在石油天然氣工業中,天然氣計量大量使用過的計量儀表有氣體渦輪流量計、渦街流量計、孔板流量計和旋進旋渦流量計等。這幾種流量計的優缺點列表如下。

由以上比較可以看出,旋進旋渦流量計有著結構簡單、安裝維修方便、壓力損失小、適用性強等優點。但是以往在油田內部所使用的旋進旋渦流量計都是不帶溫壓補 償的,據使用單位反映,這樣不但增加了用戶的工作量,也增大了人為計算所帶來的各種誤差。因此各用戶單位就給我們設計人員提出了這一問題,并希望我們能夠 選用更為*的儀表。

新型旋進旋渦流量計的結構

新型旋進旋渦流量計由以下4部分組成。

1)傳感器組件:包括旋渦發生體、旋渦檢測組件、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)、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)。

新型旋進旋渦流量計的工作原理

當沿著軸向流動的流體進入流量傳感器入口時,葉片強迫流體進行旋轉運動,于是在旋渦發生體中心產生旋渦流。旋渦流在文丘里管中旋進,到達收縮段突然節流使 旋渦流加速,當旋渦流進入擴散段后,因回流的作用強迫進行旋進式二次旋轉。此時旋渦流的旋轉頻率與介質流速成正比。壓電傳感器檢測的微弱電荷信號經前置放 大器放大、濾波、整形后變成頻率與流速成正比的脈沖信號,后送積算儀進行計數處理。

溫壓補償積算儀由壓力、溫度檢測模擬通道和流量檢測數字通道以及微處理單元組成,并配有外輸信號接口,輸出各種信號,其原理如圖2所示。微處理器按照氣態方程進行溫壓補償,并自動進行壓縮因子修正。氣態方程如下:

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

式中:vn———標準狀態下的體積量,m3;

vg———未經修正的體積量,m3;

pg———流量計壓力檢測點處的表壓,kpa;

pa———當地大氣壓,kpa;

tg———介質的溫度,k;

t———被測介質的攝氏溫度,℃;

pn———標準狀態的壓力,101·325kpa;

tn———標準狀態的溫度,293·15k;

zn———標準狀態下的壓縮因子;

zg———工作狀態下的壓縮因子。

主要特點

1)可檢測介質的溫度與壓力并對流量進行自動補償和壓縮因子自動修正,可直接檢測氣體的標準體積流量,精度可達±1%;

2)采用高性能微處理器,軟件功能強大,性能*;

3)采用微功耗*,憑內、外電源均可工作;

4)無機械可動部件,不易腐蝕,可靠度高,穩定性好,維修量少;

5)分別采用兩塊lcd顯示標準累積量、標準瞬時流量、溫度、壓力,顯示清晰直觀,讀數方便;

6)量程比寬,可達1∶12以上,國外一些產品的量程比可達1∶25;

7)流體密度、粘度變化對流量系數影響較小;

8)可采用rs-485接口與上位機聯網;也可通過rs-485接口與modem配套,利用電hua網絡構成自動讀表與管理系統;

9)雙探頭結構采用雙壓電晶體傳感技術和電路處理技術,可有效抑制回壓波動和管道振動對儀表的影響。

4 系統接線與安裝

系統接線圖

流量計有脈沖信號輸出和4~20 ma標準模擬信號輸出,而且還可采用接口與上位機聯網。

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

2)采用rs-485接口,可以直接與上位機或二次儀表聯網,遠傳顯示介質的溫度、壓力以及經溫度、壓力補償后瞬時的標準體積流量和累積量,傳輸距離≤1200 m。每臺上位機可帶64臺流量計。流量計與二次儀表接線。

3)4~20 ma標準模擬信號:與標準體積流量成正比,4 ma對應標準體積流量為0,20 ma對應大標準體積流量,流量計與用戶設備之間連接方式可以采用二線制或三線制。

流量計安裝

為了便于維修,不影響流體正常輸送,必須設置旁路,且流量計安裝要保證前直管段≥5d,后直管段≥1d。當流量計安裝在分支管線,且安裝位置與匯集管較近 時,或氣體內含有大顆粒或較長纖維雜物時,必須安裝過濾器。在流量計可以垂直安裝或任意角度傾斜安裝。在流量計安裝使用過程中還應注意以下幾個方面問題。

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

2)流量計周圍不能有強的外磁場干擾及強烈的機械振動;

3)流量計輸出電纜應采用屏蔽電纜;

4)流量計需可靠接地,但不得與強電系統地線共用;

5)不得隨意打開流量或任意擰動各個引線接口和溫壓傳感器接口;

6)依著旋進旋渦智能流量計管道流向,流量積算儀的方向可順時針轉動0~180°,轉動時不要松動防爆軟管,也不能向拉緊防爆管的方向轉動。