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气体流量计技术说明
2022-5-19
来源:华德林
点击数:  2026        作者:华德林
  • 1基本介绍

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    热式气体质量流量计采用热扩散原理,热扩散技术是一种在苛刻条件下性能优良、可靠性高的技术。其典型传感元件包括两个热电阻(铂RTD),一个是速度传感器,一个是自动补偿气体温度变化的温度传感器。当两个RTD被置于介质中时,其中速度传感器被加热到环境温度以上的一个恒定的温度,另一个温度传感器用于感应介质温度。流经速度传感器的气体质量流量是通过传感元件的热传递量来计算的。气体流速增加,介质带走的热量增多。使传感器温度随之降低。为了保持温度的恒定,则必须增加通过传感器的工作电流,此增加的部分电流大小与介质的流速成正比。

    2校准和雷诺特性

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        随着现代工业的飞速发展,蒸汽、氮气、二氧化碳、氢气等气体的测量对于气体流量计的测量精度要求不断增加,因此气体流量计的校准要求也不断提高。然而采用这些气体进行大规模校准的设施并不多,因此采用另一种流体进行校准几乎是唯一的选择,且在许多情况下是一种合理的、可替代的选择。

      在不同条件下的校准 :如果流动条件可以估算出来,那么就可以在与操作条件不同的条件下对气体流量计进行校准,估算流动条件所采用的参数通常为关于该气体流量计入口直径的雷诺数。首先,将操作条件范围转换为雷诺数范围。其次,所选定的校准设备要符合所规定的雷诺数范围。然后,在不同的压力条件下或采用不同的气体进行校准。

    雷诺特性:在一定精度等级范围内,标准差压气体流量计的雷诺特性是众所周知的。同样,某些种类的涡轮气体流量计的特性也是已知的。在某些情况下,有必要在进行最终校准之前先进行几次测试以鉴定该气体流量计的运行情况是否符合雷诺定标系数。将来,还需要做一些工作来鉴定涡流挡板气体流量计的性能,并确定高压气体情况下超声波气体流量计和互补式气体流量计的性能。

    3润滑和日常维护

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      在日常的工作中我们需要对气体流量计进行有效的润滑,因为润滑是一项非常重要的维护工作,它不仅可以提高仪表中轴承结构的耐磨性能和耐腐蚀性能,而且可以对轴承中积累的脏物进行一定程度的清洗,从而有效的保持仪表所具有的优良性能。当仪表在加油构成中需要配置相应的加油装置系统,同时还要提供相应的专用润滑油型号,从而根据不同流量计的工程通径来配备相应型号的加油装置。如我们在对小型油泵进行流量计量的时候,我们需要更具使用情况,对它每年需要加油在5-10次,并且每次最好使用加油杯进行加油。在对中性油泵惊醒加油时,不仅要使用加油杯进行加油,而且每年的加油次数要保证在10-15次。在整个的加油过程中我们必须要保证流量计按照定量定时的加油,并且为了避免影响流量计的计量精度我们对流量计的加油量不可以过多或者过少。一般流量计在出厂时都应经做好了相应的润滑和系数标定装置,从而有效的提高了它的使用寿命和计量精度。

    4流体力学

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        气体流量计中的流体力学是力学的一个重要分支,流体力学是研究流体平衡和运动规律的一门科学,最初来源于水动力学和空气动力学。液体或气体在外界各种力的作用下,流体本身的液体或静止状态或运动状态,流体与流体之间的相对运动状态以及流体和固体界壁间有相对运动时的相互作用和流动的规律。流体力学既包含自然科学的基础理论,又包括工程技术科学方面的应用,工程流体力学的研究方法可以分为现场观测、实验室模拟、理论分析和数值计算四个方面,四个方面是有机统一的整体。随着科学技术的不断进步,应用计算机技术的普及以及流体力学各种计算方法的建立,使流体力学迅速发展,基础理论与工程应用相辅相成,反过来更好的促进了科技的发展。气体流量计是基于工程流体力学的范畴,研究在工业现场环境下,液体在管路中流动时的流速分布情况,进而实现气体流量计的在线标定,完成量值传递,更好的指导工农业生产。

    5W型体积修正仪

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    气体流量计采用的工作电源主要包括内电源和外电源两种,内电源主要包括屏幕实时的显示电池容量的百分比,从而可以有效的提高用户更换电池,其中的外电源采用的是8-24V的直流电源,当其接入外电源的时候,它的内电源可以自动的切换,并且整机可以由外电源供电工作,并且根据外电源采用DC-DC管理模式来进行。

        高精度气体流量计中的工况脉冲信号输出主要是依靠外电源供电工作,它可通过关闭脉冲输出,直接将其经线性化修正处理后放大输出,但是其和标准瞬时流量成正比的频率信号等来进行信号格式的设定。其中4-20mA的标准模拟信号主要是采用光电隔离标准电流模块,它的线性对应了标准的体积流量,测量范围可以通过标况流量的上下限来进行设定。

        W型体积流量计算仪主要由脉冲信号串的方式来进行输出,当电平输出在常态时时低电平的时候,则它OC门的输出在常态的时候变成为断开的状态,该状态适于IC卡控制器的配套使用。

    6耐压强度等级

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     在我们现在工业生产中,当和介质流直接接触的高精度气体流量计所选用的轴承与机械式的驱动装置必须要采取相应的防护措施,以免气流中的气体杂质进入流量计中,当该流量计中的组成内部元件材料选用时,我们必须要选择合适几何尺寸和材质,用来防止被测介质的腐蚀性能。当满足了上面的几点要求后,我们可以通过相应的目测来进行评定,在必要的时候我们也可以通过仪器来进行检测。对于流量计的耐压强度在其出厂前必须要保证它的承压部件按照有关的标准来进行强度试压,并且必须要生产厂家提供有效的合格证明,生产厂家在应用中需要提供组装好的气体流累计时,应该按照相关的标准来进行泄露合格证书,只有保证了流量计的各项指标的安全,才可以进行出厂,投产运行。

    7现场校验方法

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    当在气体流量计叶轮的地方装上脉冲发讯器的时候,我们要提供检测叶轮上叶片是否有缺损的可能性,在此可以通过观察涡轮叶轮脉冲发生器的输出脉冲曲线和输出脉冲与连到叶轮轴从动轮上的脉冲发讯器的输出脉冲进行比较,来确定叶轮的叶片是否有缺失的现象发生。 当气体流量计中的叶轮叶片和指示器中的传动轮中的任何位置触动脉冲发讯器或者指示器上的脉冲发讯器相结合的时候,我们首先要确定传动轮系中的完整性。对于指示器中的低频脉冲和任何位置产生的高频脉冲之间是和流量无关的常数,对于附加在气体流量计上的某些体积转换装置也需要指介质流动条件下的体积,对转换装置上记录的体积也应该和在同一时间的周期内通过机械计数器所计量的体积相同。

    8分类介绍

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        按物理量可分为位移、力、速度、温度、流量、气体成份等气体流量计;按工作原理可分为应变式、压电式、压阻式、电感式、电容式、光电式、电阻、电容、电感、电压、霍尔、光电、光栅、热电偶等气体流量计;按输出信号的性质可分为:输出为开关量(“1”和"0”或“开”和“关”)的开关型气体流量计;输出为模拟型气体流量计;输出为脉冲或代码的数字型气体流量计;按转换能量的方式分:能量转换型:如:压电式、热电偶、光电式传感器等;能量控制型:如:电阻式、电感式、霍尔式等传感器以及热敏电阻、光敏电阻湿敏电阻等;按工作机理分类,按照工作机理可分为:结构型:如:电感式、电容式传感器等;物性型:如:压电式、光电式、各种半导体式传感器等;按输出信号形式分类,按输出信号的形式可分为:模拟式:传感器输出为模拟电压量;数字式:传感器输出为数字量,如:编码器式传感器。气体流量计测量被测流体工作状态下的体积流量,测量原理中不涉及流体的温度、压力、密度和粘度的影响,应用广泛。

    9在线实流校准要求

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     对于高精度气体流量计的限流器在现场的安装中,当有足够的压力可以利用的时候,我们需要在流量计管线的下游处安装一台临界的流孔板,为了避免该流量计在工业的计量中受到超高速介质气流的冲击,我们必须要有效的限制它的尺寸,且必须要保证它的实际六度必须要接近流量计的最大而定速度的1.2倍。我们在安装气体流量计和测量管路的时候要尽力减少管路安装时候产生的各种应力,并且为了防止液体的积聚,我们需要在有液体的地方采取相应的措施,需要我们特别注意的是,坚决不可以在靠近气体流量计的地方进行焊接,这样可以有效的防止损坏流及内部的构件。除此之外,当其在工业的计量的安装前,对于重要的计量回路,我们需要配备相适应的计量旁通,并且要可以对旁通装置进行检漏。

      对于该气体流量计的实验校准接口处的安装也有严格的要求,尤其是在重要计量场合或者用户有严格的要求的时候,我们为了在线校准,可以预留在线实流校准接口,并且对于它的在线校准表必须安装在该流量计的下游,并留下适宜的空间来。

    10工作电源和信号输出

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    高精度气体流量计运用的电气性能,采用的工作电源主要包括内电源和外电源,内电源主要由3.6V直流锂电池组成,在它的屏幕上可以实时的显示电池容量的百分比,不且可以很好的提示用户何时更换电池。对于其中的内电源采用的是8-24V直流电源,当和外电源配合的时候,其整机会由外电源供电工作,并且采用管理模式。我们选用的内电源采用的锂电池可以连续使用6年以上。

        对于高精度气体流量计可以实现多种输出信号,其中包括流量信号,温度信号和压力信号,流量信号是流量发出的脉冲信号,温度信号则是由温度传感器输出的阻值信号,而压力信号则是由压力传感器输出的电压信号,它同时还具有多种输出功能,其中的工况脉冲信号输出采用的是三线制供电,主要依靠外电源供电工作,它输出的信号格式主要是关断脉冲输出,然后将检测的工况脉冲信号放大输出,再将经线性化修正处理后放大输出,输出和标准瞬时流量成正比的频率信号等。

    11流量校准条件

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     对于高精度气体流量计的计量要求主要为实流校准标准装置,和它辅助的测量仪表必须具有有效的检定证书,校准的装置具有的不确定度应该不大于被校流量计允许误差的二分之一。对于该流量计的严密性能,在校准前,我们应该将被校准的流量计安装在校准装置上来进行严密性的实验,之后通过实验介质天然气和空气等气体进行实验,对于实验压力应该为最高校准压力并且要小于被校准流量计的最大工作压力,在实验压力压力下最少要稳定在15分钟内,并且要检查它是否存在泄漏,是否合格。

        对于校准的介质,我们要根据实际的情况,对实流校准的流体我们应该采用天然气或者其它的气体,并且要保证流体可以自由的流动并且没有凝液,油污和粉尘等组分,并且要保证它们基本的稳定,对于校准时的雷诺数范围也要根据实际使用时的雷诺数范围的相近性来确认。

    12结构尺寸

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        气体流量计是机加工而成几何精度很高的90°弯头。它是弯管流量计的核心部件。弯管传感器的内径d、曲率半径r、弧长l决定了弯管传感器的几何结构尺寸。而采用数控机床加工的弯管传感器,均可保证各项几何结构尺寸的高精度,流量计准确度等级也提高到1?0级,这为弯管流量计的批量投产、几何检定(干校)提供了坚实的基础。

    13 安装方式

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        插入式安装:气体流量计可在线安装、在线维护。气体流量计的安装过程是首先在管道外壁上焊接带有外螺纹的底座,在底座上安装1 寸不锈钢球阀,而后用专用工具将管道打直径为22mm的孔,打孔完毕后卸下专用工具,最后将气体流量计安装在阀门上并将气体流量计插入到管内中心(气体流量计的插入位置出厂时已确定)。插入式气体流量计传感器适用管道直径:DN80~6000mm。

        管段式安装:管段式气体流量计出厂时已配备和现场管道内径相同的工艺管道。与现场管道的连接方式为法兰连接或螺纹连接。法兰标准符合国标GB/T9119-2000。管段式气体流量计适用管道直径:DN15~2000mm。

    14大流量介中的计量

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    涡轮式气体流量计在近几年被被大量应用在大流量的气体的计量中,尤其是天然气流量的计量,它的量程比相当的宽,可以达到1:20,或者更宽,其还采用一体化两级整流器,故而对直管段的要求较低,同时我们采用特殊的反推结构和特殊的密封结构设计,从而有效的保证了轴承的长期运转和流量计运行的可靠性能。同时由于它独特的自润滑轴承和不锈钢加油轴承的采用,可以有效的满足不同用户的需求,它的表体长度在3DN,从而使得它的整机性能达到了国际先进水平。

        涡轮式气体流量计具有高对比度的液晶显示器,可以很好的显示标准累积流量体积流量和工况体积流量,对于介质温度和压力值等都有详细的标记和代表,同时它还具有实时的数据存储功能,有效的更换电池和突然掉电而引起的数据丢失,从而实现了在停电状态下,它的内部参数也可以永久的保存。在它的电路安装中,还采用特殊的表贴安装工艺,具有结构紧凑、抗干扰能力强的特点,并且它可以对浮点和仪表系数自动修正,从而有效的保证了它的故障自诊断和报警功能。

    发展历史

    流量计(英文:flowmeter)

    17世纪托里拆利奠定差压式流量计的理论基础,这是流量测量的里程碑。流量测量的发展可追溯到古代的水利工程和城市供水系统。古罗马凯撒时代已采用孔板测量居民的饮用水水量。公元前1000年左右古埃及用堰法测量尼罗河的流量。我国著名的都江堰水利工程应用宝瓶口的水位观测水量大小等等。如堰、示踪法、皮托管文丘里管、容积、涡轮及靶式流量计等。自那以后,18、19世纪流量测量的许多类型仪表的雏形开始形成,如堰、示踪法、皮托管、文丘里管、容积、涡轮及厦门华世通靶式流量计等。20世纪由于过程工业、能量计量、城市公用事业对流量测量的需求急剧增长,才促使仪表迅速发展,微电子技术和计算机技术的飞跃发展极大地推动仪表更新换代,新型流量计如雨后春笋般涌现出来。至今,据称已有上百种流量计投向市场,现场使用中许多棘手的难题可望获得解决。

    我国开展近代流量测量技术的工作比较晚,早期所需的流量仪表均从国外进口。

    流量测量是研究物质量变的科学,质量互变规律是事物联系发展的基本规律,因此其测量对象已不限于传统意义上的管道液体,凡需掌握量变的地方都有流量测量的问题。流量和压力、温度并列为三大检测参数。对于一定的流体,只要知道这三个参数就可计算其具有的能量,在能量转换的测量中必须检测此三个参数。能量转换是一切生产过程和科学实验的基础,因此流量和压力、温度仪表一样得到最广泛的应用

    产品特点

    热式气体质量流量计既可进行气体流量计量工作,也可用于过程控制领域。HKTMF型引进美国先进技术生产,无须温压补偿,直接测出流体的质量流量。它的突出特点是:没有可动部件;压力损失小;量程比宽;精度高;可靠性高;安装简单,操作方便。可以在所有领域全面替代孔板和差压式流量计。 特别是计量精确,不受压力及环境温度变化的影响,属更新换代产品。从而克服了第一代机械涡轮式流量计易磨损,涡轮停转或滞转及计量精度差(尤其是医院集中供氧总表与分表计量不吻合)等致命缺欠,受到客户的一致好评。

    结构简单,传感器内空无一物,无附加阻力损失坚固耐用抗磨损、可长周期保持足够高的测量精度,结合智能型二次仪表使用,弯管流量计完全可以用来作为计量考核仪表使用重现精度高,这个特点特别适用于过程流量和控制流量的测量焊接式安装方式,保证弯管传感器长周期、无泄露安全运行对直管段要求低,十分方便在狭小的装置内使用,适应性强配合不同的弯管材质和合适的几何尺寸,弯管流量计可以适应制碱系统绝大多数工艺介质和工艺条件的流量测量。

    15技术参数

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    ●测量范围:(0.05~80)Nm/s(标准状态为20℃,101.33KPa)

    ●测量介质:除乙炔气外的洁净气体

    ●温度范围:环境温度:-40℃~+60℃

    介质温度:-10℃~+200℃

    ●准 确 度:±1%的读数;±0.5%满量程

    ●重 复 性:±0.5%的满量程

    ●输 出:瞬时流量 4-20mA DC 最大负载600Ω,RS232,RS485

    ●响应速度:小于1S

    ●供电电压:24VDC±10%

    ●机械连接:3/4 NPT不锈钢紧固件

    ●探杆长度:800mm(此长度为标准长度,特殊请声明)

    ●探杆直径:18mm

    ●直管段长度:无严格要求

    ●压力损失:可以忽略

    ●工作压力:1.6MPa

    ●现场显示:(LED)上排为瞬时流量每行4个字符,下排为累积流量每行8个字符,可以按英制或公制单位显示流量、累积流量。

    ●数据保护: 累计量保存在EEROM内,(断电可保存百年)

    ●传感器及管线表体材料:304L不锈钢;316L不锈钢(可选哈氏合金C)

    ●防护等级:IP65;IP67

    ●变送单元:选择防爆封装。

    16产品类型

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    靶式

    靶式流量计:于六十年代开始应用于工业流量测量,可测量:气体、液体、蒸汽的流量计量,主要用于解决高粘度、低雷诺数流体的流量测量,先后经历了气动表和电动表两大发展阶段,SST和SBL这两种智能靶式流量计是在原有应变片式靶式流量计测量原理的基础上 ,采用了最新芯片Ⅱ级电容力式传感器作为测量和敏感传递元件,同时利用了现代数字智能处理技术而研制的一种新式流量计量仪表。

    涡街型

    涡街流量计:主要用于工业管道介质流体的流量测量,如气体、液体、蒸气等多种介质。其特点是压力损失小,量程范围大,精度高,在测量工况体积流量时几乎不受流体密度、压力、温度、粘度等参数的影响。无可动机械零件,因此可靠性高,维护量小。仪表参数能长期稳定。本仪表采用压电应力式传感器,可靠性高,可在-20℃~+250℃的工作温度范围内工作。有模拟标准信号,也有数字脉冲信号输出,容易与计算机等数字系统配套使用,是一种比较先进、理想的流量仪表。

    V锥型

    V锥流量计:V锥流量计由于其结构简单、牢固、易复制、通用性强、价格较低廉等特点,广泛应用于石油化工、天然气等领域。本产品克服了标准孔板、文丘里管、喷嘴等节流装置,诸如易磨损、压损大、范围度(量程比)小、现场安装条件高、要求直管段过长等自身缺陷,它可以在很宽的雷诺数范围内对各种流体的流量进行精确测量。 STV系列V锥流量计与普通差压式流量计比较,具有精确度高、长期精度稳定、重复性好,受安装条件局限小、耐磨损、测量范围度宽、适合脏污介质、压力损失小、使用寿命长等特点。可以广泛应用于各种领域,适合测量水、油、多种液体、蒸汽、空气、天然气、煤气、石油气、有机气体、油渣等。

    孔板型

    一体化孔板流量计:是将标准孔板与多参数差压变送器(或差压变送器、温度变送器及压变送器)配套组成的高量程比差压流量装置,可测量气体、蒸汽、液体及天然气的流量,广泛应用于石油、化工、冶金、电力、供热、供水等领域的过程控制和测量。

    威力巴型

    威力巴流量计:适用于气体、液体和蒸汽的高精度流量测量。威力巴是一种差压式、速率平均式流量传感器,通过传感器在流体中所产生的差压进行流量测量。威力巴反映流体真实的流速,其精度达到± 1.0%,重复性达± 0.1%。威力巴的突出优点是:输出一个非常稳定、无脉动的差压信号

    威力巴的低压孔实现本质防堵一般情况下,灰尘、沙子和颗粒在涡街力的作用下,集中在探头的后部。这就是为什么秋天的树叶总是集中在背风的房子后面的原因。其它的探头由于低压取压孔取在探头尾部真空区,在涡街力的作用下,探头的低压取压孔很快地被涡流带来的杂质堵死。威力巴的独特设计,使低压取压孔位于探头侧后两边,流体分离点和尾迹区的前部。这种设计从本质上防止了堵塞并且能产生一个非常稳定的低压信号。

    17具体参数

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    根据双纽线原理,出现了增压器、内燃机等专用空气流量计,尤其是HOMKOM空气流量计,双纽线流量计最大的优点有三,一个就是无负载,没有节流阻件,测量更准确;第二,传感器是安装在进风口,法兰或卡箍连接方式,安装方便;第三,此流量计为质量流量计,输出是质量流量值,更直观。

    校准

    对蒸汽、氮气、二氧化碳、氢气等测量的 气体流量计的校准要求在不断增加。由于采用这些气体进行大规模校准的设施并不多,因此采用另一种流体进行校准几乎是唯一的选择,且在许多情况下是一种合理的、可替代的选择。如果流动条件可以估算出来,那么就可以在与操作条件不同的条件下对气体流量计进行校准,估算流动条件所采用的参数通常为关于该气体流量计入口直径的雷诺数。  首先,将操作条件范围转换为雷诺数范围。其次,所选定的校准设备要符合所规定的雷诺数范围。然后,在不同的压力条件下或采用不同的气体进行校准。在一定精度等级范围内,标准差压气体流量计的雷诺特性是众所周知的。同样,靶式流量计的特性也是已知的。 在某些情况下,有必要在进行最终校准之前先进行几次测试以鉴定该气体流量计的运行情况是否符合雷诺定标系数。将来,还需要做一些工作来鉴定靶式流量计的性能,并确定高压气体情况下靶式流量计和HKC质量流量计流量计的性能。年检校准的基本要求校准应满足的基本要求如下:

  • 环境条件校准如在检定(校准)室进行,则环境条件应满足实验室要求的温度、湿度等规定。校准如在现场进行,则环境条件以能满足仪表现场使用的条件为准。

  • 仪器作为校准用的标准仪器其误差限应是被校表误差限的1/3~1/10。

  • 人员校准虽不同于检定,但进行校准的人员也应经有效的考核,并取得相应的合格证书,只有持证人员方呆出具校准证书和校准报告,也只有这种证书和报告才认为是有效的。

  • 校准可以找地方计量所或者第三方校准单位,如上海计量测试,广东省计量科学研究院等非营利性机构,都必须得有国家办法的CNAS计量资质

    产品优势

    (1)气体涡轮流量计能够检测介质的温度与压力,井随之进行自动补偿和压缩因子自动修正。它还可直接检测气体的标准体积或饱和蒸汽的质量流量。

    (2)气体涡轮流量计采用先进的微机技术与高性能的集成芯片,利用先进的微功耗高新技术,整机功耗低。该流量计既可凭内电池长期供电运行,又可由外电源供电运行。

    (3)流量计采用LCD显示,清晰直观,读数方便。带有脉冲信号输出,也可根据用户需要输出4~20MA的标准模拟信号。

    (4)采用RS485接口与上位机联网。每台上位机可带64台流量计,且只须两根通讯线。安装费用低,便于用户集中管理。

    因此从油田现场的使用来看,气体涡轮流量计其性能稳定,维护量小。利用旋进旋涡气体流量计所测得的数据,能够及日口分析和研究单元区块的油井产量变化,做到有的放矢的进行管理和施工。

    应用

    气体涡轮流量计的基本原理当沿着轴向流动的流体进入流量传感器入时,叶片强迫流体进行旋转运动,于是在旋涡蔓生体中心产生旋涡流。旋涡流在文丘利管中旋进,到达收缩段突然节流使旋涡流加速。 当沿着轴向流动的流体进入流量传感器入时。当旋涡流进入扩散段后,因回流的作用强迫进行旋进式二次旋转。此时,旋涡流的旋转频率与介质流速成正比,并为线性。压电传感器检测的微弱电荷信号经前置放大器放大、滤波、整形后变成频率与流速成正比的脉冲信号,最后送积算仪进行计数处理。

    流量积算仪由温度和压力检测模拟通道以及微处理单元组成,并配有外输信号接口,输出各种信号。流量计中的微处理器可根据检测到的介质温度值查得介质密度和压力,完成介质的体积流量和质量流量的检测。流量计中的微处理器可按照气态方程进行温压补偿,并自动进行压缩因子修正。

    工作原理

    在蒸汽流体中设置三角柱型旋涡发生体,则从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡,这种旋涡称为卡门旋涡,旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列。气体涡轮流量计便是依据卡门旋涡原理进行封闭管道流体流量测量的新型流量计。因其具有良好的介质适应能力,无需温度压力补偿即可直接测量蒸汽、空气、气体、水、液体的工况体积流量,配备温度、压力传感器可测量标况体积流量和质量流量,是节流式流量计的理想替代产品。

    为提高气体流量计的耐高温及抗振动性能,我公司新近开发出了气体涡轮流量计芯片Ⅱ级传感器,因其独特的结构和选材使该传感器可在高温(350℃)、强振动(≤1g)的恶劣工况下使用。在实际应用中,往往最大流量远低于仪表的上限值,随着负荷的变化,最小流量又往往会低于仪表的下限值,仪表并非工作在它的最佳工作段,为了解决这一问题,通常采用在测量处缩径提高测量处的流速,并选用较小口径的仪表以利于仪表的测量,但是这种变径方式必须在变径管与仪表间有长度为15D以上的直管段进行整流,使加工、安装都不方便。我公司研制的纵断面形状为圆弧的LGZ变径整流器,具有整流、提高流速及改变流速分布多重作用,其结构尺寸小,仅为工艺管内径的1/3,与涡街流量计作成一体,不仅不需要另外附加一段直管段,还可以降低对工艺管直管段的要求,安装非常方便。为了使用方便,电池供电的就地显示型气体流量计采用微功耗高新技术,采用锂电池供电可不间断运行一年以上,节省了电缆和显示仪表的采购安装费用,可就地显示瞬时流量、累积流量等。温度补偿一体型气体流量计还带有温度传感器,可以直接测量出饱和蒸汽的温度并计算出压力,从而显示饱和蒸汽的质量流量。气体流量计带有温度、压力传感器,用于气体流量测量可直接测量出气体介质的温度和压力,从而显示气体的标况体积流量。

    18安装重点

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    气体流量计的选型安装要重点考虑的问题:  1、液化气体流量计是一种速度式流量计,漩涡分离的稳定性受流速影响,故它对直管段有一定的要求,一般是前10D、后5D;  2、测量液体时,上限流速受压损和气蚀现象限制,一般是0.5~8m/s;  3、测量气体时,上限流速受介质可压缩性变化的限制,下限流速受雷诺数和传感器灵敏度的限制,蒸汽是8~25m/s;  4、应力式液化气体流量计对振动较为敏感,故在振动较大的管道安装流量计时,管道要有一定的减震措施;  5、应力式液化气体流量计采用压电晶体作为检测传感器,故其受温度的限制,一般为-40~+300℃。

    19安装要求

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    1.前后直管段长度。保证进口直管道≥20×DN;出口直管道≥5×DN。  2.安装位置。保证流动方向与仪表壳箭头方向一致。同时保证安装垂直。  3.插入深度。管子部分沿其长度,配有刻度尺。安装传感器时,刻度尺是很重要的。要使调整接头的顶部对准刻度尺上的值,而这个值等于以下的计算值:  ·当管径﹤DN?100(4″)时:(0.3×A)+B+C+2mm  ·当管径≥DN?100(4″)时:(0.2×A)+B+C+3mm

    20注意事项

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    根据这种仪表的原理、性能,结合我们的使用经验及测试情况下面几个方面值得注意:

    1.当仪表的工作条件变换时(如变更介质、环境温度大幅度变化等),对仪表的零位应重新加以调整。同时,仪表的导管必须水平安装,要用水平仪校准。否则将增大工作条件变化对零位漂移的影响。机架更不可有震动或摇摆等情况故不宜在船舶上使用。

    2.对相当于0—100kg/cm2压力、0~7标升/小时流量(空气)范围内的大量测试数据进行关联运算,用最小二乘法原理求直线回归方程,其相关系数λ值均在0.999~0.9999范围内,证明仪表具有良好的线性度。但线性度与量程大小有着流量越大,非线性越严重,所以一般把量程限定在0~4标升/时(空气)以内,以确保良好的线性度。为了能测量大流量而又保证线性度,可采用分流原理来扩展仪表的量程。如采取旁路管、文丘利管、孔板等配合使用,量程可分别扩大到每小时几十、几百、几千标升,直至几万标立方。

    3.虽然真实气体的比热随压力的不同而有变化甚至某些气体的变动幅度还比较大(见表1),但仪表的测量精度仍能保持桂一定范围内(见表2)。

    4.导管材质的选择,除了考虑耐腐蚀性以外,以选用导热性能较好的材料为佳。以测目氮气为例,同样在0—100kg/cm2压力及0~7标升/小时流量的范围内测试,用镍管的测量精度为2~2.5%而用不锈钢的则为3~4%(镍的导热系数约为不锈钢的三倍)。

    5.由于气体流量计必须在气体比热相对稳定的情况下才能进行正常工作所以凡是气体成分不稳定、气体中央带雾沫以及工作条件逼近气体的液化临界区等情况由于比热值很不稳定,均不宜使用这种仪表。如乙烯液化的临界点是50 kg/cm2、9.9℃,在测试时发现压力超过30 kg/cm2时,仪表读数就开始失稳了。

    6.若改换了一种气体介质,最好重新进行标定。在仪表的说明书里,常介绍不重新标定,而仅根据两种气体的比热来换算未经标定的气体流量虽简单方便,但会造成较大的误差,尤其是在高压下工作时,我们发现仪表的灵敏度并不完全与比热成正比关表,更以重新标定为妥。

    7.本仪表在使用前必须先开机预热,在未充分预热前,仪表上作不稳定。比较好的机型,其开机预热时间在两小时以内。

    8.在使用过程中,当气体流量突然改变时,须通过热量的传送,管内温度重新分布,所以输出讯号的重新稳定需要一定的时间。为了能减小这种滞后现象,制造厂常在仪表的电气线路中加设微分网络,以使输出讯号快速反应。这在与其他仪表配合作流量自控时尤为必要。

    21正确选择

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    首先要对各式流量计的优点和缺点有充分认识,其次要对介质的物理性质和化学性质有充分认识,再次对安装现场的工艺条件和环境有充分认识,,最后还要知道用户对流量计测量精度要求,考虑介质流量是不是满足流量计的流量范围要求,安装现场是不是满足流量计的现场安装要求。还要考虑有那些情况和因素会影响流量计的计量。总结有 1.要重视产品选型2.要有好的产品3.要正确安装4.要注意日常维护5.要定期送检。

    选型表

    正确的选用涡轮流量计是保证用好涡轮流量计的前提条件,需要考虑重要因素:通径(DN)、安装方式、介质温度、输出信号、介质种类。

    型号 说明
    HKT 标准涡轮流量计
    安装方式 2 法兰卡,装式
    3 法兰连接,式
    4 管道,对焊,式
    5 螺纹连接,式
    6 卡箍连接
    7 固定插入式
    8 球阀插入式
    测量介质 2 液体
    3 气体
    4 蒸汽
    公称通径 -X 流量计公称通径用2-4位,阿拉伯数字,表示,例如:DN200用200表示
    输出信号 -2 脉冲频率,信号无显示
    -3 脉冲频率信号带显示
    -4 电池供电带显示
    -5 两线制4~20mA信号无显示
    -6 两线制4~20mA信号带显示
    -7 两线制4~20mA信号带,hart,通讯
    -8 三线制4~20mA信号带显示
    -9 三线制4~20mA信号带RS485通讯
    温度规格 2 -50~50℃(仅电容式)
    3 -20~50℃
    4 50~250℃
    5 50~320℃
    6 50~500℃(仅电容式)
    压力规格 2 1,6MPa
    3 2,5MPa
    4 4,0MPa
    5 更高压力(最高32MPa)
    补偿类型 -P 一体化压力补偿
    -T 一体化温度补偿
    -PT 一体化温压补偿
    特殊类型 F 分体式
    Q 潜水型
    S 缩径,型
    N 耐腐蚀型
    G 隔爆型
    B 本案防爆型

    口径范围

    仪表口径 (mm) 液体 气体和蒸汽
    测量范围,(m/h) 输出频率范围,(Hz) 测量范围,(m/h) 输出频率范围,(Hz)
    15 0.3-6 36-446 2.4-36 260-1600
    20 0.6-40 32-396 4-50 230-1360
    25 1,2~16 25~336 8,8~55 190~1140
    32 1.5-20 16-286 10-160 160-1090
    40 2~40 10~200 27~205 140~1040
    50 3~60 8~160 35~380 94~1020
    80 6,5~130 4,1~82 86~1100 55~690
    100 15~220 4,7~69 133~1700 42~536
    150 30~450 2,8~43 347~4000 33~380
    200 45~800 2~31 560~8000 22~315
    250 65~1250 1,5~25 890~11000 18~221
    300 95~2000 1,2~24 1360~18000 16~213
    (300) 100~1500 5,5~87 1560~15600 85~880
    (400) 180~3000 5,6~87 2750~27000 85~880
    (500) 300~4500 5,6~88 4300~43000 85~880
    (600) 450~6500 5,7~89 6100~61000 85~880
    (800) 750~10000 5,7~88 11000~110000 85~880
    (1000) 1200~1700 5,8~88 17000~170000 85~880
    >,(1000) 协议 协议

    主要种类

    涡街流量计V锥流量计孔板流量计、智能一体孔板流量计、靶式流量计

    22适用领域

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    范围

    本产品广泛应用于钢铁厂、焦化厂、石油、化工、热 力、医疗、热电厂、环保等行业。

    石油化工

    应用场合:火炬气排放监控

    产品优点:宽量程比,传感器不易堵塞,可在线插拔清洗,适用气体广泛

    电力

    应用场合:锅炉一次风、二次风、磨煤风的风量测量

    产品优点:安装简便,无直管段要求,低压力损失,无需温压补偿,可在苛刻的条件下使用(如:空气中含有粉尘、颗粒、磨损严重、低压力等)

    冶金

    应用场合:高炉煤气、焦炉煤气测量

    产品优点:按实际介质组份标定,可对组份变化进行修正,可在线清洗传感器,插入长度可任意调整

    电子

    应用场合:高纯度气体质量流量测量

    产品优点:无需温压补偿直接测量质量流量,传感头经过高度抛光,可用于贸易结算

    供暖通风

    产品优点:产品反应灵敏、运行可靠,对安装直管段无严格要求

    水处理

    应用场合:测量曝气池的空气流量

    产品优点:耐脏、耐尘,真正无压降,现场安装简便

    食品

    应用场合:向反应器中通入适量气体,控制过程及质量

    产品优点:卫生级3A,高纯净度,所有接液表面采用不锈钢,宽量程比

    23详细应用

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    概述

    ● 天然气,火炬气,等气体流量测量   

    ● 压缩空气测量。   

    ● 氧气、氮气、氢气、氯气及多组分气体测量。

    工业生产

    流量仪表是过程自动化仪表与装置中的大类仪表之一,它被广泛适用于冶金、电力、煤炭、化工、石油、交通、建筑、轻纺、食品、医药、农业、环境保护及人民日常生活等国民经济各个领域,是发展工农业生产,节约能源,改进产品质量,提高经济效益和管理水平的重要工具在国民经济中占有重要的地位。在过程自动化仪表与装置中,流量仪表有两大功用:作为过程自动化控制系统的检测仪表和测量物料数量的总量表。

    能源计量

    能源分为一次能源(煤炭、原油、煤层气、石油气和天然气)、二次能源(电力、焦炭、人工燃气、成品油、液化石油气、蒸汽)及载能工质(压缩空气、氧、氮、氢、水)等。能源计量是科学管理能源,实现节能降耗,提高经济效益的重要手段。流量仪表是能源计量仪表的重要组成部分,水、人工燃气、天然气、蒸汽和油品这些常用的能源都使用着数量极其庞大的流量计,它们是能源管理和经济核算不可缺少的工具。

    环境保护工程

    烟气,废液、污水等的排放严重污染大气和水资源,严重威胁人类生存环境。国家把可持续发展列为国策,环境保护将是21世纪的最大课题。空气和水的污染要得到控制,必须加强管理,而管理的基础是污染量的定量控制。

    我国是以煤为主要能源的国家,全国有上百万个烟囱不停地向大气排放烟气。烟气排放控制是根治污染的重要项目,每个烟囱必须是安装烟气分析仪表和流量计,组成连椟排放监视系统。烟气的流量沆量有很大因难,它的难度为烟囱尺寸大且形状不规则,气体组分变化不定,流速范围大,脏污,灰尘,腐蚀,高温,无直管段等。

    交通运输

    有五种方式:铁路公路、航空、水运和管道运输。其中管道运输虽早已有之,但应用并不普遍。随着环保问题的突出,管道运输的特点引起人们的重视。管道运输必须装备流量计,它是控制、分配和调度的眼睛,亦是安全监没和经济核算的必备工具。

    生物技术

    21世纪将迎来生命科学的世纪,以生物技术为特征的产业将获得迅速发展。生物技术中需监测计量的物质很多,如血液,尿液等。仪表开发的难度极大,品种繁多。

    科学实验

    科学实验需要的流量计不但数量多,且品种极其繁杂。据统计流量计100多种中很大一部分是应科研之需用的,它们并不批量生产,在市面出售,许多科研机构和大企业皆设专门小组研制专用的流量计。

    24气体流量计在我国的发展

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           气体流量计在近现代的中国发展迅速,生产量迅速翻翻,在改革开放以来又经历了技术引进,与国外先进技术企业合资、合作,仪表性能有了很大提高。

           2003年专业委员会有关人士估计流量仪表生产企业在450~540家,近年行业内新增加很多生产企业,计量部门人士评估2007年的数据为600余家生产企业。

           相对于检测仪表行业其它参数仪表,流量仪表的生产技术、加工设备和生产工艺等,比温度仪表物位仪表等要求较高。受行业结构调整和市场经济大潮的冲击,国有企业技术人才流失,这些人才很多选择自己或与他人合伙创业,或到民营企业就业,由此衍生出大量民营企业,并得到了强有力的技术支持和发展。

            就目前我国流量仪表企业发展水平来看,有部分企业是技术力量薄弱,忽视产品质量的企业低水平重复生产的产品。第一层次从国外进口和跨国公司在本土子公司基地生产的产品。它们或是国内缺少的,或是世界盛行,批量地在中国销售的前列产品,其中有一部分还返销母国。

            虽然目前来看,我国流量仪表的出口量已经达到世界先进水平,但是我们还是要注意其中的一些潜在的问题,这些问题也许现在不会影响我们的发展,但是在不就得将来,很可能会成为阻碍我们发展的绊脚石。

    25如何正确选型

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    气体流量计的重复性要好;

    流量测量系统的总准确度较高;

    流量计本身有相当强的流动调整能力,要求较短的直管段,无需流动调整器;

    总的永久压力损失要小、耗能费要少;

    流量测量的量程比要较宽,流量计本身有自清扫能力,可测量脏污流体,无需过滤器;

    流量计本身耐受流体腐蚀能力要强,性能要长期稳定,可靠耐用;

    流量计本身故障率要小,维护与修理费用要少。

    在具体工程中还应根据工程的特点选择合适的流量计,并不需要完全满足上述选型准则,比如在供热管网前端的间供热力站的一次侧流量计量,此时就没必要选择永久压损失小的流量仪表,应根据工艺的压力损失要求进行选择即可。

    26 气体流量计压力损失

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    在使用的时候,流量计是允许一定的误差的,这个误差值要在正常使用条件下,误差出现的大小决定了气体流量计的精度标准,误差越小,流量计的精度等级越高;误差越大,流量计的精度等级越低。压力损失是一个衡量流量计好坏的重要技术指标,压力损失越小,流体的能耗就越小,进行流体输运的动力也小,相应的测量成本降低,经济效益增大,这就使企业获得良好的经济效益。[1]

    27气体流量计安装焊接时注意事项

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    焊接流量计时如果发现焊条要批发红、燃烧或严重偏弧时要立刻更换焊条,进行焊接不能在坡口以外的管壁上引弧;焊机地线应采用专用卡具与管子连接,以防止地线与管壁产生电弧而烧伤管材。[2]

    28我国天然气贸易计量标准

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    气体流量计的使用很广泛,它有很多种类。精确、实时经济的计量天然气能源,有效的提高能源的利用率,成为整个天然气行业必须面对的问题。我国天然气贸易计量过程中缺乏天然气计量系统统一的技术标准,为了赶上国际化标准,需要加快我国天然气计量标准与国际标准接轨的进程。[3]

    29常见的燃气气体流量计类型

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     一般常用的城市的燃气气体流量计有容积式流量计膜式燃气表腰轮流量计;速度式流量计涡轮流量计涡街流量计;差压式流量计和气体超声波流量计。膜式燃气表的量程比宽,始动流量较小,质量较轻,价格低廉,制作、安装、维修方便,压损小,与相同流量范围的气体流量计相比体积大,经常用于压力低、流量变化幅度大的中小型燃气的流量计量。腰轮流量计与膜式表相比,体积小、流量大、流量计前必须安装顾虑器,可以应用在中、低压中小流量燃气计量。速度式流量计的特点就是结构紧凑、计量精度高、流量计前后有直管段要求。[4]

    30气体流量计的闭环式高压气体装置的关键技术

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     气体流量计的闭环式高压气体装置的关键技术是指:如果要在2.5MPa下达到1600m3/h的流量,高压鼓风机的功率将稍微超过100lw;空气温度将上升约9℃。系统中空气必须被冷却到原来的温度,这样,热交换系统将需要另外的66kw电力,系统温度必须稳定控制,以减少温度测量的附加误差。[5]

    31气体流量的检测方式

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    气体流量的检测方式较多,工业常用的主要有:涡轮流量计、超声波流量计罗茨流量计孔板流量计文丘里管流量计、威力巴流量计等,其中,涡轮流量计和超声波流量计是技术较为领先的新型流量计,但由于它们国产化程度低、价格高,且国家尚未出台相应的国家标准,因此使用较少,罗茨流量计、孔板流量计、威力巴流量计仍是当前使用较广的煤气检测方式,在实际应用中针对煤气的不同状况选用合适的流量测量方式,可以提高液化气流量检测的准确性和可靠性,选用的方式不当则会产生较大测量误差,甚至导致测量系统故障频繁,影响正常的生产。[6]

    32测量湿式气体时清除信号管内积水的方法

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    清除信号管内积水的临时方法是扫线,依靠工艺管道中的压力足够高的气体将积水冲走排到管外。但不久又依然如故。彻底清除上述管路内积水的方法是将差压装置取压方法改为法兰Lin取压或D-D/2径距取压。利用冷凝水作介质传递差压信号,流量计投运前,先在冷凝罐内灌满水,投运后,由湿气体中的小水滴,维持罐内液位。

    参考资料:

    1.

    气体流量计的精度等级、压力损失与企业获利的关系

    2.

    高精度天然气涡轮流量计要保证其测量精度焊接时注意什么

    3.

    国内外经常使用的气体流量计有哪些

    4.

    城市用燃气流量计的常见表型及对比

    5.

    常用气体流量计在高压标定下的装置关键性技术是什么

    6.

    超声波气体流量计与孔板流量计的比较选择,气体流量检测的方式

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