旋進旋渦流量計結構與工作原理
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旋進旋渦流量計結構與工作原理 2.1 流量計結構
流量計由以下七個基本部件組成（圖 1） ：
1.旋渦發(fā)生體 用鋁合金制成，具有一定角度的螺旋葉片，它 固定在殼體收縮段前部，強迫流體產生強烈的漩 渦流。 ⒉ 殼體 本身帶有法蘭，并有一定形狀的流體通道， 根據不同的工作壓力，殼體材料可采用鑄鋁合金或不銹鋼。
(圖 1)
⒊ 智能流量計積算儀（原理見圖 3） 由溫度、壓力檢測模擬通道、流量檢測數字通道以及 微處理單元、液晶驅動電路和其它 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，其電阻值與溫度成對應關系。 5. 壓力傳感器 以壓阻式擴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 安裝在靠近殼體擴張段的喉部，可檢測出漩渦進動的頻率信號。 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 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） 。在入口側安放一組螺旋型導流葉 片， 當流體進入流量傳感器時， 導流葉片迫使流體產生劇烈的旋渦流。 當流體進入擴散段時， 旋渦流受到回流的作用，開始作二次旋轉，形成陀螺式的渦流進動現象。該進動頻率與流量 大小成正比， 不受流體物理性質和密度的影響， 檢測元件測得流體二次旋轉進動頻率就能在 較寬的流量范圍內獲得良好的線性度。信號經前置放大器放大、濾波、整形轉換為與流速成 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行積算處理，最后 在液晶顯示屏上顯示出測量結果(瞬時流量、累積流量及溫度、壓力數據)。
圖2 2.3 流量積算儀工作原理
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圖3 流量積算儀由溫度和壓力檢測模擬通道、 流量傳感器通道以及微處理器單元組成， 并配 有外輸出信號接口，輸出各種信號。流量計中的微處理器按照氣態(tài)方程進行溫壓補償，并自 動進行壓縮因子修正，氣態(tài)方程如下：
QN =
式中： QN ——標況下的體積流量(m3/h)； QV ——工況下的體積流量(m3/h； Pa ——當地大氣壓力（KPa） ； P ——流量計取壓孔測量的表壓（KPa） ； ； PN ——標準狀態(tài)下的大氣壓力（101.325 KPa） TN ——標準狀態(tài)下的絕對溫度（293.15K） ； T ——被測流體的絕對溫度（K） ； ZN ——氣體在標況下的壓縮系數； Z ——氣體在工況下的壓縮系數；
為超壓縮因子。 注：當用鐘罩或負壓標定時取 ZN/Z=1，對天然氣 N/Z)1/2=FZ 為超壓縮因子。按中國石油天然氣總公司的 ，對天然氣(Z 中的公式計算。 標準 SY／T6143－1996 中的公式計算。 ／ －
Pa + P TN Z N QV PN T Z
………………(2)
三、主要技術參數與功能
3.1 流量計規(guī)格、基本參數和性能指標（見表 1） （表 1）
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公稱通徑 DN（mm） 25 32
類
型
流量范圍 3 (m /h) 1.0～30 2.0～60
工作壓力 （MPa）
準確度等級
重復性
A型 50 B型 A型 80 B型 A型 100 B型 A型 150 B型 200
3.0～150 2.5～75 20～400 10～200 40～800 30～600 100～1800 40～900 180～3600 1.6;2.5;4.0 1.6 2.5 4.0 6.3
1.0 1.5
小于基本誤差 限絕對值的 1/3
注：1.準確度：為溫度、壓力修正后的系統(tǒng)精度； 2. A、B 用以區(qū)別相同通徑不同流量范圍。 3.2 標準狀態(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% 介質溫度：-20℃～+80℃ 大氣壓力：86KPa～106KPa 3.4 電氣性能指標 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 等； B．內電源：1 組 3.6V 鋰電池（ER26500） ，當電壓低于 3.0V 時，出現欠壓指示。 3.4.2 整機功耗： A．外電源：<2W; B．內電源：平均功耗 1mW，可連續(xù)使用兩年以上。 3.4.3 脈沖輸出方式： A． 工況脈沖信號， 直接將流量傳感器檢測的工況脈沖信號經光耦隔離放大輸出， 高電 平≥20V，低電平≤1V； B． 定標脈沖信號，與 IC 卡閥門控制器配套，高電平幅度≥2.8V， 低電平幅度≤0.2V， 3 3 單位脈沖代表體積量可設定范圍：0.001m ~100m 。單選擇該值時必須注意：定標 脈 沖信號頻率應≤900Hz。 C． 定標脈沖信號，經光耦隔離放大輸出，高電平≥20V，低電平≤1V。 3.4.4 RS－485 通信（光電隔離） ，可實現以下功能： A．采用 RS－485 接口，可直接與上位機或二次表聯網，遠傳顯示介質的溫度、壓力和 經溫度、壓力補償后的標準體積流量和標準體積總量； B．由 RS－485 接口與 HW－Ⅰ數據采集器配套，可組成電話網絡通信系統(tǒng)，一臺數據 采集器可帶 15 臺流量計； C． RS－485 接口與 HW－Ⅱ數據采集器配套， 由 可組成寬帶網絡通信系統(tǒng)， INTERNET 由 傳輸數據，一臺數據采集器可帶 8 臺流量計。
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3.4.5 4～20mA 標準電流信號（光電隔離） 與標準體積流量成正比，4mA 對應 0 m3/h， 20 mA 對應最大標準體積流量（該值可在 一級菜單中進行設置） ，制式：兩線制或三線制，流量計可根據所插電流模塊自動識別，并 正確輸出。 3.4.6 控制信號輸出： A．下限報警信號（LP） ：光電隔離，高低電平報警，報警電平可設定，工作電壓＋ 12V~+24V，最大負載電流 50mA； B．上限報警信號（UP） ：光電隔離，高低電平報警，報警電平可設定，工作電壓＋ 12V~+24V，最大負載電流 50mA； C．關閥報警輸出（BC 端，IC 卡控制器用） ：邏輯門電路輸出，正常輸出低電平，幅度 ≤0.2V；報警輸出高電平，幅度≥2.8V,負載電阻≥100kΩ； D．電池欠壓報警輸出（BL 端，IC 卡控制器用） ：邏輯門電路輸出，正常輸出低電平， 幅度≤0.2V；報警輸出高電平，幅度≥2.8V,負載電阻≥100kΩ； 3.5 實時數據存儲功能 3.5.1 流量計為了適應數據管理方面的需要，增加了實時數據存儲功能，由設定選擇以下三 者之一： A．起停記錄：最近的 1200 次起停時間、總量、凈流量記錄。出廠默認項。對應通信協(xié) 議由公司另外提供） ； B．日記錄：最近 920 天的日期、零點時刻的溫度、壓力、標準體積流量和總量記錄。 C．定時間間隔記錄：1200 條定時間間隔的日期時間、溫度、壓力、標準體積流量和總 量記錄。 3.5.2 通過電腦可讀取上述存儲數據，形成數據報表、曲線圖供分析。 3.6 網絡通信管理軟件功能 流量計與數據采集器配套， 可通過電話線或寬帶網進行通信， 對網絡中的每臺流量計的 歷史數據及參數進行讀取與設置，同時通信管理軟件可實現完善的管理功能。 3.7 防爆標志：ExdIIBT4;ExiaIICT4 3.8 防護等級：IP65 3.9 壓力損失 流量計實際壓力損失計算公式如下：
P1 =
ρ
1.205
P …………………(1)
壓力損失曲線
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式中： ΔP1——流量計實際壓力損失（KPa） ； 3 ρ ——被測介質密度（kg/m ） ΔP ——介質為干空氣時流量計的壓力損失(KPa),其特性曲線見下圖 3.10 接線口：出線接口為 M20×1.5 內螺紋。
