旋进旋涡流量计结构与工作原理
时间：2013-08-15浏览：171次转载：www.knkj.com.cn收藏
旋进旋涡流量计结构与工作原理 2.1 流量计结构
流量计由以下七个基本部件组成（图 1） ：
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漩 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。
(图 1)
⒊ 智能流量计积算仪（原理见图 3） 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 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. 压电晶体传感器 安装在靠近壳体扩张段的喉部，可检测出漩涡进动的频率信号。 ⒎ 消旋器 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。 2.2 工作原理 流量传感器的流通剖面类似文丘利管的型线（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)。
图2 2.3 流量积算仪工作原理
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图3 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，并自 动进行压缩因子修正，气态方程如下：
QN =
式中： QN ——标况下的体积流量(m3/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；
为超压缩因子。 注：当用钟罩或负压标定时取 ZN/Z=1，对天然气 N/Z)1/2=FZ 为超压缩因子。按中国石油天然气总公司的 ，对天然气(Z 中的公式计算。 标准 SY／T6143－1996 中的公式计算。 ／ －
Pa + P TN Z N QV PN T Z
………………(2)
三、主要技术参数与功能
3.1 流量计规格、基本参数和性能指标（见表 1） （表 1）
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公称通径 DN（mm） 25 32
类
型
流量范围 3 (m /h) 1.0～30 2.0～60
工作压力 （MPa）
准确度等级
重复性
A型 50 B型 A型 80 B型 A型 100 B型 A型 150 B型 200
3.0～150 2.5～75 20～400 10～200 40～800 30～600 100～1800 40～900 180～3600 1.6;2.5;4.0 1.6 2.5 4.0 6.3
1.0 1.5
小于基本误差 限绝对值的 1/3
注：1.准确度：为温度、压力修正后的系统精度； 2. A、B 用以区别相同通径不同流量范围。 3.2 标准状态条件：P=101.325KPa，T=293.15K 3.3 使用条件： 环境温度：-30℃～+65℃ 相对湿度：5%～95% 介质温度：-20℃～+80℃ 大气压力：86KPa～106KPa 3.4 电气性能指标 3.4.1 工作电源： A．外电源：＋24VDC±15%，纹波＜5％，适用于 4～20mA 输出、脉冲输出、报警输 出、RS-485 等； B．内电源：1 组 3.6V 锂电池（ER26500） ，当电压低于 3.0V 时，出现欠压指示。 3.4.2 整机功耗： A．外电源：<2W; B．内电源：平均功耗 1mW，可连续使用两年以上。 3.4.3 脉冲输出方式： A． 工况脉冲信号， 直接将流量传感器检测的工况脉冲信号经光耦隔离放大输出， 高电 平≥20V，低电平≤1V； B． 定标脉冲信号，与 IC 卡阀门控制器配套，高电平幅度≥2.8V， 低电平幅度≤0.2V， 3 3 单位脉冲代表体积量可设定范围：0.001m ~100m 。单选择该值时必须注意：定标 脉 冲信号频率应≤900Hz。 C． 定标脉冲信号，经光耦隔离放大输出，高电平≥20V，低电平≤1V。 3.4.4 RS－485 通信（光电隔离） ，可实现以下功能： A．采用 RS－485 接口，可直接与上位机或二次表联网，远传显示介质的温度、压力和 经温度、压力补偿后的标准体积流量和标准体积总量； B．由 RS－485 接口与 HW－Ⅰ数据采集器配套，可组成电话网络通信系统，一台数据 采集器可带 15 台流量计； C． RS－485 接口与 HW－Ⅱ数据采集器配套， 由 可组成宽带网络通信系统， INTERNET 由 传输数据，一台数据采集器可带 8 台流量计。
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3.4.5 4～20mA 标准电流信号（光电隔离） 与标准体积流量成正比，4mA 对应 0 m3/h， 20 mA 对应最大标准体积流量（该值可在 一级菜单中进行设置） ，制式：两线制或三线制，流量计可根据所插电流模块自动识别，并 正确输出。 3.4.6 控制信号输出： A．下限报警信号（LP） ：光电隔离，高低电平报警，报警电平可设定，工作电压＋ 12V~+24V，最大负载电流 50mA； B．上限报警信号（UP） ：光电隔离，高低电平报警，报警电平可设定，工作电压＋ 12V~+24V，最大负载电流 50mA； C．关阀报警输出（BC 端，IC 卡控制器用） ：逻辑门电路输出，正常输出低电平，幅度 ≤0.2V；报警输出高电平，幅度≥2.8V,负载电阻≥100kΩ； D．电池欠压报警输出（BL 端，IC 卡控制器用） ：逻辑门电路输出，正常输出低电平， 幅度≤0.2V；报警输出高电平，幅度≥2.8V,负载电阻≥100kΩ； 3.5 实时数据存储功能 3.5.1 流量计为了适应数据管理方面的需要，增加了实时数据存储功能，由设定选择以下三 者之一： A．起停记录：最近的 1200 次起停时间、总量、净流量记录。出厂默认项。对应通信协 议由公司另外提供） ； B．日记录：最近 920 天的日期、零点时刻的温度、压力、标准体积流量和总量记录。 C．定时间间隔记录：1200 条定时间间隔的日期时间、温度、压力、标准体积流量和总 量记录。 3.5.2 通过电脑可读取上述存储数据，形成数据报表、曲线图供分析。 3.6 网络通信管理软件功能 流量计与数据采集器配套， 可通过电话线或宽带网进行通信， 对网络中的每台流量计的 历史数据及参数进行读取与设置，同时通信管理软件可实现完善的管理功能。 3.7 防爆标志：ExdIIBT4;ExiaIICT4 3.8 防护等级：IP65 3.9 压力损失 流量计实际压力损失计算公式如下：
P1 =
ρ
1.205
P …………………(1)
压力损失曲线
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式中： ΔP1——流量计实际压力损失（KPa） ； 3 ρ ——被测介质密度（kg/m ） ΔP ——介质为干空气时流量计的压力损失(KPa),其特性曲线见下图 3.10 接线口：出线接口为 M20×1.5 内螺纹。
