旋进旋涡流量计

旋进旋涡流量计是采用先进的微处理技术,具有功能强,流量范围宽,操作维修简单,安装使用方便等优点,主要技术指标达到国外同类产品的先进水平的新型气体流量仪表。

中文名：旋进旋涡流量计

外文名：Vortexprecessionflowmeter

1、简介

旋进旋涡流量计是采用先进的微处理技术,具有功能强,流量范围宽,操作维修简单,安装使用方便等优点,主要技术指标达到国外同类产品的先进水平的新型气体流量仪表。

2、主要用途

旋进旋涡流量计广泛应用于石油、化工、电力、冶金、城市供气等行业测量各种气体流量，是目前油田和城市天然气输配计量和贸易计量的首选产品。使用环境条件

环境温度：-30℃～+55℃

相对湿度：5%～95%

大气压力：86KPa～106KPa

工作条件

介质温度范围：-20℃～+70℃

公称压力：1.6、2.5、4.0、6.3MPa

3、主要组成

组成旋进旋涡流量计由传感器和转换器两部分构成

4、产品分类

由于旋进旋涡流量计的独特性，使得其在发展过程中必须不断的适应机械制造水平的发展，所以旋进旋涡流量计根据其测量对象的不同，分为“智能型旋进旋涡流量计”和“蒸汽型旋进旋涡流量计”。

智能旋进旋涡气体流量计采用先进的微处理技术，具有功能强、流量范围宽、操作维修简单，安装使用方便等优点，主要技术指标达到国外同类产品的先进水平。可广泛应用于石油、化工、电力、冶金、煤炭等行业各种气体的计量。

蒸汽型旋进旋涡流量计采用先进的双探头旋进式流量传感器技术，抗干扰能力强，精确度高、无机械转动部件，不易腐蚀，结构紧凑，可靠性高、稳定性好，维修量小。

5、主要特点

1、无机械可动部件，耐腐蚀，稳定可靠，寿命长，长期运行无须特殊维护；

2、实现了机电一体化，日常的计量过程不需人工值守；

3、工艺安装条件不苛刻，仪表上、下游直管段可较孔板和涡街流量计大大缩短；

4、系统的测量准确度能够满足目前的贸易计量要求(≤1.5%)；

5、流量测量范围较宽（qmax/qmin=15～20），可在孔板和涡街流量计无法涉足的部分小流量区域进行有效工作；

6、体积小、重量轻，离线标定较为方便；

7、测量信号既可就地显示，也可按需远传；

8、仪表管理人员无需专业培训，流量、压力及温度等测量参数可以从表头直接读取，并且不必进行折算转换；

9、只需定期更换电池(微功耗)及被测介质的参数。

10、压力损失较大；

流通介质为气体时，压力损失约为涡街流量计的3～4倍。

6、工作原理

当流体通过由螺旋形叶片组成的旋涡发生器（见图1）后，流体*绕着发生体轴剧烈旋转，形成旋涡。当流体进入扩散段时，旋涡流受到回流的作用，开始作二次旋转，形成陀螺式的涡流进动现象。该进动频率与流量大小成正比，不受流体物理性质和密度的影响。检测元件测得流体二次旋转进动频率，就知道了流量。而且能在较宽的流量范围内获得良好的线性度。流量计算式为：K=f/q

旋进旋涡流量计

式中：K——流量仪表系数l/m³

f——旋涡频率Hz

q——体积流量m³/s

流量计的仪表系数在一定的结构参数和规定的雷诺数范围内与流体的温度、压力、组分和物性（密度、粘度）无关。

流量计由传感器和转换显示仪组成。

1、传感器包括旋涡发生器、检测元件、整流器和壳体。

旋涡发生器由特定螺旋形叶片组成，它固定在壳体收缩段前端，强迫流体产生强烈的旋涡流。

检测元件安装在靠近扩张管的喉部，用热敏、压电、应变、电容或光纤等检测元件可测出旋涡进动的频率信号。

整流器固定在流量计表体出口，其作用是消除旋涡流，以减小下游流态对仪表测量的影响。

壳体设计成一定形状的流道，使旋涡形成，固定和保护安装在内部的零部件，并通过法兰与管道相连接。

2、转换显示仪

由压电传感器检测到的微弱电压信号经过放大、滤波、整形后，变成频率与流量成正比的脉冲信号，然后由显示仪计数显示。显示仪配有外输接口，输出各种信号。对测量的气体介质可进行温度和压力的补偿，转换为标准状况下的体积流量，并显示。

主要特点:

1．内置式压力、温度、流量传感器，安全性能高,结构紧凑，外形美观。

2．就地显示温度、压力、瞬时流量和累积流量。

3．采用新型信号处理放大器和独特的滤波技术，有效地剔除了压力波动和管道振动所产生的干扰信号，大大提高了流量计的抗干扰能力，使小流量具有出色的稳定性。

4．特有时间显示及实时数据存储之功能，无论什么情况，都能保证内部数据不会丢失,可永久性保存。

5．整机功耗极低,能凭内电池长期供电运行,是理想的无需外电源就地显示仪表。

6．防盗功能可靠，具有密码保护,防止参数改动。

7．表头可180度随意旋转，安装方便。

7、注意事项

任何一类计量仪表都具有其特殊性，智能式旋进旋涡流量计也不例外。为了让该种仪表能够更好地服务于流量计量工作，来自于生产现场的实践经验表明，以下几个方面的注意事项应当引起有关管理及使用部门的足够重视。

①重视仪表选型在已经选定了仪表种类(比如，智能式旋进旋涡流量计)的情况下，紧接着就是对仪表规格及其配套元件的选择至关重要。一句话，选好才能用好。为此，在选型过程中应把握住两条基本原则；即：一要保证使用精度，二要保证生产安全。要做到这一点，就必须落实三个选型参数，即近期和远期的最大、最小及常用瞬时流量(主要用于选定仪表的大小规格)、被测介质的设计压力(主要用于选定仪表的公称压力等级)、工作压力(主要用于选定仪表压力传感器的压力等级)。

②进行用前标校一方面，考虑到目前对这类仪表的现场检定还存在这样那样的困难。另外，如果购置的意图又是准备将该这种仪表运用于比较重要的计量场合，比如大流量的贸易计量或计量纠纷比较突出的测量点，并且运用现场也不具备流量在线标校条件，那么在这种情况下，仅凭购买时由生产厂家提供的一纸出厂合格证明就轻易判定该表全部性能合格，那就有些为时过早。因此，为了确保仪表在今后的工作过程中其测量结果的可靠与准确，就有必要在正式安装前将其送往具有这方面检定能力及资质的部门进行一次全流量范围内的系统检定。

③搞好工艺安装虽然该种仪表对工艺安装及使用环境没有太多的特殊要求，但任何一类流量测量仪表都有这样一种共性，即尽可能避免振动及高温环境随离流态干扰元件(如压缩机、分离器、调压阀、大小头及汇管、弯头等)、保持仪表前后直管段内壁光滑平直、保证被测介质为洁净的单相流体等。

④加强后期管理该种仪表虽然具有多种自动处置功能和微功耗的特点，但投运之后仍需加强管理。比如，为了保证仪表长期工作的准确性、可靠性(避免意外停运和数据丢失)，就应定期进行系统标校(每1">～2年)、抄录表头数据（每天或每周）、更换介质参数（每月或每季）以及不定期查看电池状况、检查仪表系数及铅封等。

⑤注意内部维护如果由于气质脏污或其它原因需要对仪表的测量腔体及其构件进行定期检查或清洗，那么有一点则必须特别注意：对于同规格的旋进旋涡流量计，其旋涡发生体、导流体等核心组件不能互换，否则，须重新标定仪表计量系数并对其配带的温度及压力传感器进行系统校正。

8、安装

为了使旋进旋涡流量计能工作在正常状态，安装使用人员必须了解所装仪表的具体结构、特点以及流量信号的转换，了解信号传输过程中各环节的作用，按产品说明书进行安装使用。一般来说旋进旋涡流量计安装使用应注意以下几点。1)选择合理的安装场所。安装场所应避开强电力设备，高频设备、强电源开关设备;避开高温热源和辐射热源影响;避开高温和强腐蚀气氛影响:避开强烈振动并且安装、布线、维修方便。在传感器上游和下游，必须消除由于过长的管道所产生的振动。

2)仪表一般要求水平安装，被测流体的流向应与壳体上指示流向的箭头一致。亦可垂直或倾斜安装。当测最液体时，应确保传感器总是完全充满液体。为了检修时不致影响流体的正常传输，建议在仪表的安装段另增设旁路。

3)旋进旋涡流量计对前后直管段的要求较低，原理上允许流量计前后不需要直管段，但一般要求仪表前有3D长度的直管段，仪表后有1D长度的直管段。特殊情况要求5D和3D长度。当单弯管或双弯管的弯管半径大于1.8D时，流量计前后可以不要直管段。各种不同管道安装条件下所需的直管段长度如图8-25所示。

4)测量气体或蒸汽时可采用沮度压力补偿，温度计和压力计的安装位置如图8-26所示。

5)当被测流体中含有杂质时，应在仪表前装上过澹器或过滤网，但仍应保证仪表前的直管段要求。

6}测量少量异相的气液两相流时传感器安装方法。测量液体时，管道中可能有少量的气相，其含量不超过规定的气一液两相流体，为防止气体在传感器内滞留，必须安装气体分离器。测量气体时，当管道被所测气体可能产生的冷凝液，及气体中存在未被除掉的不稳定液相，为防止液体在传感器内滞留、最好垂直安装。测高、低温流体时传感器自身应有有效的保握措施。

7)仪表测得的被测气体的体积流量为工作状态下被测气体的实际流量。若将该实际流量换算成标准状态下的标准流量，可按下式计算式中，4‑p是标准状态下的体积流量;4,是工作状态下的体积流量;ho是标准状态下被测气体的绝对压力;To是标准状态下被测气体的热力学温度;户是工作状态下被测气体的绝对压力;T是工作状态下被测气体的热力学温度;Z是工作状态下被测气体的压缩系数。

8)当管道较长，可能发生振动时，应在流量计上游和下游安装固定支架，防止管道振动。根据经验，流量测量值易受气流脉动和压力变化影响。

9)体积流量仪表系数Kvn和质最流量仪表系数K,,,o是仪表出厂前在常温状态标定确定的。仪表工作状态与试验室标定状态相差较大时，仪表系数K，和K‘应作修正，对仪表系数修正方法与涡街流量计相同。

传感器按流向标志可在垂直、水平或任意倾斜位置上安装；

当管线较长或距离振动源较近时，应在流量计的上、下游安装支撑，以消除管线振动的影响；

传感器的安装地点应有足够的空间，以便于流量计的检查和维修，并应满足流量计的环境要求；

应避免外界强磁场的干扰；

在室外安装使用时，应有遮盖物，避免烈日曝晒与雨水浸蚀，影响仪表使用寿命；

管线试压时，应注意智能型流量计所配置压力传感器的压力测量范围,以免过压损坏压力传感器。

应注意安装应力的影响，安装流量计上游和下游管道应同轴，否则会产生剪切应力。安装流量计的位置应考虑密封垫片的厚度，或在下游侧安装一个弹性伸缩节。

安装流量计之前应先清除管道中的焊渣等杂物。

投入运行时，应缓慢开启流量计上、下游阀门，以免瞬间气流过急而冲坏起旋器。

当流量计需要有信号远传时，应严格按“电气性能指标”要求接入外电源（8～24）VDC，严禁在信号输出口直接接入220VAC或380VAC电源；

用户不得自行更改防爆系统的接线方式和任意拧动各个输出引线接头；

流量计运行时，不允许随意打开后盖改动仪表参数，否则影响流量计的正常工作；

定时检查流量计法兰处的泄漏情况。

9、发展

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。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。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。

10、应用领域

流量测量技术与仪表的应用大致有以下几个领域。

一，工业生产过程

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。

二，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。

三，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。

四，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。

五，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。

六，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。

七，海洋气象，江河湖泊

这些领域为敞开流道，一般需检测流速，然后推算流量。流速计和流量计所依据的物理原理及流体力学基础是共通的但是仪表原理及结构以及使用条件有很大差别。