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關(guān)于常用渦輪流量計的選型的案例分析說明
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本文前言：
渦輪流量計是目前在工業(yè)領(lǐng)域使用較為**的流量計類型之一，其產(chǎn)品特點是精度高、安裝方便、使用性能的穩(wěn)定性高等優(yōu)點，可**應(yīng)用于石化、冶金、城市燃氣行業(yè)。這種基于渦輪感應(yīng)流體平均流速來測量流量的流量計，由于精度高，常應(yīng)用于昂貴的介質(zhì)（介質(zhì)、天然氣等介質(zhì)）的計量與貿(mào)易結(jié)算。在渦量流量計的使用過程中，如何實現(xiàn)流量計的合理選型，達到高效利用的目的，不僅能夠節(jié)約使用單位的使用成本，也能夠?qū)崿F(xiàn)儀表儀器的利用效益的大化。本文針是根據(jù)渦輪流量計的產(chǎn)品特點，介紹了流量計的選型依據(jù)，同時以案例計算分析了渦輪流量計的選型，為今后渦輪流量計的合理選型提供了一定的理論依據(jù)。
渦輪流量計一般由流量變送器、前置放大器和顯示計算儀組成。它具體的工作原理是：當(dāng)被測流體介質(zhì)通過管內(nèi)的渦輪葉片時，渦輪因為感受到流體的沖擊而做旋轉(zhuǎn)運動，在流量計量程的范圍內(nèi)渦輪的轉(zhuǎn)速和流量成正比。渦輪流量計的轉(zhuǎn)數(shù)是通過磁電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電脈沖信號，再被前置放大器放大，由顯示計算儀顯示流量的大小。這樣根據(jù)單位時間的脈沖數(shù)和累計的脈沖數(shù)就可以反映出單位時間的瞬時流量和累計流量。通過流量計的流體體積示值是以渦輪葉輪轉(zhuǎn)數(shù)為基準(zhǔn)的，即通過測量葉輪的轉(zhuǎn)速來反映通過管道的體積流量大小。
渦輪流量計結(jié)構(gòu)如圖一所示。
圖一渦輪流量計結(jié)構(gòu)示意圖
渦輪流量計整流器通常也叫導(dǎo)流器，主要作用是消除和減少流體流動中的漩渦流、偏心流等各種不是中心軸對稱的流體。軸承用來固定轉(zhuǎn)子使其很好地安裝在管道的中心線處。
葉輪是轉(zhuǎn)子式渦輪流量計的主要組成部分，一般主要由螺旋形的葉片組成。一般葉片的直徑剛好充滿管道，葉片的軸向長度近似為葉片的高度。一般所說的儀表管段是指流量計的管段部分，里面包含了整流器、軸承、轉(zhuǎn)子傳感器等部分，有時候也包括上游和下游的直管部分。
傳感器的主要作用是把轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的信號轉(zhuǎn)換為電信號。通常將渦輪流量計中感知流體流速的渦輪及其組合(包括前后導(dǎo)流架、軸承、殼體及前置放大器)統(tǒng)稱為渦輪流量傳感器。前置放大器是為了傳送傳感器的電信號而對其放大，整型從而得到輸出型號，再將信號處理轉(zhuǎn)換為二次儀表顯示的信號。顯示器為渦輪流量計接受輸出輸出信號的裝置。在流量計運行的過程中，瞬時流量、累計流量、儀表系數(shù)都可以在顯示器上顯示出來。
每個規(guī)格的流量計，均有其流量范圍。也即說，當(dāng)介質(zhì)流量低于下限流量時，介質(zhì)流速太低，以致無法檢測流速，或無法保證精度；而當(dāng)流量高于流量上限時，產(chǎn)生壓力損失過大，會產(chǎn)生丟脈沖、漏計等現(xiàn)象，即使不漏計，流量計也無法保證精度。由于流量計的使用環(huán)境條件一般較為惡劣，有振動、脈動等干擾存在，因此，若流量計經(jīng)常處于下限流量工作時，就很難保證計量精度。一般應(yīng)使流量計的工作流量范圍處于大工況流量的20％一90％。當(dāng)使用環(huán)境很理想時，流量計可工作于小流量和大流量之間，但這僅考慮到流量計的流量范圍。若在低壓介質(zhì)使用，還應(yīng)考慮壓力損失的影響。壓力損失大是流量計選型必須考慮的一個重要因素，在有壓力損失要求時，應(yīng)考慮此因素。
1渦輪流量計的選型數(shù)學(xué)依據(jù)
用戶在實際的流量計選擇應(yīng)用中，要盡量選擇合適的流量計，既要避免資源浪費造成的過度花費，又要避免選擇不合適的流量計影響測量的精度，造成用戶雙方的貿(mào)易糾紛。用戶在選擇流量計之前應(yīng)*先估計管線輸送介質(zhì)的量和介質(zhì)可能達到的溫度和壓力范圍，估算出輸送介質(zhì)的高和低的工況流量，正確選擇規(guī)格合適的流量計。選擇渦輪流量計的總體原則是：盡量使流量計在大流量的20％--90％的范圍內(nèi)運行，這樣流量計的佳計量性能及測量精度也是高的。
渦輪流量計選型流程如圖二所示
二、選型的數(shù)學(xué)計算依據(jù)
已知介質(zhì)的低壓力、高溫度和所需的大標(biāo)準(zhǔn)狀況下的流量，計算大工況下的流量：
三、選型的實例
分析已知一用戶在輸氣時實際的工作壓力范圍是O．5-1.5MPa，介質(zhì)的溫度為10-50度，供氣時小的流量為2500m3／tl；經(jīng)過分析知道，天然氣的實際密度為P=o．55Kg／m3,供氣大流量為6000m3／h，氮氣的摩爾分?jǐn)?shù)為Mn=1．5％，二氧化碳的摩爾分?jǐn)?shù)為Mc=0．6％；經(jīng)測得我們知道，當(dāng)?shù)氐拇髿鈮褐禐?01．3kPa，試確定所選用流量計的口徑和流量范圍。
由剛才的流量計流量范圍計算模型公式我們知道，當(dāng)介質(zhì)壓力為0．5MPa、溫度為50度時天然氣壓縮因子影響小，此時供氣量小，具有大的工況體積流量；而當(dāng)介質(zhì)壓力為1．5MPa、溫度為15度時，壓縮因子影響大，此時的供氣量大，具有小工況體積流量。在工作狀態(tài)下它的流量范圍為147．6—1107．78m訛，所以選擇流量范圍為100----1500m3／h的渦輪流量計。
四、結(jié)束語
本文的渦輪流量計選型模型和計算實例為今后渦輪流量計在實際中的應(yīng)用和選型提供了一定的理論借鑒依據(jù)。
上一條：簡化科研儀器采購流程 為科技插上騰飛的“雙翼”
下一條：關(guān)于差壓式流量變送器安裝方式改進的圖例說明
渦輪流量計是目前在工業(yè)領(lǐng)域使用較為**的流量計類型之一，其產(chǎn)品特點是精度高、安裝方便、使用性能的穩(wěn)定性高等優(yōu)點，可**應(yīng)用于石化、冶金、城市燃氣行業(yè)。這種基于渦輪感應(yīng)流體平均流速來測量流量的流量計，由于精度高，常應(yīng)用于昂貴的介質(zhì)（介質(zhì)、天然氣等介質(zhì)）的計量與貿(mào)易結(jié)算。在渦量流量計的使用過程中，如何實現(xiàn)流量計的合理選型，達到高效利用的目的，不僅能夠節(jié)約使用單位的使用成本，也能夠?qū)崿F(xiàn)儀表儀器的利用效益的大化。本文針是根據(jù)渦輪流量計的產(chǎn)品特點，介紹了流量計的選型依據(jù)，同時以案例計算分析了渦輪流量計的選型，為今后渦輪流量計的合理選型提供了一定的理論依據(jù)。
渦輪流量計一般由流量變送器、前置放大器和顯示計算儀組成。它具體的工作原理是：當(dāng)被測流體介質(zhì)通過管內(nèi)的渦輪葉片時，渦輪因為感受到流體的沖擊而做旋轉(zhuǎn)運動，在流量計量程的范圍內(nèi)渦輪的轉(zhuǎn)速和流量成正比。渦輪流量計的轉(zhuǎn)數(shù)是通過磁電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電脈沖信號，再被前置放大器放大，由顯示計算儀顯示流量的大小。這樣根據(jù)單位時間的脈沖數(shù)和累計的脈沖數(shù)就可以反映出單位時間的瞬時流量和累計流量。通過流量計的流體體積示值是以渦輪葉輪轉(zhuǎn)數(shù)為基準(zhǔn)的，即通過測量葉輪的轉(zhuǎn)速來反映通過管道的體積流量大小。
渦輪流量計結(jié)構(gòu)如圖一所示。
圖一渦輪流量計結(jié)構(gòu)示意圖
渦輪流量計整流器通常也叫導(dǎo)流器，主要作用是消除和減少流體流動中的漩渦流、偏心流等各種不是中心軸對稱的流體。軸承用來固定轉(zhuǎn)子使其很好地安裝在管道的中心線處。
葉輪是轉(zhuǎn)子式渦輪流量計的主要組成部分，一般主要由螺旋形的葉片組成。一般葉片的直徑剛好充滿管道，葉片的軸向長度近似為葉片的高度。一般所說的儀表管段是指流量計的管段部分，里面包含了整流器、軸承、轉(zhuǎn)子傳感器等部分，有時候也包括上游和下游的直管部分。
傳感器的主要作用是把轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的信號轉(zhuǎn)換為電信號。通常將渦輪流量計中感知流體流速的渦輪及其組合(包括前后導(dǎo)流架、軸承、殼體及前置放大器)統(tǒng)稱為渦輪流量傳感器。前置放大器是為了傳送傳感器的電信號而對其放大，整型從而得到輸出型號，再將信號處理轉(zhuǎn)換為二次儀表顯示的信號。顯示器為渦輪流量計接受輸出輸出信號的裝置。在流量計運行的過程中，瞬時流量、累計流量、儀表系數(shù)都可以在顯示器上顯示出來。
每個規(guī)格的流量計，均有其流量范圍。也即說，當(dāng)介質(zhì)流量低于下限流量時，介質(zhì)流速太低，以致無法檢測流速，或無法保證精度；而當(dāng)流量高于流量上限時，產(chǎn)生壓力損失過大，會產(chǎn)生丟脈沖、漏計等現(xiàn)象，即使不漏計，流量計也無法保證精度。由于流量計的使用環(huán)境條件一般較為惡劣，有振動、脈動等干擾存在，因此，若流量計經(jīng)常處于下限流量工作時，就很難保證計量精度。一般應(yīng)使流量計的工作流量范圍處于大工況流量的20％一90％。當(dāng)使用環(huán)境很理想時，流量計可工作于小流量和大流量之間，但這僅考慮到流量計的流量范圍。若在低壓介質(zhì)使用，還應(yīng)考慮壓力損失的影響。壓力損失大是流量計選型必須考慮的一個重要因素，在有壓力損失要求時，應(yīng)考慮此因素。
1渦輪流量計的選型數(shù)學(xué)依據(jù)
用戶在實際的流量計選擇應(yīng)用中，要盡量選擇合適的流量計，既要避免資源浪費造成的過度花費，又要避免選擇不合適的流量計影響測量的精度，造成用戶雙方的貿(mào)易糾紛。用戶在選擇流量計之前應(yīng)*先估計管線輸送介質(zhì)的量和介質(zhì)可能達到的溫度和壓力范圍，估算出輸送介質(zhì)的高和低的工況流量，正確選擇規(guī)格合適的流量計。選擇渦輪流量計的總體原則是：盡量使流量計在大流量的20％--90％的范圍內(nèi)運行，這樣流量計的佳計量性能及測量精度也是高的。
渦輪流量計選型流程如圖二所示
二、選型的數(shù)學(xué)計算依據(jù)
已知介質(zhì)的低壓力、高溫度和所需的大標(biāo)準(zhǔn)狀況下的流量，計算大工況下的流量：
三、選型的實例
分析已知一用戶在輸氣時實際的工作壓力范圍是O．5-1.5MPa，介質(zhì)的溫度為10-50度，供氣時小的流量為2500m3／tl；經(jīng)過分析知道，天然氣的實際密度為P=o．55Kg／m3,供氣大流量為6000m3／h，氮氣的摩爾分?jǐn)?shù)為Mn=1．5％，二氧化碳的摩爾分?jǐn)?shù)為Mc=0．6％；經(jīng)測得我們知道，當(dāng)?shù)氐拇髿鈮褐禐?01．3kPa，試確定所選用流量計的口徑和流量范圍。
由剛才的流量計流量范圍計算模型公式我們知道，當(dāng)介質(zhì)壓力為0．5MPa、溫度為50度時天然氣壓縮因子影響小，此時供氣量小，具有大的工況體積流量；而當(dāng)介質(zhì)壓力為1．5MPa、溫度為15度時，壓縮因子影響大，此時的供氣量大，具有小工況體積流量。在工作狀態(tài)下它的流量范圍為147．6—1107．78m訛，所以選擇流量范圍為100----1500m3／h的渦輪流量計。
四、結(jié)束語
本文的渦輪流量計選型模型和計算實例為今后渦輪流量計在實際中的應(yīng)用和選型提供了一定的理論借鑒依據(jù)。
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