在石油天然氣工業(yè)中,天然氣計(jì)量大量使用過(guò)的計(jì)量?jī)x表有氣體渦輪流量計(jì)、渦街流量計(jì)、孔板流量計(jì)和旋進(jìn)旋渦流量計(jì)等。這幾種流量計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)列表如下。

由以上比較可以看出,旋進(jìn)旋渦流量計(jì)有著結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝維修方便、壓力損失小、適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。但是以往在油田內(nèi)部所使用的旋進(jìn)旋渦流量計(jì)都是不帶溫壓補(bǔ) 償?shù)?據(jù)使用單位反映,這樣不但增加了用戶的工作量,也增大了人為計(jì)算所帶來(lái)的各種誤差。因此各用戶單位就給我們?cè)O(shè)計(jì)人員提出了這一問(wèn)題,并希望我們能夠 選用更為先進(jìn)的儀表。

新型旋進(jìn)旋渦流量計(jì)的結(jié)構(gòu)

新型旋進(jìn)旋渦流量計(jì)由以下4部分組成。

1)傳感器組件:包括旋渦發(fā)生體、旋渦檢測(cè)組件、除旋整流器。

2)流量積算儀:包括溫度接口、壓力接口(氣體流量計(jì))、顯示窗口、輸出接口。

3)溫度傳感組件。

4)壓力傳感組件(氣體流量計(jì))。

新型旋進(jìn)旋渦流量計(jì)的工作原理

當(dāng)沿著軸向流動(dòng)的流體進(jìn)入流量傳感器入口時(shí),葉片強(qiáng)迫流體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),于是在旋渦發(fā)生體中心產(chǎn)生旋渦流。旋渦流在文丘里管中旋進(jìn),到達(dá)收縮段突然節(jié)流使 旋渦流加速,當(dāng)旋渦流進(jìn)入擴(kuò)散段后,因回流的作用強(qiáng)迫進(jìn)行旋進(jìn)式二次旋轉(zhuǎn)。此時(shí)旋渦流的旋轉(zhuǎn)頻率與介質(zhì)流速成正比。壓電傳感器檢測(cè)的微弱電荷信號(hào)經(jīng)前置放 大器放大、濾波、整形后變成頻率與流速成正比的脈沖信號(hào),最后送積算儀進(jìn)行計(jì)數(shù)處理。

溫壓補(bǔ)償積算儀由壓力、溫度檢測(cè)模擬通道和流量檢測(cè)數(shù)字通道以及微處理單元組成,并配有外輸信號(hào)接口,輸出各種信號(hào),其原理如圖2所示。微處理器按照氣態(tài)方程進(jìn)行溫壓補(bǔ)償,并自動(dòng)進(jìn)行壓縮因子修正。氣態(tài)方程如下:

vn=zn/zg(pg+pa)/pntn/tgvg

式中:vn———標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積量,m3;

vg———未經(jīng)修正的體積量,m3;

pg———流量計(jì)壓力檢測(cè)點(diǎn)處的表壓,kpa;

pa———當(dāng)?shù)卮髿鈮?kpa;

tg———介質(zhì)的絕對(duì)溫度,k;

t———被測(cè)介質(zhì)的攝氏溫度,℃;

pn———標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的壓力,101·325kpa;

tn———標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的絕對(duì)溫度,293·15k;

zn———標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的壓縮因子;

zg———工作狀態(tài)下的壓縮因子。

主要特點(diǎn)

1)可檢測(cè)介質(zhì)的溫度與壓力并對(duì)流量進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償和壓縮因子自動(dòng)修正,可直接檢測(cè)氣體的標(biāo)準(zhǔn)體積流量,精度可達(dá)±1%;

2)采用高性能微處理器,軟件功能強(qiáng)大,性能優(yōu)越;

3)采用微功耗高新技術(shù),憑內(nèi)、外電源均可工作;

4)無(wú)機(jī)械可動(dòng)部件,不易腐蝕,可靠度高,穩(wěn)定性好,維修量少;

5)分別采用兩塊lcd顯示標(biāo)準(zhǔn)累積量、標(biāo)準(zhǔn)瞬時(shí)流量、溫度、壓力,顯示清晰直觀,讀數(shù)方便;

6)量程比寬,可達(dá)1∶12以上,國(guó)外一些產(chǎn)品的量程比可達(dá)1∶25;

7)流體密度、粘度變化對(duì)流量系數(shù)影響較小;

8)可采用rs-485接口與上位機(jī)聯(lián)網(wǎng);也可通過(guò)rs-485接口與專用modem配套,利用電話網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成自動(dòng)讀表與管理系統(tǒng);

9)雙探頭結(jié)構(gòu)采用雙壓電晶體傳感技術(shù)和電路處理技術(shù),可有效抑制回壓波動(dòng)和管道振動(dòng)對(duì)儀表的影響。

4 系統(tǒng)接線與安裝

系統(tǒng)接線圖

流量計(jì)有脈沖信號(hào)輸出和4~20 ma標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)輸出,而且還可采用接口與上位機(jī)聯(lián)網(wǎng)。

1)工況脈沖信號(hào)(三線制):直接將測(cè)量傳感器檢測(cè)的工況脈沖信號(hào)放大輸出,幅度20v,傳輸距離≤300 m。

2)采用rs-485接口,可以直接與上位機(jī)或二次儀表聯(lián)網(wǎng),遠(yuǎn)傳顯示介質(zhì)的溫度、壓力以及經(jīng)溫度、壓力補(bǔ)償后瞬時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)體積流量和累積量,傳輸距離≤1200 m。接線圖如圖3所示,每臺(tái)上位機(jī)可帶64臺(tái)流量計(jì)。流量計(jì)與二次儀表接線如圖4所示。

3)4~20 ma標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào):與標(biāo)準(zhǔn)體積流量成正比,4 ma對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)體積流量為0,20 ma對(duì)應(yīng)最大標(biāo)準(zhǔn)體積流量,流量計(jì)與用戶設(shè)備之間連接方式可以采用二線制(如圖5所示)或三線制(如圖6所示)。

流量計(jì)安裝

為了便于維修,不影響流體正常輸送,必須設(shè)置旁路,且流量計(jì)安裝要保證前直管段≥5d,后直管段≥1d。當(dāng)流量計(jì)安裝在分支管線,且安裝位置與匯集管較近 時(shí),或氣體內(nèi)含有大顆粒或較長(zhǎng)纖維雜物時(shí),必須安裝過(guò)濾器。在流量計(jì)可以垂直安裝或任意角度傾斜安裝。在流量計(jì)安裝使用過(guò)程中還應(yīng)注意以下幾個(gè)方面問(wèn)題。

1)在室外安裝時(shí)上部應(yīng)有遮蓋物,以免雨水浸入和烈日曝曬而影響流量計(jì)使用壽命;

2)流量計(jì)周圍不能有強(qiáng)的外磁場(chǎng)干擾及強(qiáng)烈的機(jī)械振動(dòng);

3)流量計(jì)輸出電纜應(yīng)采用專用屏蔽電纜;

4)流量計(jì)需可靠接地,但不得與強(qiáng)電系統(tǒng)地線共用;

5)不得隨意打開流量或任意擰動(dòng)各個(gè)引線接口和溫壓傳感器接口;

6)依著旋進(jìn)旋渦智能流量計(jì)管道流向,流量積算儀的方向可順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)0~180°,轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不要松動(dòng)防爆軟管,也不能向拉緊防爆管的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。