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涡轮流量计

点击次数:1637 更新时间:2010-05-13
 
旋进涡轮流量计:当流体通过螺旋形导流叶片组成的起旋器后,流体被强迫围绕中心线强烈地旋转形成旋涡轮,通过扩大管时旋涡中心沿一锥形螺旋形进动。在一定的流量(雷诺数)范围内,旋涡流的进动频率与流经旋进涡流量传感器处流体的体积流量成正比。旋进旋涡流量计的理论流量方程为:

   

    式中,qf为工况下的体积流量,m3/s;f为旋涡频率,Hz;K为流量计仪表系数,P/m3(p为脉冲数)。

    ④ 时差式超声波流量计:当超声波穿过流动的流体时,在同一传播距离内,其沿顺流方向和沿逆流方向的传播速度则不同。在较宽的流量(雷诺数)范围内,该时差与被测流体在管道中的体积流量(平均流速)成正比。超声波流量计的流量方程式为:

   

    式中,qf为工况下的体积流量,m3/s;V为流体通过超声换能器皿1、2之间传播途径上的声道长度,m;L为超声波在换能器1、2之间传播途径上的声道长度,m;X为传播途径上的轴向分量,m;t1为超声波顺流传播的时间,s;t2为超声波逆流传播的时间,s。

    速度式气体流量计一般由流量传感器和显示仪组成,对温度和压力变化的场合则需配置压力计(传感器或变送器)、温度计(传感器或变送器)、流量积算仪(温压补偿)或流量计算机(温压及压缩因子补偿);对准确度要求更高的场合(如贸易天然气),则另配置在线色谱仪连续分析混合气体的组分或物性值计算压缩因子、密度、发热量等。

    (3)容积式流量计

    在容积式流量计的内部,有一构成固定的大空间和一组将该空间分割成若干个已知容积的小空间的旋转体,如腰轮、皮膜、转筒、刮板、椭圆齿轮、活塞、螺杆等。旋转体在流体压差的作用下连续转动,不断地将流体从已知容积的小空间中排出。根据一定时间内旋转体转动的次数,即可求出流体流过的体积量。容积式流量计的理论流量计算公式:

     

    式中,qf为工况下的体积流量,m3/s;n为旋转体的流速,周/s;V为旋转体每转一周所排流体的体积,m3/周。

    在标准状态下,容积式流量计的体积流量计算公式与速度流量计相同。气体容积式流量计属机械式仪表,一般由测量体和积算器组成,对温度和压力变化的场合则需配置压力计(传感器或变送器)、温度计(传感器或变送器)、流量积算仪(温压补偿)或流量计算机(温压及压缩因子补偿)。

    2 气体流量计现场应用存在的问题分析

    综上所述,各种不同类型的气体流量计其输出的信号只与工况流量呈正比例(线性刻度)关系,其与被测介质标态流量之间的刻度只能依据其某一特定工况(如设计工况)来确定,如果现场的实际工况(如介质的温度、压力、成分及流量范围等)已经发生了变化,这时仍按原刻度关系读取标态流量,显然就会产生不同程度的附加误差,使流量读数(原刻度)失去意义。要想准确地测量气体流量,则就要求使用现场实际工况与设计工况一致并保持稳定。然而实际工况经常发生变化,也正因为变化才需要快速、可靠地知道变化后实际工况下条件下的准确流量,否则,测量的意义也就不复存在。

    在现场实际应用中,工况稳定是相对的,变化是的。因此,气体流量计除了需要配置作为关键部分的流量传感器之外,对工况变化有规律、准确度要求不高,无需远传或自动控制的场合,采取配置压力计、温度计、计算器由人工录取参数查表格的方法计算流量这种补偿方式不仅不连续、不快捷,而且繁琐、误差大。在绝大多数情况下,现场实际工况变化往往是突发和未知的,不仅频繁出现且波动范围大,此时仍依靠人工录取参数查表格方法快速而又准确地计算流量已不现实,必须采取自动补偿措施。

    3 含水量的测量

    为了能够实现自动补偿,曾经经历了zui初的机械补偿阶段,这种补偿方式只能对某一参数(如压力)进行校正,由于流量计不仅结构复杂、体积笨重、可动部件多,故障率高,而且准确度低,当补偿不*时,还得进行定点校正;该方式应用时不够灵活,对于参数频繁波动的场合则无法正常发挥补偿作用。其后出现的机械式电动补偿装置,它将介质的工况质量、压力及温度参数,分别转换成电阻或电压等形式的信号,通过电路并配合机械机构组成自动补偿系统,以完成连续补偿运算,但这类补偿装置仍存在结构复杂,调校困难的缺点;补偿不*,准确度也不高,电动单元组合仪表的出现给流量自动 补偿带来了转机,它通过变送器同时检测出流体的工况流量、压力及温度等参数,并将其转换为相应的统一电流信号,按照某种运算关系,将这些信号送入计算单元(如加减器、乘除器、开方器、比例积算器等)进行运算,然后输出代表补偿后的流量信号用于显示、记录或控制,这种方法实现了快捷的自动连续补偿、准确度也有所提高,单元组合仪表具有通用性强、系统组成灵活的优点,但仍然存在补偿不*的缺点,随着集成电路的发展和计算机技术的应用,气体流量自动全补偿方案的实现已出现曙光而成为现实,大规模集成电路具有运行稳定可靠、体积小、功能强的优点,计算机具有强大的运算能力和数据存储能力,可以实现多功能、多参数、多支路、主准确度的补偿,流量积算仪(温压补偿)或流量计算机已成为当前流量仪表的主流。

    从现场使用的角度来看,真正意义上的气体流量计不是仅指流量传感器而是一个系统,应是:由节流装置或流量传感器(变送器)、压力传感器(变送器)、温度传感器(变送器)、在线密度计或色谱仪、流量积算仪或流量计算机组成的一个完整的计量系统。其理由有:*,现场管理的需要, 经过全补偿的体积流量不仅在控制室能看到,在操作现场也能方便的同步看到.第二,安全可靠的需要,目前的流量积算仪或流量计算机能同时计算和控制多路流量即是优点又是缺点,当其硬件或软件出现故障时多路流量同时受影响。第三,量传检定的需要,如前所述,气体流量是由多参数决定的,其补偿的数学模型及过程繁琐复杂,如湿气、饱和蒸气、天然气等介质的计量问题,热值能量计量问题,气体流量计是由多台仪表(仪器)组成的一个系统,涉及到长度、力学、热工、化学、时间、电磁等专业,用户希望将其看成一个黑匣子,不管过程只认结果,然而目前的计量检定标准装置只能按专业分别对单一参数进行量传检定,就流量传感器(变送器)方面 ,绝大多数流量计制造厂家和计量检定机构也只能用水或低压空气代替实际介质检定流量传感器(变送器),目前标准节流装置装置一般只检几何尺寸不检流出系数,然后将组合后用到实际介质实际工况中去,很显然这种检定方法其代表性不*,将会带来误差,所以说目前流量准确性的保证是间接是间接而非直接的,正如同单元组合仪表一样,“单校”不能*代表“联校”。因此使用实际介质在实际(模拟)工况下对气体流量计进行系统检定是保证计量结果准确可靠有效的手段。一体化的气体流量计能很方便的实现这种真正意义的量值传递或溯源。

    相信随着科技的进步和发展,将传感技术、计算机技术、微电子技术、通信技术应用到气体流量计中,全补偿一体化的气体流量计已成为可能,将会给气体流量计量带来一场深刻的革命。

 
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