天然氣旋進旋渦流量計結構與工作原理

1.1 流量計結構

天然氣旋進旋渦流量計結構緊湊，主要由殼體、旋渦發(fā)生體、傳感器（溫度、壓力、流量）、整流器和積算儀構成。

1.旋渦發(fā)生體：用鋁合金制成，具有一定角度的螺旋葉片，它固定在殼體收縮段前部，強迫流體產(chǎn)生強烈的旋渦流。

⒉殼體：本身帶有法蘭，并有一定形狀的流體通道，根據(jù)不同的工作壓力，殼體材料可采用鑄鋁合金或不銹鋼。

⒊智能流量計積算儀：由溫度、壓力檢測模擬通道、流量檢測數(shù)字通道以及微處理單元、液晶驅(qū)動電路和其它輔助電路組成，并配有外輸信號接口。

4.溫度傳感器：以 Pt100/pt1000 鉑電阻為溫度敏感元件，在一定溫度范圍內(nèi)，其電阻值與溫度成對應關系。

5.壓力傳感器：以壓阻式擴散硅橋路為敏感元件，其橋臂電阻在外界壓力作用下會發(fā)生預期變化，因此在一定激勵電流作用下，其兩個輸出端的電位差與外界壓力成正比。

6.流量傳感器：安裝在靠近殼體擴張段的喉部，可檢測出旋渦進動的頻率信號。

7.整流器：固定在殼體出口段，其作用是消除旋渦流，以減小對下游儀表性能的影響。

 

1.2 工作原理

流量傳感器的流通剖面類似文丘利管的型式（如圖 2）。在入口側安放一組螺旋型導流葉片，當流體進入流量傳感器時，導流葉片迫使流體產(chǎn)生劇烈的旋渦流。當流體進入擴散段時，旋渦流受到回流的作用，開始作二次旋轉(zhuǎn)，形成陀螺式的渦流進動現(xiàn)象。該進動頻率與流量大小成正比，不受流體物理性質(zhì)和密度的影響，檢測元件測得流體二次旋轉(zhuǎn)進動頻率就能在較寬的流量范圍內(nèi)獲得良好的線性度。信號經(jīng)前置放大器放大、濾波、整形轉(zhuǎn)換為與流速成正比的脈沖信號，然后再與溫度、壓力等檢測信號一起被送往微處理器進行積算處理，*后在液晶顯示屏上顯示出測量結果(瞬時流量、累積流量及溫度、壓力數(shù)據(jù))。積算儀原理框圖如圖 3 所示。

2.3 流量積算儀工作原理

流量積算儀由溫度和壓力檢測模擬通道、流量傳感器通道以及微處理器單元組成，并配有外輸出信號接口，輸出各種信號。流量計中的微處理器按照氣態(tài)方程進行溫壓補償，并動進行壓縮因子修正，氣態(tài)方程如下：

QN——標況下的體積流量(Nm3/h)；

QV——工況下的體積流量(m3/h)；

Pa——當?shù)卮髿鈮毫Γ↘Pa）；

P ——流量計取壓孔測量的表壓（KPa）；

PN——標準狀態(tài)下的大氣壓力（101.325 KPa）；

TN——標準狀態(tài)下的絕對溫度（293.15K）；

T ——被測流體的絕對溫度（K）；

ZN——氣體在標況下的壓縮系數(shù)；

Z ——氣體在工況下的壓縮系數(shù)；

注：當用鐘罩或負壓標定時取 ZN/Z=1，對天然氣(ZN/Z)1/2=FZ為超壓縮因子。按中國石油天然氣總公司的標準 SY／T6143－1996 中的公式計算。