智能型旋进旋涡流量计的使用和维护

2003年10月（1）

近年来适用于不同介质及工况条件的新型计量仪表相继问世，智能型旋进旋涡流量计即为其中之一。它是近年来开发并投放市场的一种速度式流量仪表，可适用于石油、蒸汽、天然气、水等多种介质的流量测量，并实现了压力、温度及压缩系数等动态参数的在线自动补偿。也正因为该表具有一定特色但应用历史较短，同时考虑到有关使用者尚未对其进行过较为系统的实践总结，有鉴于此，笔者将本企业对该种仪表的运用情况予以小结，作为有关部门在仪表选型及使用过程中的一个参考。

1         选用背景

①     在某些特定场合下孔板流量计已不能满足最基本的测量要求。

 在天然气流量计现场，往往都存在着一些特殊用户，主要表现为：瞬时流量较小或流量波动幅度较大。如果在这种情况下仍能使用传统的孔板流量计进行流量测量，那么就很有可能违背有关技术标准的规定[1,2]。比如，要求“管道内的流量应该不随时间变化，或实际上只随时间有微小和缓慢的变化”对于采用法兰取压的孔板流量计又要求“ ≥1260 D”等，一旦超越这些基本的使用条件，孔板流量计的测量准确性也就无从谈起；另外，在这种特殊情况下，对显示仪表的选配也是一件颇费周折的事情，如果匹配不当，那么指示或记录示值超差也就在所难免。

  ②对生产管理成本的严格控制是现代企业生存发展的迫切要求。

  如今，各个企业都在经历着市场的严峻洗礼，生产成本就势必悠关企业的生死存亡，因此，在满足流量计量基本要求的前提下，选用既能节省静态投资又能降低动态成本的新型计量仪表也就提上了有关决策者的议事日程。

2         仪表特点

与传统的孔板流量计进行比较，智能式旋进旋涡流量计具有以下几个主要特点：

①实现了机电一体化，日常的计量过程不需人工值守；

②工艺安装条件不苛刻，仪表上、下游直管段可较孔板流量计大大缩短；

③系统的测量准确度能够满足目前的贸易计量要求（≤2％）；

④流量测量范围较宽（ ），可在孔板流量计无法涉足的部分小流量区域进行有效工作；

⑤体积小、重量轻、离线标定较为方便；

⑥测量信号既可就地显示，也可按需远传；

⑦无可动部件，因此对于一般的测量就不存在仪表的机械磨损；

⑧仪表管理人员勿需专业培训，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。

3         工作原理

①组成结构

  智能型旋进旋涡流量计主要由壳体（文丘利管）、旋涡发生体、导流体、频率感测件（压电晶体）、微处理器、温度及压力传感器等部件组成，其外型结构如图1所示。

 1－旋涡发生体；2－壳体；3－温度传感器输入口；4－压力传感器输入口；

  5－信号输出口；6－压电晶体；7－温度传感器；8－压力传感器；9－出口导流体

                  图1 旋进旋涡流量计结构图

 ②工作原理

当被测介质沿管道中轴到达仪表上游入口时，其固定于端部的扇型叶片首先迫使流体进行旋转运动，然后再由旋涡发生体形成漩涡流。由于流体本身具有的动能，旋涡流继续在文丘利管中向前旋进，在流体到达文氏管的收缩段时由于节流作用使得旋涡流动能增加、流速加大，当进入扩散断后，又因回流的作用流体就被迫进行二次旋转。产生的旋涡频率再经频率感测元件（压电晶体）检测、转换及前置放大器的放大、滤波和整形等一系列过程之后，旋涡频率就转变成了与被测介质流速大小成正比的脉冲信号，然后再与温度、压力等检测信号一起被送往微处理器进行积算处理，最后在LCD上显示出测量结果（标准状况下的瞬时流量、累计流量及温度、压力数据）。其工作原理框图如图2所示。

                 图2 温压补偿智能流量积算仪原理框图

4         使用情况

   ①概况  为了解决小城镇的民用气计量问题（日供气量较小、流量波动幅度较大），从1997年8月到现在，我们一共使用了浙江天信仪表有限公司生产的智能型旋进旋涡流量计50余台，使用点的流量测量范围均在100~3000m³/d之间，供气压力≤1.0MPa，其中最小规格为DN25；最大规格为DN50。

②介质条件  被测介质基本上都为净化后的天然气，其甲烷（CH₄）含量≥95％、二氧化碳（CO₂）及氮气（N₂）含量均≤5％、硫化氢（H₂S）含量≤30mg/m³、相对密度（Cr）为0.55~0.58。

③使用效果  只要仪表选型合理并且在流态稳定及没有明显干扰的情况下，该表运行较为稳定、可靠。在某计量点，经与孔板流量计串联比对，二者测量结果吻合较好，如表1所示。

表1 某用户智能型旋进旋涡流量计与孔板流量计测量结果比对

日期          旋进旋涡          孔板流量计                     差值               流量计/m3            /m3                    绝差/m3      相对（％）

4.8             285                289                      －4          －1.38 4.9             284                278                      6            2.16 4.10            306                311                      －5          －1.61 4.11            301                306                      －5          －1.63 4.12            293                287                      6            2.09 4.13            295                291                      4            1.37 4.14            309                305                      4            1.31 4.15            286                289                      －3          －1.04 4.16            284                291                      －7          －2.41 4.17            300                299                      1            0.33