摘(zhāi)要(yào):渦(wō)輪流量計(jì)
是一(yī)種利(lì)用渦輪感(gǎn)受流體平均流(liú)速來導出(chū)流量(liàng)的流量計,常應用于昂貴(guì)介質(zhì)(油品、天然氣等)的總量(liàng)測(cè)量。就(jiù)如何(hé)實現(xiàn)流量(liàng)計的(de)高效利用(yòng),節約(yuē)使用(yòng)單位(wèi)的使(shǐ)用(yòng)成本,實現儀器儀表利(lì)用效(xiào)益(yì)的最大(dà)化問題,介(jiè)紹了(le)渦輪流(liú)量計的(de)選型(xíng)依據,并以(yǐ)實例(lì)計(jì)算分析(xī)了渦輪流量計(jì)的選(xuǎn)型,爲今後(hòu)渦輪流量(liàng):計的合理選型提供(gòng)了一(yī)定的(de)理論(lùn)依據(jù)。
0引言
渦輪(lún)流量計是現今(jīn)使用比較(jiào)廣泛的流量計(jì)種類(lèi)之。它具有測量精度(dù)高(gāo)、安(ān)裝方(fāng)便、使用性(xìng)能的(de)穩定性高(gāo)等優點,廣泛應用于(yú)石化、冶金(jīn)、城市(shì)燃氣等行業，以(yǐ)及燃氣調(diào)壓站(zhàn)等場(chǎng)所(suǒ)。渦輪流量計一(yī)般由流量變送器、前置放大器和(hé)顯示(shì)計算儀組成。它(tā)具體(tǐ)的工(gōng)作原(yuán)理是:當(dāng)被測流(liú)體介(jiè)質通(tōng)過管(guǎn)内的渦輪(lún)葉片(piàn)時,渦輪因(yīn)爲(wèi)感(gǎn)受到流(liú)體的沖(chòng)擊而做旋(xuán)轉運(yùn)動,在(zài)流量計量程的範(fàn)圍内渦(wō)輪的轉速和流(liú)量成(chéng)正(zhèng)比(bǐ)。渦輪流量計的(de)轉數(shù)是通(tōng)過磁電轉(zhuǎn)換器轉換(huàn)成電(diàn)脈沖信号(hào),再被前置放大(dà)器放(fàng)大，山顯示(shì)計算(suàn)儀顯示(shì)流量的大小(xiǎo)。這樣(yàng)根據(jù)單位時間的(de)脈(mò)沖數和(hé)累(lèi)計的(de)脈沖(chòng)數就可以(yǐ)反映出單位時間的瞬時流量(liàng)和累計流量。
通過流(liú)量計的流體體(tǐ)積示(shì)值是以渦(wō)輪葉(yè)輪轉(zhuǎn)數爲基準的,即(jí)通過(guò)測量葉輪(lún)的轉速來(lái)反映(yìng)通過(guò)管道(dào)的體(tǐ)積流量大小。渦輪流(liú)量(liàng)計結構(gòu)如圖1-所示(shì)。
整流器(qì)通常也(yě)叫導(dǎo)流器(qì)，主要(yào)作(zuò)用(yòng)是消(xiāo)除和誠少流(liú)體流動(dòng)中的漩渦流、偏心流(liú)等(děng)各種不(bú)是中(zhōng)心(xīn)軸對稱(chēng)的流體(tǐ)。
軸承用(yòng)來固定轉(zhuǎn)子使其很好地(dì)安裝(zhuāng)在管(guǎn)道的(de)中心線處(chù)。
葉(yè)輪是轉(zhuǎn)子式渦輪流量計的主要組成(chéng)部分,一般主要(yào)由螺旋形的葉(yè)片組成。一(yī)般葉(yè)片(piàn)的直(zhí)徑剛好(hǎo)充滿(mǎn)管道,葉(yè)片的軸向長(zhǎng)度近(jìn)似爲葉片(piàn)的高度。
一(yī)般所說的(de)儀表管段是指(zhǐ)流量計(jì)的(de)管段(duàn)部分，裏面包含(hán)了整流器(qì)、軸承(chéng)、轉子(zǐ)傳感器等(děng)部分,有時候也(yě)包括(kuò)上遊(yóu)和下(xià)遊的直管部分(fèn)。
傳感器的主要作用(yòng)是把轉子(zǐ)轉動的信号轉(zhuǎn)換爲電信(xìn)号。通(tōng)常将渦輪流量(liàng)計中感知流體(tǐ)流速的渦(wō)輪及其組(zǔ)合(hé)(包括前(qián)後導流(liú)架(jià)、軸承、殼體及前置放大器(qì))統(tǒng)稱(chēng)爲渦(wō)輪流(liú)量傳感器(qì)。
前置(zhì)放大器是(shì)爲了傳(chuán)送傳(chuán)感器的電信(xìn)号而(ér)對其(qí)放(fàng)大(dà)，整型(xíng)從而得到輸出(chū)型号(hào),再将(jiāng)信号(hào)處理轉換爲二次儀表顯示的(de)信号。
顯(xiǎn)示(shì)器爲渦輪流量計接(jiē)受輸出(chū)輸出信(xìn)号的裝(zhuāng)置。在流(liú)量計(jì)運行(háng)的過程中，瞬時流量(liàng)、累計流量(liàng)、儀表(biǎo)系數都可以在(zài)顯示器上(shàng)顯示(shì)出來。
每個規格的流(liú)量計(jì),均有其流量(liàng)範(fàn)圍。也(yě)即說,當介(jiè)質流(liú)量低(dī)于(yú)下(xià)限流(liú)量時，介質流速(sù)太低(dī),以(yǐ)緻無法檢測流速，或無法(fǎ)保證精度;而(ér)當流量高于流(liú)量上(shàng)限時(shí)，産生(shēng)壓力損失過大，會産(chǎn)生丢脈沖、漏(lòu)計(jì)等現象,即(jí)使不漏計,流(liú)量(liàng)計也無法(fǎ)保證(zhèng)精度。
由于流量計的使(shǐ)用環境條件(jiàn)一般較爲(wèi)惡劣,有振動、脈(mò)動等(děng)幹擾存在(zài),因此,若流量計(jì)經常處(chù)于下限流(liú)量(liàng)工作(zuò)時,就(jiù)很難(nán)保證計量(liàng)精度叫(jiào)。一(yī)般應使流量計的工作流量範(fàn)圍處于最大工況流(liú)量的20%-90%。當(dāng)使用(yòng)環境很理想時，流(liú)量計(jì)可工作于最小(xiǎo)流量和最(zuì)大海量之間，但(dàn)這僅(jǐn)考慮(lǜ)到流(liú)量計的流(liú)量範(fàn)圍。若在低壓介質使(shǐ)用,還(hái)應考慮壓力損失的(de)影響。壓力損失大是(shì)流(liú)量(liàng)計選(xuǎn)型必須考(kǎo)慮的--個重(zhòng)要(yào)因素,在有壓(yā)力損失要求時(shí),應(yīng)考(kǎo)慮此(cǐ)因素。
1渦輪流量(liàng)計的選型數學(xué)依據
用戶(hù)在實(shí)際的(de)流(liú)量計選(xuǎn)擇應用中,要(yào)盡量選擇合适的(de)流量計(jì)，既(jì)要避(bì)免資源浪費造(zào)成的過度花費，又要(yào)避免選(xuǎn)擇(zé)不合(hé)适的流量(liàng)計影響測(cè)量的精度(dù),造成(chéng)用戶雙方(fāng)的貿易糾(jiū)紛。用戶在選擇(zé)流量計(jì)之前應首先估(gū)計管線(xiàn)輸送(sòng)介質的量(liàng)和介質可能達(dá)到的溫度和壓(yā)力範圍，估算出(chū)輸送(sòng)介(jiè)質的最(zuì)高和最低的工(gōng)況(kuàng)流量,正确選(xuǎn)擇規格合适的(de)流量(liàng)計。選擇渦輪流量(liàng)計的總體原(yuán)則(zé)是:盡量使流量計在最(zuì)大流(liú)量的20%-90%的範(fàn)圍内運(yùn)行，這樣(yàng)流量計的最佳(jiā)計量性能及測(cè)量精(jīng)度也是最(zuì)高的。渦輪流量(liàng)計選型流程如(rú)圖二所示。
2選型的數學(xué)計算依據
已知介質的最(zuì)低壓力(lì)、最高溫(wēn)度和所需(xū)的最(zuì)大标(biāo)準狀況下(xià)的流(liú)量(liàng),計(jì)算最大工況下(xià)的流量:
已知介(jiè)質的(de)最高壓力、最低(dī)溫度和所需要(yào)最小(xiǎo)标(biāo)準狀況(kuàng)下的流量,計算(suàn)最小(xiǎo)工況流量(liàng):
式(1)、(2)中,qgmx、qgnn爲最大和(hé)最小(xiǎo)的工況體(tǐ)積流量(m/h),
爲流量(liàng)計在(zài)工作狀态(tài)下的壓縮zn系數與标(biāo)準狀态下的壓縮(suō)系(xì)數之(zhī)比,pgmx、pgxi爲介質的(de)最(zuì)高和最低(dī)的壓力值(zhí)(kpa)，pa爲當地的(de)大氣壓力(lì)值(kpa),tmx、thin爲(wèi)介(jiè)質的最高溫(wēn)和最低(dī)溫(wēn)，qnmx.qnan爲(wèi)最(zuì)大和最小标準(zhǔn)狀況體積流量(kpa)。zn
如果(guǒ)測量的介(jiè)質是天(tiān)然氣的比值,可以(yǐ)參考表--數值。其(qí)中,天(tiān)然氣的密(mì)度k=0.63kg/m',二氧化碳(tàn)的摩爾分數xc=0.00%，氮氣(qì)的摩(mó)爾分數xn=0.00%。
3選(xuǎn)型的(de)實例(lì)分析
已知(zhī)一用戶(hù)在(zài)輸氣(qì)時實際(jì)的(de)工作(zuò)壓(yā)力(lì)範圍是0.5-1.5mpa,介質的溫度爲10--50度(dù),供氣時最(zuì)小.的流量爲2500m3/h;經過分析知(zhī)道,天(tiān)然氣(qì)的實際密(mì)度爲(wèi)ρ=0.55kg/m3,供氣最大流量(liàng)爲6000m3/h,氮氣的(de)摩爾(ěr)分數爲mn=1.5%,二(èr)氧化(huà)碳的(de)摩爾(ěr)分數爲mc=0.6%;經測得知道(dào),當地的大氣壓(yā)值爲(wèi)101.3kpa,試确(què)定所(suǒ)選用流量(liàng)計的(de)口徑和流量範(fàn)圍(wéi)。
由(yóu)剛才的流(liú)量計流量範(fàn)圍計算(suàn)模型(xíng)公式知道，當(dāng)介質壓力爲(wèi)0.5mpa、溫度爲50度(dù)時天(tiān)然氣壓縮因子(zǐ)影響最(zuì)小，此時供氣(qì)量最(zuì)小，具有(yǒu)最大的(de)工況體積(jī)流量;而(ér)當(dāng)介質(zhì)壓力(lì)爲1.5mpa、溫度(dù)爲(wèi)15度時(shí),壓縮因子影響(xiǎng)最大,此(cǐ)時的供(gòng)氣量(liàng)最大,具有(yǒu)最(zuì).小(xiǎo)工(gōng)況體積流量。
在工作狀态下它的(de)流量(liàng)範圍(wéi)爲147.6--1107.78m3/h，所以選(xuǎn)擇流量範圍爲(wèi)100--1500m3/h的渦(wō)輪(lún)流量計(jì)。
4結束語
渦輪流(liú)量計(jì)選型(xíng)模型(xíng)和計算實(shí)例爲(wèi)今後渦輪流量(liàng)計在(zài)實際中的(de)應用(yòng)和選型提(tí)供了一(yī)定的理(lǐ)論借鑒(jiàn)依據。
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