什么是旋進(jìn)旋渦流量計(jì)

近年來適用于不同介質(zhì)及工況條件的新型計(jì)量儀表相繼問世，智能型旋進(jìn)旋渦流量計(jì)即為其中之一。它是近年來開發(fā)并投放市場的一種速度式流量儀表，可適用于石油、蒸汽、天然氣、水等多種介質(zhì)的流量測量，并實(shí)現(xiàn)了壓力、溫度及壓縮系數(shù)等動(dòng)態(tài)參數(shù)的在線自動(dòng)補(bǔ)償。也正因?yàn)樵摫砭哂幸欢ㄌ厣珣?yīng)用歷史較短，同時(shí)考慮到有關(guān)使用者尚未對其進(jìn)行過較為系統(tǒng)的實(shí)踐總結(jié)，有鑒于此，筆者將本企業(yè)對該種儀表的運(yùn)用情況予以小結(jié)，作為有關(guān)部門在儀表選型及使用過程中的一個(gè)參考。

1         選用背景

①     在某些特定場合下孔板流量計(jì)已不能滿足zui基本的測量要求。

 在天然氣流量計(jì)現(xiàn)場，往往都存在著一些特殊用戶，主要表現(xiàn)為：瞬時(shí)流量較小或流量波動(dòng)幅度較大。如果在這種情況下仍能使用傳統(tǒng)的孔板流量計(jì)進(jìn)行流量測量，那么就很有可能違背有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定[1,2]。比如，要求“管道內(nèi)的流量應(yīng)該不隨時(shí)間變化，或?qū)嶋H上只隨時(shí)間有微小和緩慢的變化”對于采用法蘭取壓的孔板流量計(jì)又要求“ ≥1260 D”等，一旦超越這些基本的使用條件，孔板流量計(jì)的測量準(zhǔn)確性也就無從談起；另外，在這種特殊情況下，對顯示儀表的選配也是一件頗費(fèi)周折的事情，如果匹配不當(dāng)，那么指示或記錄示值超差也就在所難免。

  ②對生產(chǎn)管理成本的嚴(yán)格控制是現(xiàn)代企業(yè)生存發(fā)展的迫切要求。

  如今，各個(gè)企業(yè)都在經(jīng)歷著市場的嚴(yán)峻洗禮，生產(chǎn)成本就勢必悠關(guān)企業(yè)的生死存亡，因此，在滿足流量計(jì)量基本要求的前提下，選用既能節(jié)省靜態(tài)投資又能降低動(dòng)態(tài)成本的新型計(jì)量儀表也就提上了有關(guān)決策者的議事日程。

2         儀表特點(diǎn)

與傳統(tǒng)的孔板流量計(jì)進(jìn)行比較，智能式旋進(jìn)旋渦流量計(jì)具有以下幾個(gè)主要特點(diǎn)：

①實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化，日常的計(jì)量過程不需人工值守；

②工藝安裝條件不苛刻，儀表上、下游直管段可較孔板流量計(jì)大大縮短；

③系統(tǒng)的測量準(zhǔn)確度能夠滿足目前的貿(mào)易計(jì)量要求（≤2％）；

④流量測量范圍較寬（ ），可在孔板流量計(jì)無法涉足的部分小流量區(qū)域進(jìn)行有效工作；

⑤體積小、重量輕、離線標(biāo)定較為方便；

⑥測量信號既可就地顯示，也可按需遠(yuǎn)傳；

⑦無可動(dòng)部件，因此對于一般的測量就不存在儀表的機(jī)械磨損；

⑧儀表管理人員勿需專業(yè)培訓(xùn)，流量、壓力及溫度等測量參數(shù)可以從表頭直接讀取并且不必進(jìn)行折算轉(zhuǎn)換；

⑨只需定期更換電池（微功耗）及被測介質(zhì)的參數(shù)。

3         工作原理

①組成結(jié)構(gòu)

  智能型旋進(jìn)旋渦流量計(jì)主要由殼體（文丘利管）、旋渦發(fā)生體、導(dǎo)流體、頻率感測件（壓電晶體）、微處理器、溫度及壓力傳感器等部件組成，其外型結(jié)構(gòu)如圖1所示。

 1－旋渦發(fā)生體；2－殼體；3－溫度傳感器輸入口；4－壓力傳感器輸入口；

  5－信號輸出口；6－壓電晶體；7－溫度傳感器；8－壓力傳感器；9－出口導(dǎo)流體

                  圖1 旋進(jìn)旋渦流量計(jì)結(jié)構(gòu)圖

 ②工作原理

當(dāng)被測介質(zhì)沿管道中軸到達(dá)儀表上游入口時(shí)，其固定于端部的扇型葉片首先迫使流體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，然后再由旋渦發(fā)生體形成漩渦流。由于流體本身具有的動(dòng)能，旋渦流繼續(xù)在文丘利管中向前旋進(jìn)，在流體到達(dá)文氏管的收縮段時(shí)由于節(jié)流作用使得旋渦流動(dòng)能增加、流速加大，當(dāng)進(jìn)入擴(kuò)散斷后，又因回流的作用流體就被迫進(jìn)行二次旋轉(zhuǎn)。產(chǎn)生的旋渦頻率再經(jīng)頻率感測元件（壓電晶體）檢測、轉(zhuǎn)換及前置放大器的放大、濾波和整形等一系列過程之后，旋渦頻率就轉(zhuǎn)變成了與被測介質(zhì)流速大小成正比的脈沖信號，然后再與溫度、壓力等檢測信號一起被送往微處理器進(jìn)行積算處理，zui后在LCD上顯示出測量結(jié)果（標(biāo)準(zhǔn)狀況下的瞬時(shí)流量、累計(jì)流量及溫度、壓力數(shù)據(jù)）。其工作原理框圖如圖2所示。

                 圖2 溫壓補(bǔ)償智能流量積算儀原理框圖

4         使用情況

   ①概況  為了解決小城鎮(zhèn)的民用氣計(jì)量問題（日供氣量較小、流量波動(dòng)幅度較大），從1997年8月到現(xiàn)在，我們一共使用了浙江天信儀表有限公司生產(chǎn)的智能型旋進(jìn)旋渦流量計(jì)50余臺(tái)，使用點(diǎn)的流量測量范圍均在100~3000m³/d之間，供氣壓力≤1.0MPa，其中zui小規(guī)格為DN25；zui大規(guī)格為DN50。

②介質(zhì)條件  被測介質(zhì)基本上都為凈化后的天然氣，其甲烷（CH₄）含量≥95％、二氧化碳（CO₂）及氮?dú)猓∟₂）含量均≤5％、硫化氫（H₂S）含量≤30mg/m³、相對密度（Cr）為0.55~0.58。

③使用效果  只要儀表選型合理并且在流態(tài)穩(wěn)定及沒有明顯干擾的情況下，該表運(yùn)行較為穩(wěn)定、可靠。在某計(jì)量點(diǎn)，經(jīng)與孔板流量計(jì)串聯(lián)比對，二者測量結(jié)果吻合較好，如表1所示。

表1 某用戶智能型旋進(jìn)旋渦流量計(jì)與孔板流量計(jì)測量結(jié)果比對