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天然氣作為一種能源和化工原料其計量越來越被人們重視。
歐美等工業(yè)化水平較高的發(fā)達(dá)國家,對天然氣計量技術(shù)的研究起步較早,投入的資金及科技力量較大,尤其是對貿(mào)易天然氣的計量十分重視。
從流量計選型上,歐洲主要使用渦輪、羅茨流量計,如在荷蘭渦輪、羅茨流量計的使用約占全國的80%;
在加拿大渦輪流量計的使用約占全國的90%,在美國羅茨流量計約占80%、然而在中國渦輪跟羅茨約占總量的98%。
氣體渦輪流量計(測天然氣專用流量計)適合用在餐飲、賓館、工業(yè)、民業(yè)等行業(yè)的燃?xì)馍虡I(yè)結(jié)算、輸配管網(wǎng)燃?xì)庥嬃?、燃?xì)庹{(diào)壓站計量、也可用作丙烷、氮?dú)?、工業(yè)惰性氣體等各種無腐蝕性氣體標(biāo)準(zhǔn)貿(mào)易結(jié)算流量計。
氣體渦輪流量計是一種測量封閉管道中氣體介質(zhì)流量的速度式儀表、適用于天然氣及其他工業(yè)領(lǐng)域中的氣體量測量。
由于其體積小、精度高、重復(fù)性好、特別適用于貿(mào)易結(jié)算計量。
在它的計數(shù)器上顯示的是現(xiàn)場管道當(dāng)中的、工作溫度和工作壓力下流過的氣體的體積量,即未修正流量,單位m3。
也可以顯示成標(biāo)準(zhǔn)氣壓下的流量(20℃,101.325kpa)的體積量(Nm3)。
優(yōu)點(diǎn):
1、氣體渦輪流量計精度高,壓力損失小,始動流量低,對溫度壓力和流量進(jìn)行自動跟蹤補(bǔ)償,電池供電,可輸出多種信號,選用進(jìn)口軸承,壽命長,安裝方便。
智能型速度式流量儀表是集流量、溫度、壓力檢測功能于一體,并能進(jìn)行溫度、壓力補(bǔ)償,具有準(zhǔn)確度高、重復(fù)性好、測量范圍寬、安裝使用方便等優(yōu)點(diǎn)。
2、采用新型微處理器與高性能的集成芯片,運(yùn)算精度高、整機(jī)功能強(qiáng)大,性能優(yōu)越。
3、采用微功耗高新技術(shù),整機(jī)功耗低。既能用內(nèi)置3.6V電池長期供電運(yùn)行,又可由外電源24V供電運(yùn)行。
4、采用新型傳感器,抗振與抗脈動流性能好,不易腐蝕、可靠性好、使用壽命長。
5、按流量頻率信號,可將儀表系數(shù)分八段自動進(jìn)行線性修正,可根據(jù)用戶需要提高儀表的計算精度。
6、采用EEPROM數(shù)據(jù)存貯技術(shù),具備歷史數(shù)據(jù)的存貯與查詢功能,三種歷史數(shù)據(jù)記錄方式可供用戶選擇。
7、流量計表頭可180°旋轉(zhuǎn),安裝使用簡單方便。
8、高精度計量,一般可達(dá)±1.5%、±1.0%。
9、重復(fù)性好,短期重復(fù)性可達(dá)0.05%~0.2%,正是由于具有良好的重復(fù)性,在貿(mào)易結(jié)算中是優(yōu)先選用的流量計。
10、可檢測被檢測氣體的溫度、壓力和流量,能進(jìn)行流量自動跟蹤補(bǔ)償,并顯示標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下
Pn=101.325KPa,Tn=293.15K)的氣體流量:可實(shí)時查詢溫度、壓力、時間、日期等數(shù)據(jù)。
氣體渦輪流量表技術(shù)參數(shù):
管道式:DN20~DN300
精度等級: 管道式:±1.5級,±1.0級
環(huán)境溫度: -20℃~80℃
大氣壓力: 86KPa~106KPa(0.86KG-1.06KG)
公稱壓力: 1.6Mpa、2.5Mpa、6.4Mpa、25Mpa
防爆等級: ExdIIBT6
連接方式:法蘭連接
顯示方式:
(1)遠(yuǎn)傳顯示:脈沖輸出、電流輸出(配顯示儀表)
(2)現(xiàn)場顯示:8位LCD顯示累積流量,單位(m3)
4位LCD顯示瞬時流量,單位(m3/h)、電池電量、頻率、流速
(3)溫度壓力補(bǔ)償型:
A、顯示標(biāo)準(zhǔn)瞬時流量及標(biāo)準(zhǔn)累計流量
B、顯示當(dāng)前壓力、溫度、電池電壓
輸出功能:
(1)脈沖輸出,p-p值由供電電源確定
(2)4~20mA兩線制電流輸出
(3)單位體積脈沖輸出及傳感器原始脈沖輸出
(4)帶有RS485通迅接口
工作原理:
氣體渦輪流量計采用葉輪探頭進(jìn)行測量。它先將流速轉(zhuǎn)換為渦輪的轉(zhuǎn)速,再將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成與流量成正比的電信號。
這種流量計用于檢測瞬時流量和總的累計流量,其輸出信號為頻率,易于數(shù)字化。
圖中感應(yīng)線圈和*磁鐵一起固定在殼體上。當(dāng)鐵磁性渦輪葉片經(jīng)過磁鐵時,磁路的磁阻發(fā)生變化,從而產(chǎn)生感應(yīng)信號。
信號經(jīng)放大器放大和整形,送到計數(shù)器或頻率計,顯示總的積算流量。同時將脈沖頻率經(jīng)過頻率-電壓轉(zhuǎn)換以指示瞬時流量。
葉輪的轉(zhuǎn)速正比于流量,葉輪的轉(zhuǎn)數(shù)正比于流過的總量。渦輪流量計的輸出是頻率調(diào)制式信號,不僅提高了檢測電路的抗干擾性,而且簡化了流量檢測系統(tǒng)。
它的量程比可達(dá)10:1,精度在±0.2%以內(nèi)。慣性小而且尺寸小的渦輪流量計的時間常數(shù)可達(dá)0.01秒。
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通用自動氣體渦輪流量計,具有防爆及防護(hù)功能,防爆標(biāo)志為ExdⅡBT6、ExiaⅡCT6,防護(hù)等級為IP65;
適用于天然氣、干煤氣、壓縮空氣等的測量,廣泛用于石油、化工、冶金、科研等領(lǐng)域的計量、控制系統(tǒng)。
特點(diǎn)
1、具有防腐功能,可測量具有腐蝕性的氣體流量。
2、采用低功耗單片微機(jī)技術(shù),整機(jī)功能強(qiáng)大、使用功耗低、性能可靠。
3、具有非線性精度補(bǔ)償功能的智能流量顯示表頭,修正公式精度優(yōu)于±0.02%。
4、儀表系數(shù)可由按鍵在線設(shè)置,并可顯示在LCD屏上,LCD屏直觀清晰,可靠性強(qiáng)。
5、采用EEPROM對累積流量、儀表系數(shù)掉電保護(hù),保護(hù)時間大于10年。
6、采用高性能MCU中央處理器,完成數(shù)據(jù)采集處理顯示輸出、累積流量瞬時流量。
7、屏顯示方便的人機(jī)界面實(shí)現(xiàn),以標(biāo)準(zhǔn)485形式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
8、采用全硬質(zhì)合金(碳化鎢)屏蔽式懸臂梁結(jié)構(gòu)軸承,集轉(zhuǎn)動軸承與壓力軸承于一體,大大提高了軸承壽命,并可在有少量泥沙與污物的介質(zhì)中工作。
9、采用1Cr18Ni9Ti全不銹鋼結(jié)構(gòu),(渦輪采用2Cr13)防腐性能好。
10、容易維修,有自整流的結(jié)構(gòu),小型輕巧,結(jié)構(gòu)簡單,可在短時間內(nèi)將其組合拆開,內(nèi)部清洗簡單。
11、有較強(qiáng)抗磁干擾和振動能力、性能可靠、壽命長
12、下限流速低,測量范圍寬,功耗低,3V鋰電池供電可連續(xù)運(yùn)行5年以上。
原理
傳感器的儀表系數(shù)由流量校驗裝置校驗得出,它完全不問傳感器內(nèi)部流體機(jī)理,把傳感器作為一個黑匣子,根據(jù)輸入(流量)和輸出(頻率脈沖信號)確定其轉(zhuǎn)換系數(shù),它便于實(shí)際應(yīng)用。
但要注意,此轉(zhuǎn)換系數(shù)(儀表系數(shù))是有條件的,其校驗條件是參考條件,如果使用時偏離此條件系數(shù)將發(fā)生變化,變化的情況視傳感器類型,管道安裝條件和流體物性參數(shù)的情況而定。
理論流量方程
根據(jù)動量矩定理可以列出葉輪的運(yùn)動方程
渦輪流量計公式3
式中J:葉輪的慣性矩;
dw/dt:葉輪的旋轉(zhuǎn)加速度;
M1:流體的驅(qū)動力拒;
M2:粘性阻力矩;
M3:軸承摩擦阻力矩;
M4:磁阻力矩。
當(dāng)葉輪以恒速旋轉(zhuǎn)時,渦輪流量計0,則M1=M2+M3+M4。論分析與實(shí)驗驗證可得
渦輪流量計公式4
式中n:葉輪轉(zhuǎn)速;
qv:體積流量;
A:與流體物性(密度、粘度等),葉輪結(jié)構(gòu)參數(shù)(葉片傾角、葉輪直徑、流道截面積等)有關(guān)的系數(shù);
B:與葉片頂隙,流體流速分布有關(guān)的系數(shù);
C:與摩擦力矩有關(guān)的系數(shù)。
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