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天然氣流量表-（智能氣體旋進(jìn)旋渦流量計）
：0517—86919886 李萍（）
旋進(jìn)漩渦流量計適用于計量，天然氣，瓦斯，煤氣，沼氣，液化氣等氣體計量，精度等級1.0級，溫壓一體式，可以顯示瞬時流量，累積流量，鋰電池或者24V供電，可以顯示工況和標(biāo)況流量，是煤礦，大型企業(yè)，氣站的*氣體流量計。
- 一、天然氣流量表概述
- 智能氣體旋進(jìn)旋渦流量計是我公司（金湖奧科儀表有限公司）開發(fā)研制的具有國內(nèi)水平的新型氣體流量儀表。該流量計集流量、溫度、壓力檢測功能于一體，并能進(jìn)行溫度、壓力、壓縮因子自動補(bǔ)償，是石油、化工、電力、冶金等行業(yè)用于氣體計量的理想儀表。
- 1、旋進(jìn)漩渦流量計主要特點
- 無機(jī)械可動部件，不易腐蝕，穩(wěn)定可靠，壽命長，長期運(yùn)行無須特殊維護(hù)；
- 采用16位電腦芯片，集成度高，體積小，性能好，整機(jī)功能強(qiáng)；
- 智能型流量計集流量探頭、微處理器、壓力、溫度傳感器于一體, 采取內(nèi)置式組合,使結(jié)構(gòu)更加緊湊，可直接測量流體的流量、壓力和溫度，并自動實時跟蹤補(bǔ)償和壓縮因子修正；
- 采用雙檢測技術(shù)可有效地提高檢測信號強(qiáng)度，并抑制由管線振動引起的干擾；
- 采用國內(nèi)的智能抗震技術(shù)，有效的抑制了震動和壓力波動造成的干擾信號；抗干擾性強(qiáng)；
- 采用漢字點陣顯示屏，顯示位數(shù)多，讀數(shù)直觀方便，可直接顯示工作狀態(tài)下的體積流量、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量、總量，以及介質(zhì)壓力、溫度等參數(shù)；
- 采用EEPROM技術(shù)，參數(shù)設(shè)置方便，可*保存，并可保存zui長達(dá)一年的歷史數(shù)據(jù)；
- 轉(zhuǎn)換器可輸出頻率脈沖、4～20mA模擬信號，并具有RS485接口，可直接與微機(jī)聯(lián)網(wǎng)，傳輸距離可達(dá)1.2km；
- 多物理量參數(shù)報警輸出，可由用戶任選其中之一；
- 流量計表頭可360度旋轉(zhuǎn)，安裝使用簡單方便；
- 配合本公司的FM型數(shù)據(jù)采集器，可通過因特網(wǎng)或者網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸
- 壓力、溫度信號為傳感器輸入方式，互換性強(qiáng)；
- 整機(jī)功耗低，可用內(nèi)電池供電，也可外接電源。
- 多種材質(zhì)，可測量特殊氣體，如紫銅測量氯氣。
2、旋進(jìn)漩渦流量計結(jié)構(gòu)與工作原理：
2.1流量計結(jié)構(gòu)
1.旋渦發(fā)生體
是有一定角度的螺旋葉片，它固定在殼體收縮段前部，強(qiáng)迫流體產(chǎn)生強(qiáng)烈的漩渦流。
⒉ 殼體
具有一定形狀的流體通道，根據(jù)不同的工作壓力及使用條件，殼體材料可采用鑄鋁合金、不銹鋼、紫銅等。
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(yīng)關(guān)系。
5. 壓力傳感器
以壓阻式擴(kuò)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(yù)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. 壓電晶體傳感器
安裝在靠近殼體擴(kuò)張段的喉部，可檢測出漩渦進(jìn)動的頻率信號。
⒎ 消旋器
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。
- 2.2旋進(jìn)漩渦流量計的工作原理
- 流量傳感器的流通剖面類似文丘利管的型線（圖2）。在入口側(cè)安放一組螺旋型導(dǎo)流葉片，當(dāng)流體進(jìn)入流量傳感器時，導(dǎo)流葉片迫使流體產(chǎn)生劇烈的旋渦流。當(dāng)流體進(jìn)入擴(kuò)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(jìn)動現(xiàn)象。該進(jìn)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(jìn)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(jìn)行積算處理，zui后在液晶顯示屏上顯示出測量結(jié)果(瞬時流量、累積流量及溫度、壓力數(shù)據(jù))。
- 3、旋進(jìn)漩渦流量計主要技術(shù)參數(shù)與功能
- 3.1流量計規(guī)格、基本參數(shù)和性能指標(biāo)
公稱通徑 DN（mm） | 流量范圍 (m3/ h) | 工作壓力 （MPa） | 精度等級 | 重復(fù)性 |
15 | 1.0～12 | 1.6 2.5 4.0 6.3 10 16 25 42 | 1.0 1.5 | 小于基本誤差限值的1/3 |
20 | 2～15 | |||
25 | 3.0～30 | |||
32 | 6.0～60 | |||
40 | 7.0～70 | |||
50 | 10～130 | |||
80 | 30～400 | |||
100 | 70～800 | |||
125 | 90-1000 | |||
150 | 190～1900 | |||
200 | 240～3600 |
- 3.2標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)條件：P=101.325KPa，T=293.15K
- 3.3使用條件：
- 環(huán)境溫度：-30℃～+65℃
- 相對濕度：5%～95%
- 介質(zhì)溫度：-20℃～+80℃
- 大氣壓力：86KPa～106KPa
3.4電氣性能指標(biāo)
3.4.1工作電源：
A．外電源：＋24VDC±15%，紋波＜5％，適用于4～20mA輸出、脈沖輸出、報警輸出、RS-485、Hart等；
B．內(nèi)電源：1組3.6V鋰電池（ER26500），當(dāng)電壓低于3.0V時，出現(xiàn)欠壓指示。
3.4.2整機(jī)功耗：
A．外電源：<2W;
B．內(nèi)電源：平均功耗1mW，可連續(xù)使用兩年以上。
3.4.3輸出方式
- 脈沖輸出
- 當(dāng)量輸出
- RS-485通信（光電隔離）
- 4-20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號（光電隔離）
與標(biāo)準(zhǔn)體積流量成正比，4mA對應(yīng)0 m3/h， 20 mA對應(yīng)zui大標(biāo)準(zhǔn)體積流量（該值可在一級菜單中進(jìn)行設(shè)置），制式：兩線制、三線制、四線制，流量計可根據(jù)所插電流模塊自動識別，并正確輸出。
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天然氣流量計特別推薦：
AK-LUGB系列智能渦街流量計（）,主要用于工業(yè)管道介質(zhì)流體的流量測量,如氣體、液體、蒸氣等多種介質(zhì)。其特點是壓力損失小,量程范圍大,精度高,在測量工況體積流量時幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數(shù)的影響。無可動機(jī)械零件，因此可靠性高,維護(hù)量小。儀表參數(shù)能長期穩(wěn)定。本儀表采用壓電應(yīng)力式傳感器,可靠性高,有模擬標(biāo)準(zhǔn)信號,也有數(shù)字脈沖信號輸出,容易與計算機(jī)等數(shù)字系統(tǒng)配套使用,是一種比較*、理想的流量儀表。
二、天然氣流量計測量原理：
在流體中設(shè)置三角柱型旋渦發(fā)生體，則從旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地產(chǎn)生有規(guī)則的旋渦，這種旋渦稱為卡門旋渦，如右圖所示，旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對稱地排列。
設(shè)旋渦的發(fā)生頻率為f，被測介質(zhì)平均流速為 ，旋渦發(fā)生體迎流面寬度為d，表體通徑為D，即可得到以下關(guān)系式： f=SrU1/d=SrU/md
式中 U1--旋渦發(fā)生體兩側(cè)平均流速，m/s；
Sr--斯特勞哈爾數(shù)；
m--旋渦發(fā)生體兩側(cè)弓形面積與管道橫截面面積之比
管道內(nèi)體積流量qv為
qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr
K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1
式中 K--流量計的儀表系數(shù)，脈沖數(shù)/m3（P/m3）。
K除與旋渦發(fā)生體、管道的幾何尺寸有關(guān)外，還與斯特勞哈爾數(shù)有關(guān)。斯特勞哈爾數(shù)為無量綱參數(shù)，它與旋渦發(fā)生體形狀及雷諾數(shù)有關(guān)，圖2所示為圓柱狀旋渦發(fā)生體的斯特勞哈爾數(shù)與管道雷諾數(shù)的關(guān)系圖。由圖可見，在ReD=2×104～7×106范圍內(nèi)，Sr可視為常數(shù)，這是儀表正常工作范圍。當(dāng)測量氣體流量時，VSF的流量計算式為
圖2 斯特勞哈爾數(shù)與雷諾數(shù)關(guān)系曲線
式中 qVn，qV--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（0oC或20oC，101.325kPa）和工況下的體積流量，m3/h；
Pn，P--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下的壓力，Pa；
Tn，T--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下的熱力學(xué)溫度，K；
Zn，Z--分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工況下氣體壓縮系數(shù)。
三、天然氣流量計產(chǎn)品優(yōu)勢：
▲不受溫度、壓力的影響，同時不易堵，不易卡，不易結(jié)垢，耐高溫、高壓。
▲安全防爆，適用于惡劣環(huán)境。
▲無可動部件、無空洞縫隙設(shè)計，產(chǎn)品無磨損、耐臟污，無需機(jī)械維修，使用壽命長。
▲采用微功耗*，電池供電的現(xiàn)場顯示型流量計，可不斷電運(yùn)行兩年以上。
▲穩(wěn)壓補(bǔ)償一體化設(shè)計。
▲電流輸出均為電隔離型，具有良好的共模干擾抑制能力。
▲同時顯示流量值與累計流量值，不必輪流切換。
▲采用抗振探頭，有效消除外界振動影響。
▲電路采用表面貼裝工藝，結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性高。
▲采用分體式信號轉(zhuǎn)換器，電纜zui長10米。
▲量程比寬達(dá)20:1。
▲整體結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，動態(tài)測量范圍寬，壓力損失小。
▲分體式渦街流量計采用不銹鋼材質(zhì)，可適用于腐蝕性介質(zhì)的測量。
▲現(xiàn)場液晶顯示，脈沖、4-20mA輸出或485通訊，可與工業(yè)自動化系統(tǒng)連接。
四、天然氣流量計技術(shù)參數(shù)：
公稱通徑（mm） | 15、20、25，40，50，65，80，100，125，150，200，250，300，（300～1000插入式） |
公稱壓力（MPa） | DN15-DN200 4.0（>4.0協(xié)議供貨），DN250-DN300 1.6（>1.6協(xié)議供貨） |
介質(zhì)溫度（℃） | 壓電式：-40～150，-40～260，-40～330；電容式： -40～400，-40～500（協(xié)議訂貨） |
本體材料 | 1Cr18Ni9Ti，（其它材料協(xié)議供貨） |
允許振動加速度 | 壓電式:0.2g 電容式:1.0～2.0g |
精確度 | ±1%R，±1.5%R；插入式：±2.5%R， |
范圍度 | 1：6～1：30 |
供電電壓 | 傳感器：DC +12V，DC +24V；變送器：DC +12V ，DC +24V；電池供電型：3.6V電池 |
輸出信號 | 方波脈沖（不包括電池供電型）：高電平≥5V，低電平≤1V；電流：4～20mA |
壓力損失系數(shù) | 符合JB/T9249標(biāo)準(zhǔn) Cd≤2.4 |
防爆標(biāo)志 | 本安型：ExdⅡia CT2-T5隔爆型：ExdⅡCT2-T5 |
防護(hù)等級 | 普通型IP65 潛水型 IP68 |
環(huán)境條件 | 溫度-20℃～55℃，相對濕度5%～90%，大氣壓力86～106kPa |
適用介質(zhì) | 氣體、液體、蒸汽 |
傳輸距離 | 三線制脈沖輸出型：≤300m，兩線制標(biāo)準(zhǔn)電流輸出型 （4～20mA） ≤1500m；負(fù)載電阻≤750Ω； RS485/HART≤1200m. |
五、天然氣流量計產(chǎn)品尺寸選型：
| 通徑 | 流量范圍㎡/h | |||||
AK-LUGB-25 | DN25 | 1~12（液體） | 10～100（氣體） |
| |||
AK-LUGB-32 | DN32 | 1.5~23（液體） | 15~150（氣體） | ||||
AK-LUGB-40 | DN40 | 2.4~32（液體） | 22.6~150（氣體） | ||||
AK-LUGB-50 | DN50 | 4~50（液體） | 35~350（氣體） | ||||
AK-LUGB-65 | DN65 | 6.3~184（液體） | 60～600（氣體） | ||||
AK-LUGB-80 | DN80 | 10~130（液體） | 90~900（氣體） | 注：1.蒸汽流量請查看表3 | |||
AK-LUGB-100 | DN100 | 20~200（液體） | 140~1400（氣體） | 2.DN250～DN600可按客戶要求訂貨 | |||
AK-LUGB-125 | DN125 | 31~310（液體） | 220～1450（氣體） | 3.DN300以上口徑推薦使用插入式渦街流量計可定制 | |||
AK-LUGB-150 | DN150 | 45~450（液體） | 300~3000（氣體） | ||||
AK-LUGB-200 | DN200 | 80~800（液體） | 550~5500（氣體） |
| |||
AK-LUGB-250 | DN250 | 150~1500（液體） | 880～8800（氣體） | ||||
AK-LUGB-300 | DN300 | 200~2000（液體） | 1300～13000（氣體） | ||||
AK-LUGB-300 | DN300 | 100~1500（液體） | 1560～15600（氣體） | ||||
AK-LUGB-400 | DN400 | 180~3000（液體） | 2750～27000（氣體） | ||||
AK-LUGB-500 | DN500 | 300~4500（液體） | 4300～43000（氣體） | ||||
AK-LUGB-600 | DN600 | 450~6500（液體） | 6100～61000（氣體） | ||||
AK-LUGB-800 | DN800 | 750~10000（液體） | 11000～110000（氣體） | ||||
AK-LUGB-1000 | DN1000 | 1200~1700（液體） | 17000～170000（氣體） | ||||
| 代號 | 功能1 | |||||
N | 無溫壓補(bǔ)償 | ||||||
Y | 有溫壓補(bǔ)償 | ||||||
| 代號 | 輸出型號 | |||||
F1 | 4-20mA輸出（二線制） | ||||||
F2 | 4-20mA輸出（三線制） | ||||||
F3 | RS485通訊接口 | ||||||
F4 | 頻率輸出 | ||||||
| 代號 | 被測介質(zhì) | |||||
J1 | 液體 | ||||||
J2 | 氣體 | ||||||
J3 | 蒸汽 | ||||||
| 代號 | 連接方式 | |||||
L1 | 法蘭卡裝式 | ||||||
L2 | 法蘭連接式 | ||||||
L3 | 插入式 | ||||||
代號 | 功能2 | ||||||
E1 | 1.0級 | ||||||
E2 | 1.5級 | ||||||
T1 | 常溫 | ||||||
T2 | 高溫 | ||||||
T3 | 蒸汽 | ||||||
P1 | 1.6MPa | ||||||
P2 | 2.5MPa | ||||||
P3 | 4.0MPa | ||||||
D1 | 內(nèi)部3.6V供電 | ||||||
D2 | DC24V供電 | ||||||
B1 | 不銹鋼 | ||||||
B2 | 碳鋼 | ||||||
渦街流量計（天然氣流量計）的基本原理是卡門渦街原理,即“渦街旋渦分離頻率與流速成正比"。變送器流通本體直徑與儀表的公稱口徑基本相同。如圖一所示,流通本體內(nèi)插入有一個近似為等腰三角形的柱體,柱體的軸線與被測介質(zhì)流動方向垂直,底面迎向流體。 當(dāng)被測介質(zhì)流過柱體時,在柱體兩側(cè)交替產(chǎn)生旋渦,旋渦不斷產(chǎn)生和分離,在柱體下游便形成了交錯排列的兩列旋渦即“渦街"。理論分析和實驗已證明,旋渦分離的頻率與柱側(cè)介質(zhì)流速成正比。
旋渦交錯分離,在柱體兩側(cè)及柱體后面的尾流中產(chǎn)生脈動的壓力,設(shè)在柱體內(nèi)部（或后面）的檢測探頭受到這種微小的脈動壓力的作用,使埋設(shè)在探頭內(nèi)的壓電晶體元件受到交變應(yīng)力而產(chǎn)生交變電荷信號。該信號經(jīng)放大器上的電荷變換、放大，濾波限幅和觸發(fā)整形處理后，輸出頻率與旋渦分離頻率相同的方波電壓脈沖信號。該信號再送到就地顯示儀，傳感器輸出的每一個脈沖將代表一定體積的被測流體。一段時間內(nèi)的輸出總脈沖數(shù),將代表這段時間內(nèi)流過傳感器的流體總體積。 傳感器輸出的電壓脈沖信號送到連于一體的就地顯示儀。就地顯示儀采用微功耗CPU，測量渦街傳感器輸出的頻率信號，根據(jù)設(shè)定的密度，渦街流量系數(shù)進(jìn)行流量運(yùn)算，現(xiàn)場液晶顯示瞬時流量和累計流量。六、天然氣流量計產(chǎn)品優(yōu)勢：蒸汽流量計 ▲不受溫度、壓力的影響，同時不易堵，不易卡，不易結(jié)垢，耐高溫、高壓。 ▲安全防爆，適用于惡劣環(huán)境。 ▲無可動部件、無空洞縫隙設(shè)計，產(chǎn)品無磨損、耐臟污，無需機(jī)械維修，使用壽命長。 ▲采用微功耗*，電池供電的現(xiàn)場顯示型流量計，可不斷電運(yùn)行兩年以上。 ▲穩(wěn)壓補(bǔ)償一體化設(shè)計。 ▲電流輸出均為電隔離型，具有良好的共模干擾抑制能力。 ▲同時顯示流量值與累計流量值，不必輪流切換。 ▲采用抗振探頭，有效消除外界振動影響。 ▲電路采用表面貼裝工藝，結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性高。 ▲采用分體式信號轉(zhuǎn)換器，電纜zui長10米。 ▲量程比寬達(dá)20:1。： 柏 ▲整體結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，動態(tài)測量范圍寬，壓力損失小。 ▲分體式渦街流量計采用不銹鋼材質(zhì)，可適用于腐蝕性介質(zhì)的測量。 ▲現(xiàn)場液晶顯示，脈沖、4-20mA輸出或485通訊，可與工業(yè)自動化系統(tǒng)連接。 渦街流量計產(chǎn)品應(yīng)用：渦街流量計廣泛適用于石油、化工、冶金、熱力、紡織、造紙等行業(yè)對過熱蒸汽、飽和蒸汽、壓縮空氣和一般氣體（氧氣、氮氣、氫氣、天然氣、煤氣等） 、水和液體（如：水、汽油、酒精、苯類等）的計量和控制. 七、天然氣流量計技術(shù)參數(shù)：
八、天然氣流量計產(chǎn)品選型：
安裝示意圖：
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例二：已知蒸汽壓力和溫度及工況流量時
測量介質(zhì)為過熱蒸汽，蒸汽溫度為320℃，壓力為1.5MPa（絕壓）,流量范圍為3t/h～25t/h, 試 確定流量計口徑。
步驟一：計算蒸汽的等效空氣參比條件下的體積流量范圍，經(jīng)查附表（二）,該狀態(tài)下蒸汽的密度為:5.665Kg/m3,由公式（8） :
765（m3/h）
6379（m3/h）
步驟二：根據(jù)等效參比流量范圍765-6379m3/h，查表（二），比較適合該流量范圍為DN200口徑。
天然氣流量計安裝示意圖：
：李萍
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