旋進旋渦流量計

旋進旋渦流量計是採用先進的微處理技術,具有功能強,流量範圍寬,操作維修簡單,安裝使用方便等優點,主要技術指標達到國外同類產品的先進水平的新型氣體流量儀表。

基本介紹

• 中文名：旋進旋渦流量計
• 外文名：Vortex precession flowmeter

簡介

旋進旋渦流量計是採用先進的微處理技術,具有功能強,流量範圍寬,操作維修簡單,安裝使用方便等優點,主要技術指標達到國外同類產品的先進水平的新型氣體流量儀表。

主要用途

旋進旋渦流量計廣泛套用於石油、化工、電力、冶金、城市供氣等行業測量各種氣體流量，是目前油田和城市天然氣輸配計量和貿易計量的首選產品。使用環境條件

環境溫度：-30℃～+55℃

相對濕度：5%～95%

大氣壓力：86KPa～106KPa

工作條件

介質溫度範圍：-20℃～+70℃

公稱壓力：1.6、2.5、4.0 、6.3MPa

主要組成

組成旋進旋渦流量計由感測器和轉換器兩部分構成

產品分類

旋進旋渦流量計是採用先進的微處理技術,具有功能強,流量範圍寬,操作維修簡單,安裝使用方便等優點,主要技術指標達到國外同類產品的先進水平的新型氣體流量儀表。

由於旋進旋渦流量計的獨特性，使得其在發展過程中必須不斷的適應機械製造水平的發展，所以旋進旋渦流量計根據其測量對象的不同，分為“智慧型型旋進旋渦流量計”和“蒸汽型旋進旋渦流量計”。

智慧型旋進旋渦氣體流量計採用先進的微處理技術，具有功能強、流量範圍寬、操作維修簡單，安裝使用方便等優點，主要技術指標達到國外同類產品的先進水平。可廣泛套用於石油、化工、電力、冶金、煤炭等行業各種氣體的計量。

蒸汽型旋進旋渦流量計採用先進的雙探頭旋進式流量感測器技術，抗干擾能力強，精確度高、無機械轉動部件，不易腐蝕，結構緊湊，可靠性高、穩定性好，維修量小。

智慧型型旋進旋渦流量計可以測量各種氣體，而蒸汽型旋進旋渦流量計則只能測量蒸汽。

主要特點

1、無機械可動部件，耐腐蝕，穩定可靠，壽命長，長期運行無須特殊維護；

2、實現了機電一體化，日常的計量過程不需人工值守；

3、工藝安裝條件不苛刻，儀表上、下游直管段可較孔板和渦街流量計大大縮短；

4、系統的測量準確度能夠滿足目前的貿易計量要求(≤1.5%)；

5、流量測量範圍較寬（qmax/qmin=15～20），可在孔板和渦街流量計無法涉足的部分小流量區域進行有效工作；

6、體積小、重量輕，離線標定較為方便；

7、測量信號既可就地顯示，也可按需遠傳；

8、儀表管理人員無需專業培訓，流量、壓力及溫度等測量參數可以從表頭直接讀取，並且不必進行折算轉換；

9、只需定期更換電池(微功耗)及被測介質的參數。

10、壓力損失較大；

流通介質為氣體時，壓力損失約為渦街流量計的3～4倍。

工作原理

當流體通過由螺旋形葉片組成的旋渦發生器（見圖1）後，流體被迫繞著發生體軸劇烈旋轉，形成旋渦。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，就知道了流量。而且能在較寬的流量範圍內獲得良好的線性度。流量計算式為：K=f/q

旋進旋渦流量計

式中：K ——流量儀表係數l/m³

f——旋渦頻率 Hz

q——體積流量m³/s

流量計的儀表係數在一定的結構參數和規定的雷諾數範圍內與流體的溫度、壓力、組分和物性（密度、粘度）無關。

流量計由感測器和轉換顯示儀組成。

1、感測器包括旋渦發生器、檢測元件、整流器和殼體。

旋渦發生器由特定螺旋形葉片組成，它固定在殼體收縮段前端，強迫流體產生強烈的旋渦流。

檢測元件安裝在靠近擴張管的喉部，用熱敏、壓電、應變、電容或光纖等檢測元件可測出旋渦進動的頻率信號。

整流器固定在流量計表體出口，其作用是消除旋渦流，以減小下游流態對儀表測量的影響。

殼體設計成一定形狀的流道，使旋渦形成，固定和保護安裝在內部的零部件，並通過法蘭與管道相連線。

2、轉換顯示儀

由壓電感測器檢測到的微弱電壓信號經過放大、濾波、整形後，變成頻率與流量成正比的脈衝信號，然後由顯示儀計數顯示。顯示儀配有外輸接口，輸出各種信號。對測量的氣體介質可進行溫度和壓力的補償，轉換為標準狀況下的體積流量，並顯示。

主要特點:

1．內置式壓力、溫度、流量感測器，安全性能高,結構緊湊，外形美觀。

2．就地顯示溫度、壓力、瞬時流量和累積流量。

3．採用新型信號處理放大器和獨特的濾波技術，有效地剔除了壓力波動和管道振動所產生的干擾信號，大大提高了流量計的抗干擾能力，使小流量具有出色的穩定性。

4． 特有時間顯示及實時數據存儲之功能，無論什麼情況，都能保證內部數據不會丟失,可永久性保存。

5．整機功耗極低,能憑內電池長期供電運行,是理想的無需外電源就地顯示儀表。

6．防盜功能可靠，具有密碼保護,防止參數改動。

7．表頭可180度隨意旋轉，安裝方便。

注意事項

任何一類計量儀表都具有其特殊性，智慧型式旋進旋渦流量計也不例外。為了讓該種儀表能夠更好地服務於流量計量工作，來自於生產現場的實踐經驗表明，以下幾個方面的注意事項應當引起有關管理及使用部門的足夠重視。

① 重視儀表選型 在已經選定了儀表種類(比如，智慧型式旋進旋渦流量計)的情況下，緊接著就是對儀表規格及其配套元件的選擇至關重要。一句話，選好才能用好。為此，在選型過程中應把握住兩條基本原則；即：一要保證使用精度，二要保證生產安全。要做到這一點，就必須落實三個選型參數，即近期和遠期的最大、最小及常用瞬時流量(主要用於選定儀表的大小規格)、被測介質的設計壓力(主要用於選定儀表的公稱壓力等級)、工作壓力(主要用於選定儀表壓力感測器的壓力等級)。

② 進行用前標校 一方面，考慮到目前對這類儀表的現場檢定還存在這樣那樣的困難。另外，如果購置的意圖又是準備將該這種儀表運用於比較重要的計量場合，比如大流量的貿易計量或計量糾紛比較突出的測量點，並且運用現場也不具備流量線上標校條件，那么在這種情況下，僅憑購買時由生產廠家提供的一紙出廠合格證明就輕易判定該表全部性能合格，那就有些為時過早。因此，為了確保儀表在今後的工作過程中其測量結果的可靠與準確，就有必要在正式安裝前將其送往具有這方面檢定能力及資質的部門進行一次全流量範圍內的系統檢定。

③ 搞好工藝安裝 雖然該種儀表對工藝安裝及使用環境沒有太多的特殊要求，但任何一類流量測量儀表都有這樣一種共性，即儘可能避免振動及高溫環境隨離流態干擾元件(如壓縮機、分離器、調壓閥、大小頭及匯管、彎頭等)、保持儀表前後直管段內壁光滑平直、保證被測介質為潔淨的單相流體等。

④ 加強後期管理 該種儀表雖然具有多種自動處置功能和微功耗的特點，但投運之後仍需加強管理。比如，為了保證儀表長期工作的準確性、可靠性(避免意外停運和數據丟失)，就應定期進行系統標校(每1">～2年)、抄錄表頭數據（每天或每周）、更換介質參數（每月或每季）以及不定期查看電池狀況、檢查儀表係數及鉛封等。

⑤ 注意內部維護 如果由於氣質髒污或其它原因需要對儀表的測量腔體及其構件進行定期檢查或清洗，那么有一點則必須特別注意：對於同規格的旋進旋渦流量計，其旋渦發生體、導流體等核心組件不能互換，否則，須重新標定儀表計量係數並對其配帶的溫度及壓力感測器進行系統校正。

安裝

為了使旋進旋渦流量計能工作在正常狀態，安裝使用人員必 須了解所裝儀表的具體結構、特點以及流量信號的轉換，了解信 號傳輸過程中各環節的作用，按產品說明書進行安裝使用。一般 來說旋進旋渦流量計安裝使用應注意以下幾點。 1)選擇合理的安裝場所。安裝場所應避開強電力設備，高 頻設備、強電源開關設備;避開高溫熱源和輻射熱源影響;避開 高溫和強腐蝕氣氛影響:避開強烈振動並且安裝、布線、維修方 便。在感測器上游和下游，必須消除由於過長的管道所產生的振 動。

2)儀表一般要求水平安裝，被測流體的流向應與殼體上指 示流向的箭頭一致。亦可垂直或傾斜安裝。當測量液體時，應確 保感測器總是完全充滿液體。為了檢修時不致影響流體的正常傳 輸，建議在儀表的安裝段另增設旁路。

3)旋進旋渦流量計對前後直管段的要求較低，原理上允許 流量計前後不需要直管段，但一般要求儀表前有3D長度的直管 段，儀表後有1D長度的直管段。特殊情況要求5D和3D長度。 當單彎管或雙彎管的彎管半徑大於1.8D時，流量計前後可以不要直管段。各種不同管道安裝條件下所需的直管段長度如圖8- 25所示。

4)測量氣體或蒸汽時可採用溫度壓力補償，溫度計和壓力 計的安裝位置如圖8-26所示。

5)當被測流體中含有雜質時，應在儀表前裝上過澹器或過 濾網，但仍應保證儀表前的直管段要求。

6}測量少量異相的氣液兩相流時感測器安裝方法。測量液 體時，管道中可能有少量的氣相，其含量不超過規定的氣一液兩 相流體，為防止氣體在感測器內滯留，必須安裝氣體分離器。測 量氣體時，當管道被所測氣體可能產生的冷凝液，及氣體中存在 未被除掉的不穩定液相，為防止液體在感測器內滯留、最好垂直安裝。測高、低溫流體時感測器自身應有有效的保握措施。

7)儀表測得的被測氣體的體積流量為工作狀態下被測氣體 的實際流量。若將該實際流量換算成標準狀態下的標準流量，可 按下式計算式中，4‑p是標準狀態下的體積流量;4,是工作狀態下的體積流 量;ho是標準狀態下被測氣體的絕對壓力;To是標準狀態下被 測氣體的熱力學溫度;戶是工作狀態下被測氣體的絕對壓力;T 是工作狀態下被測氣體的熱力學溫度;Z是工作狀態下被測氣體 的壓縮係數。

8)當管道較長，可能發生振動時，應在流量計上游和下游 安裝固定支架，防止管道振動。根據經驗，流量測量值易受氣流 脈動和壓力變化影響。

9)體積流量儀表係數K vn和質最流量儀表係數K,,,o是儀表 出廠前在常溫狀態標定確定的。儀表工作狀態與試驗室標定狀態 相差較大時，儀表係數K，和K‘應作修正，對儀表係數修正方法與渦街流量計相同。

旋進旋渦流量計安裝注意事項

 感測器按流向標誌可在垂直、水平或任意傾斜位置上安裝；

 當管線較長或距離振動源較近時，應在流量計的上、下游安裝支撐，以消除管線振動的影響；

 感測器的安裝地點應有足夠的空間，以便於流量計的檢查和維修，並應滿足流量計的環境要求；

 應避免外界強磁場的干擾；

 在室外安裝使用時，應有遮蓋物，避免烈日曝曬與雨水浸蝕，影響儀表使用壽命；

 管線試壓時，應注意智慧型型流量計所配置壓力感測器的壓力測量範圍,以免過壓損壞壓力感測器。

 應注意安裝應力的影響，安裝流量計上游和下游管道應同軸，否則會產生剪下應力。安裝流量計的位置應考慮密封墊片的厚度，或在下游側安裝一個彈性伸縮節。

 安裝流量計之前應先清除管道中的焊渣等雜物。

 投入運行時，應緩慢開啟流量計上、下游閥門，以免瞬間氣流過急而沖壞起旋器。

 當流量計需要有信號遠傳時，應嚴格按“電氣性能指標”要求接入外電源（8～24）VDC，嚴禁在信號輸出口直接接入220VAC或380VAC電源；

 用戶不得自行更改防爆系統的接線方式和任意擰動各個輸出引線接頭；

 流量計運行時，不允許隨意打開後蓋改動儀表參數，否則影響流量計的正常工作；

 定時檢查流量計法蘭處的泄漏情況。

發展

流量測量的發展可追溯到古代的水利工程和城市供水系統。古羅馬凱撒時代已採用孔板測量居民的飲用水水量。公元前1000年左右古埃及用堰法測量尼羅河的流量。我國著名的都江堰水利工程套用寶瓶口的水位觀測水量大小等等。17世紀托里拆利奠定差壓式流量計的理論基礎，這是流量測量的里程碑。自那以後，18、19世紀流量測量的許多類型儀表的雛形開始形成，如堰、示蹤法、皮托管、文丘里管、容積、渦輪及靶式流量計等。20世紀由於過程工業、能量計量、城市公用事業對流量測量的需求急劇增長，才促使儀表迅速發展，微電子技術和計算機技術的飛躍發展極大地推動儀表更新換代，新型流量計如雨後春筍般湧現出來。至今，據稱已有上百種流量計投向市場，現場使用中許多棘手的難題可望獲得解決。

我國開展近代流量測量技術的工作比較晚，早期所需的流量儀表均從國外進口。

流量測量是研究物質量變的科學，質量互變規律是事物聯繫發展的基本規律，因此其測量對象已不限於傳統意義上的管道液體，凡需掌握量變的地方都有流量測量的問題。流量和壓力、溫度並列為三大檢測參數。對於一定的流體，只要知道這三個參數就可計算其具有的能量，在能量轉換的測量中必須檢測此三個參數。能量轉換是一切生產過程和科學實驗的基礎，因此流量和壓力、溫度儀表一樣得到最廣泛的套用。

套用領域

流量測量技術與儀表的套用大致有以下幾個領域。

一，工業生產過程

流量儀表是過程自動化儀表與裝置中的大類儀表之一，它被廣泛適用於冶金、電力、煤炭、化工、石油、交通、建築、輕紡、食品、醫藥、農業、環境保護及人民日常生活等國民經濟各個領域，是發展工農業生產，節約能源，改進產品質量，提高經濟效益和管理水平的重要工具在國民經濟中占有重要的地位。在過程自動化儀表與裝置中，流量儀表有兩大功用：作為過程自動化控制系統的檢測儀表和測量物料數量的總量表。

二，能源計量

能源分為一次能源（煤炭、原油、煤層氣、石油氣和天然氣）、二次能源（電力、焦炭、人工燃氣、成品油、液化石油氣、蒸汽）及載能工質（壓縮空氣、氧、氮、氫、水）等。能源計量是科學管理能源，實現節能降耗，提高經濟效益的重要手段。流量儀表是能源計量儀表的重要組成部分，水、人工燃氣、天然氣、蒸汽和油品這些常用的能源都使用著數量極其龐大的流量計，它們是能源管理和經濟核算不可缺少的工具。

三，環境保護工程

煙氣，廢液、污水等的排放嚴重污染大氣和水資源，嚴重威脅人類生存環境。國家把可持續發展列為國策，環境保護將是21世紀的最大課題。空氣和水的污染要得到控制，必須加強管理，而管理的基礎是污染量的定量控制。

我國是以煤為主要能源的國家，全國有上百萬個煙囪不停地向大氣排放煙氣。煙氣排放控制是根治污染的重要項目，每個煙囪必須是安裝煙氣分析儀表和流量計，組成連櫝排放監視系統。煙氣的流量沆量有很大因難，它的難度為煙囪尺寸大且形狀不規則，氣體組分變化不定，流速範圍大，髒污，灰塵，腐蝕，高溫，無直管段等。

四，交通運輸

有五種方式：鐵路公路、航空、水運、和管道運輸。其中管道運輸雖早已有之，但套用並不普遍。隨著環保問題的突出，管道運輸的特點引起人們的重視。管道運輸必須裝備流量計，它是控制、分配和調度的眼睛，亦是安全監沒和經濟核算的必備工具。

五，生物技術

21世紀將迎來生命科學的世紀，以生物技術為特徵的產業將獲得迅速發展。生物技術中需監測計量的物質很多，如血液，尿液等。儀表開發的難度極大，品種繁多。

六，科學實驗

科學實驗需要的流量計不但數量多，且品種極其繁雜。據統計流量計100多種中很大一部分是應科研之需用的，它們並不批量生產，在市面出售，許多科研機構和大企業皆設專門小組研製專用的流量計。

七，海洋氣象，江河湖泊

這些領域為敞開流道，一般需檢測流速，然後推算流量。流速計和流量計所依據的物理原理及流體力學基礎是共通的但是儀表原理及結構以及使用條件有很大差別。

尺寸表

公稱通徑; DN(mm)	公稱壓力; (MPa)	外形尺寸(mm)	表體材質	重量; (kg)
表體長度L	高度H	不鏽鋼	鋁合金
20	1.6/2.5/4.0	180	347	√		5
6.3、10、16	180	357	√
25	1.6/2.5/4.0	200	367	√		7
6.3、10、16	200	378	√		10
32	1.6/2.5/4.0	230	383	√		9
6.3、10、16	230	402	√		12
50	1.6/2.5/4.0	230	403	√		11
6.3、10、16	260	421	√		14
80	1.6	330	438		√	11
2.5/4.0	330	438	√		18
6.3、10、16	330	446	√		21
100	1.6	410	468			14
2.5/4.0	410	475	√		18
6.3、10、16	410	483	√		33
150	1.6	585	542		√	21
2.5/4.0	585	549	√		52
6.3	585	572	√		72
200	1.6	700	618		√	41
2.5	700	626	√		117
4.0	700	634	√		127