法滿足這一一要求，則需要在直管段上通過增設整流器裝置的方式縮短安裝長度。安裝期間，還要求對孔板流量計入口端相對于管道線的方位進行控制，垂直角度90.0°進行控制，偏差應當嚴格控制在±1.0°范圍之內。2)要求從應用維護的角度入手,重視對脈動流的消除與控制。為了最大限度的消除孔板流量計作業期間的脈動流，需要將天然氣當中的水分最大限度的從管線中脫出出來，具體的技 術措施為:管道低處安裝分液器,消除管線內部所累積的積液。與此同時，還需要在確保孔板流量計自身計量性能的基礎之上，合理控制測量管道內部內徑參數,同時合理提高管道差壓取值標準。除此以外,還可以在測量點以前的入口端增設調壓閥部件,使孔板流量計計量期間的輸出壓力能夠取值比較穩定。相同類型的方法還有:將緩沖罐加裝在測量管道以前位置,使氣體能量能夠得到及時的儲存與釋放,達到對抗差壓波動的目的，避免天然氣計量作業期間，脈動現象對計量精度所產生的不良影響。1.根據各檢定點每次檢定時標準器測得的實際體積,通過測量標準器和流量計的溫度、壓力、壓縮因子等參數.計算出各檢定點每次檢定時標準器換算到流量計的累積流量和各檢定點每次檢定時流量計顯示的累積流量,計算流量計各檢定點單次檢定的相對示值誤差.2.對于某種型號的電磁流量計,需要計算被檢流量計各流量點單次檢定的引用誤差.3.當標準器顯示為累積流量時,可根據各檢定點每次檢定時間,計算流量計各流量點單次檢定的瞬時流量相對示值誤差.4.使用質量法裝置檢定時,需測出液體的密度,并考慮密度的空氣浮力影響，把電子秤顯示的質量換算到實際體積.5.計算流量計各檢定點的相對示值誤差，取流量計高區和低區各檢定點相對示值誤差中最大值作為流量計的相對示值誤差.6.對于某種型號電磁流量計,需要計算被檢流量計各流量點單次檢定的引用誤差。取流量計各流量點的最大值為引用誤差的誤差。7.帶有脈沖輸出的流量計(如渦街流量計或渦輪流量計)檢定后需計算各檢定流量點的系數和Ｋ系數的相對示值誤差.由金屬管浮子流量計的工作原理我們知道：流體的流量與浮子在錐管中的高度有關，因此要實現對流量的測量，實際上取決于對浮子位置的測量。　　本設計中采用美國公司生產的非接觸式角位移磁阻傳感器HMC1501代替傳統的接觸式角度傳感器，HMC1501可以測量從磁鐵發出的磁場的方向角。　　設計中將一條形磁鐵置于磁阻傳感器上方，令磁阻傳感器與錐管間距離為L，傳感器距錐管底部高度為H，如圖2.3所示。　　當浮子位于高度H處時，小磁鐵的轉角為0。當流量變化時，浮子上下移動，其內嵌磁鋼也隨之上下移動，此時，置于磁阻傳感器正上方的條形磁鐵受到磁場作用發生轉動，如圖2.4，轉動的角度即與浮子位置有關。　　由上圖可見當磁鐵轉過角度為θ時，金屬管浮子流量計浮子在錐管中的位置h=H+Ltgθ，則根據式1.9可得：金屬管浮子流量計的安裝應嚴格按照說明書中的有關技術要求去做,并注意以下幾個問題: 1.金屬管浮子流量計在安裝時應留有足夠的空間,進口應有5倍管道直徑以上的直管段,出口段為250mm,安裝位置應選擇在沒有震動、便于觀察和維修的場所。 2.為保證在任何時候測量管內都充滿料液,金屬管浮子流量計應安裝在上料管的垂直段,液體流向為由下而上,不得倒流。為了便于檢查、修理和更換,安裝時采用聯接旁通,并且在金屬管浮子流量計下側留有清洗口。 3.由于在管道吹掃時有些鐵銹、焊漬清洗不凈,有時介質中含有鐵磁顆粒,應在入口處安裝磁過濾器以避免這些雜質會被吸附在浮子上使浮子卡住。 4.若金屬管浮子流量計管徑小于工藝管道管徑,應在LZ兩端安裝漸縮管,然后和工藝管道相連。 5.為了提高整個測量系統的抗干擾技術性能,信號和電源電纜要分開敷設,分別套在鋼管內,尤其要遠離動力電纜,信號電纜兩接頭的外露部分要保持非常短。 6.為保證測量精度,消除外界干擾,金屬管浮子流量計的接地線采用不小于4mm2的銅線與大地相連,埋設深度在1m左右。德國VSEAP4流量計中國分公司流量計選型時應考慮很多因素,如儀表性能流體特性、安裝要求環境條件以及價格因素等。其中對計量對象即燃氣的確切了解非常重要,這往往需要選型設計人員和計量管理人員進行深入細致的調查。(1)流量計性能方面:精確度.重復性.線性度、范圍度、壓力損失、上下限流量、信號傳輸特性.響應時間等;(2)流體特性方面:流體壓力、溫度、密度、粘度、潤滑性.化學性質磨蝕、腐蝕、結垢、臟污、氣體壓縮系數、等熵指數比熱容聲速、混相流、脈動流等;(3)安裝條件方面:管道布置方向、流動方向、流量計上下游直管段長度、管徑、維護空間、管道振動、接地、電源輔助設備(過濾、排污)等;(4)環境條件方面:環境溫度、濕度、安全性、電磁干擾、防爆等;(5)經濟因素方面:購置費、安裝費、維修費、校驗費.運行費(能耗)、使用期限、備品備件等。

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