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旋进漩涡流量计具有国内领先水平的新型气体流量仪表。是利用流体旋涡的进动现象,采用压电晶体作传感元件,结合微机技术设计而成。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的流量,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。 旋进漩涡流量计的工作原理如下: 旋进漩涡流量计的流量传感器壳体剖面的型线类似文丘利管的型线,两头大中间小,入口侧的收缩段内有一组强制产生旋涡的导流叶片,出口侧有一个消除旋涡流的整流栅,使流体恢复轴向流动。当流体流入流量流量传感器时,入口处的导流叶片迫使轴向流动的流体旋转,并在收缩段内由于流体的加速流动使旋转流的中心产生旋涡流。这时,随着管截面的缩小,旋涡流集中在中心轴上,当旋涡流体进入扩散段时,由于流速减慢,旋转流体受到回流的作用,开始作二次旋转,旋涡流出现转折点(在这一点上流体的轴向速度分量为零),形成旋涡进动现象,故称旋进漩涡流量计。检测元件测得该进动频率信号后,由二次仪表显示出流量总量、温度、压力等。
旋进漩涡流量计可以用来测量各种管道中的液体、气体和蒸汽的流量,是目前工业控制、能源计量管理中常用的新型流量计。它是利用流体通过漩涡发生器产生漩涡流,漩涡流在文丘利管中旋进,到达收缩段突然节流使漩涡流加速,然后再突然进入扩散段,由于压力变化使漩涡流发生进动。在流动区域放置压电传感器以检测进动频率,再经过放大器处理,转换成频率与流量成正比的脉冲信号,最后通过流量积算仪的运算、处理转换成瞬时值和累积值显示。 因为单侧漩涡产生频率f:http://www.yb1518.com/uploadfiles/image/2011-10//2011101884734544.gif 所以单位时间内的体积流量Q:http://www.yb1518.com/uploadfiles/image/2011-10//20111018847151933.gif f为单侧漩涡产生的频率,Hz; v为流体平均流速,m/s; d为圆柱体直径,m; St=0.2(雷诺数Re=5×102~15×104) 它的优点是精确度高、测量范围广、没有运动部件、无机械磨损、维护方便、压力损失小、节能效果明显。缺点则是工作压力低,如果是铝合金外壳,工作压力小于等于1.6MPa,并且在安装时要特别注意不能用力过大,因为铝合金法兰面容易断裂;如果是不锈钢外壳,工作压力则小于等于4MPa。常用于作业区供气、注气压缩机燃料气和外输机燃料气等压力等级低的计量。
旋进漩涡气体流量计在原油生产与储运过程中,应用较为广泛的一种速度式流量计,由于其无可动部件,具备温度压力修正功能,在恶劣的现场条件下能够测量出天然气标准流量值,具有较高的性价比,能够满足企业内部生产经营管理要求。 目前在石油、石化系统,该流量计主要如下场合使用: (1)用于原油生产过程中的伴生气计量,主要安装于油液分离器的上部的天然气出口部位,经过分离的天然气经计量后,又混入集输管线,输往中转站。由于伴生气中含有一定量的轻烃、二氧化碳、水等介质,随着温度、压力的变化,呈饱和状态的上述组分会从天然气中呈凝析出来,在含量15%时,计量准确度≤±5%,因此,该流量计在原油生产现场的应用较多,占气体流量计的95%。 (2)用于原油中转、集输站库经过油气水三相分离器处理后,天然气储运计量。在天然气轻烃、二氧化碳、水等介质含量5%情况下,计量准确度≤±3%。 (3)用于原油集输站库生产用锅炉、热水加热炉等耗能设施的天然气消耗计量,经过上述加热设施产生的蒸汽和热水,作为载能工质用于原油储运中的伴热保温。因天然气较为纯净,计量准确度≤±2%。 由于旋进漩涡流量计是一种速度式流量计,在流体通过节流断使旋涡流动加速,会产生压力损失,因此,在使用中应避免一下问题的出现: (1)测量介质精良保证为单一牛顿体,如果原油及微量颗粒杂质较多,应在流量计之前分离、过滤器,否则会造成测量值大于实际值。 (2)流量计的选用应该根据介质的实际流量,而非安装管线的直径,这一点非常重要。 (3)要避免因压力传感器的量程选择,和温度、压力传感器误差变化产生的计量误差,由于目前使用的智能旋进旋涡流量计的压力传感器量程为2.0Mpa,在气体实际量程压力≤±0.3Mpa时,会使标准状态下的天然气计量误差增大。同时,由于油田使用的智能旋进漩涡流量计,大部分用于非贸易计量交接,流量计未能按期检定,导致压力、温度传感器产生零点飘移,造成天然气寄来能够误差增大,因此必须对流量计按期进行检定于校对。