氣體渦輪流量計:渦輪流量傳感器與顯示積算一體化的新型智能-中文百科頻道

産品介紹

氣體渦輪流量計應用主要用于工業管道中空氣、氮氣、氧氣、氫氣、沼氣、天然氣、蒸汽等介質流體的流量測量，在測量工況體積流量時幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數的影響。無可動機械零件，因此可靠性高,維護量小。儀表參數能長期穩定。氣體渦街流量計采用壓電應力式傳感器，可靠性高，可在-20℃～+250℃的工作溫度範圍内工作。有模拟标準信号，也有數字脈沖信号輸出，容易與計算機等數字系統配套使用，是一種比較先進、理想的流量儀表。

氣體渦街流量計輸出的脈沖頻率信号不受流體物性和組分變化的影響，即儀表系數在一定雷諾數範圍内僅與旋渦發生體及管道的形狀尺寸等有關。但是作為流量計在物料平衡及能源計量中需檢測質量流量，這時流量計的輸出信号應同時監測體積流量和流體密度，流體物性和組分對流量計量還是有直接影響的。氣體渦街流量計便是依據卡門旋渦原理進行封閉管道流體流量測量的新型流量計。因其具有良好的介質适應能力，無需溫度壓力補償即可直接測量蒸汽、空氣、氣體、水、液體的工況體積流量，配備溫度、壓力傳感器可測量标況體積流量和質量流量，是節流式流量計的理想替代産品。

氣體渦街流量計為提高氣體的耐高溫及抗振動性能，因其獨特的結構和選材使該傳感器可在高溫（350℃）、強振動（≤1g）的惡劣工況下使用。在實際應用中，往往最大流量遠低于儀表的上限值，随着負荷的變化，最小流量又往往會低于儀表的下限值，儀表并非工作在它的最佳工作段，為了解決這一問題，通常采用在測量處縮徑提高測量處的流速，并選用較小口徑的儀表以利于儀表的測量，但是這種變徑方式必須在變徑管與儀表間有長度為15D以上的直管段進行整流，使加工、安裝都不方便。

氣體渦街流量計為了使用方便，電池供電的就地顯示型氣體渦街流量計采用微功耗高新技術，采用锂電池供電可不間斷運行一年以上，節省了電纜和顯示儀表的采購安裝費用，可就地顯示瞬時流量、累積流量等。溫度補償一體型渦街流量計還帶有溫度傳感器，可以直接測量出飽和蒸汽的溫度并計算出壓力，從而顯示飽和蒸汽的質量流量。溫壓補償一體型帶有溫度、壓力傳感器，用于氣體流量測量可直接測量出氣體介質的溫度和壓力，從而顯示氣體的标況體積流量。

應用領域

适用于天然氣、氮氣、壓縮空氣等中低流速潔淨氣體；不适用液體或高溫蒸汽及濕氣。

概述

氣體渦輪流量計是一種精密流量測量儀表，與相應的流量積算儀表配套可用于測量液體的流量和總量。氣體渦輪流量計廣泛用于石油、化工、冶金、科研等領域的計量、控制系統。配備有衛生接頭的氣體渦輪流量計可以應用于制藥行業。

一體化氣體渦輪流量計結構為防爆設計，可以顯示流量總量，瞬時流量和流量滿度百分比。電池采用長效锂電池，單功能積算表電池使用壽命可達5年以上，多功能顯示表電池使用壽命也可達到12個月以上。

一體化表頭可以顯示的流量單位衆多，有立方米，加侖，升，标準立方米，标準升等，可以設定固定壓力、溫度參數對氣體進行補償，對壓力和溫度參數變化不大的場合，可使用該儀表進行固定補償積算。

特點

1、壓力損失小，葉輪具有防腐功能；

2、采用先進的超低功耗單片微機技術，整機功能強、功耗低、性能優越。

3、具有非線性精度補償功能的智能流量顯示器。修正公式精度優于±0.02%

4、儀表系數可由按鍵在線設置，并可顯示在LCD屏上，LCD屏直觀清晰，可靠性強

5、采用EEPROM對累積流量、儀表系數掉電保護，保護時間大于10年

6、采用高性能MCU中央處理器，完成數據采集處理顯示輸出、累積流量瞬時流量同

7、屏顯示方便的人機界面實現，以标準485形式進行數據傳輸。

8、采用全硬質合金（碳化鎢）屏蔽式懸臂梁結構軸承，集轉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中工作。

9、采用1Cr18Ni9Ti全不鏽鋼結構，（渦輪采用2Cr13）防腐性能好。

10、容易維修，有自整流的結構，小型輕巧，結構簡單，可在短時間内将其組合拆開，

11、内部清洗簡單。

12、有較強抗磁幹擾和振動能力、性能可靠、壽命長

下限流速低，測量範圍寬，

13、現場顯示型液晶屏顯示清晰直觀，功耗低，3V锂電池供電可連續運行5年以上，

14、耐腐蝕，适用于酸堿溶液

儀表分類

按儀表功能分類可分為3大類

1、氣體渦輪流量傳感器/變送器：該類渦輪流量産品本身不具備現場顯示功能，僅将流量信号遠傳輸出。流量信号可分為脈沖信号或電流信号（4-20mA）；儀表價格低廉，集成度高，體積小巧，特别适用于與二次顯示儀、PLC、DCS等計算機控制系統配合使用。該類渦輪流量計均為防爆産品，防爆等級為：ExdIIBT6。

應用場合：可作為工況流量信号的采集儀表，将流量信号遠傳至上位機

2、智能一體化氣體渦輪流量計

一體化智能儀表，采用雙排液晶現場顯示，具有機構緊湊、讀數直觀清晰、可靠性高、不受外界電源幹擾、抗雷擊、成本低等明顯優點。

應用場合：

（1）在溫度、壓力相對穩定的工況現場，作為工業控制儀表。

（2）在溫度、壓力相對穩定的工況現場，用戶可根據儀表示值氣體方程自行運算到标況流量。

（3）智能溫壓補償一體化氣體渦輪流量計

HLWQ-D型氣體渦輪量計内置溫度、壓力傳感器和智能流量積算儀，通過微處理單元對實時采集的流量、溫度、壓力信号按照氣态方程進行溫度壓力補償，自動進行壓縮因子修正，然後将标準狀态下的體積流量直觀的顯示出來。

應用場合：精确計量或貿易結算

技術參數

1、公稱口徑：管道式：DN4～DN200

2、插入式：DN100～DN2000

3、精度等級：管道式：±0.5級，±1.0級

4、插入式：±1.5級、±2.5級

5、環境溫度：-20℃～50℃

6、介質溫度：測量液體：-20℃～120℃

7、測量氣體：-20℃～80℃

8、大氣壓力：86KPa～106KPa

9、公稱壓力：1.6Mpa、2.5Mpa、6.4Mpa、25Mpa

10、防爆等級：ExdIIBT4

11、連接方式：螺紋連接、法蘭夾裝、法蘭連接、插入式等

12、直管段要求：氣體：上遊直管段應≥10DN，下遊直管段應≥5DN

13、液體：上遊直管段應≥20DN，下遊直管段應≥5DN

14、插入式：上遊直管段應≥20DS，下遊直管段應≥7DS（DS為管道實測内徑）

顯示方式

1、遠傳顯示：脈沖輸出、電流輸出（配顯示儀表）

2、現場顯示：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、溫度壓力補償型：

（1）顯示标準瞬時流量及标準累計流量

（2）顯示當前壓力、溫度、電池電壓

輸出功能

1、脈沖輸出，p-p值由供電電源确定

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

供電電源

1、DC5～24V

2、标準型3V锂電池安裝于儀表内部可連續使用八年以上

3、溫壓補償型3V锂電池安裝于儀表内部可連續使用四年以上

傳輸距離

傳感器至顯示儀距離可達500m

精度等級

1.0級、1.5級

使用條件

1、環境溫度：-30℃～+60℃；

2、大氣壓力：86KPa～106KPa；

3、介質溫度：-30℃～+80℃；

4、相對濕度：5%～95%

儀表選型

1、選型說明

用戶在選型時，應根據管道公稱壓力、介質最高壓力、介質溫度、介質組分情況、流量範圍及信号輸出要求合理選擇流量計的型号規格。

為使流量計的使用性能最佳，流量計的使用流量範圍應在（20%～80%）Qmax範圍内比較合适。

2、儀表選型介紹

已知某一供氣管線的實際工作壓力為（表壓）0.8MPa~1.2MPa，介質溫度範圍為-5℃~+40℃，供氣量為3000~8000Nm3/h（标況流量），在不考慮天然氣組分的情況下，要求确定流量計的規格型号。

優勢及工作原理

在氣體渦輪流量計的使用過程中，氣體流經過流量計推動渦輪葉片旋轉。葉輪的轉數與通過渦輪流量計的氣體體積成正比。流量計入口處安裝有一個特殊設計的專利導流架，随着流速的增加，對進入流量計的氣流進行加速。導流架的設計可消除任何潛在流體擾動，如渦流或不對稱流。對渦輪葉片的推動力也同時增加。确保了流量計在允許的誤差範圍内高精度計量，即使在小流量的狀況下也可以準确計量。作用在渦輪葉片上的氣流是軸向的，渦輪裝置在主傳動軸上，傳動軸配有高強度的球軸承。氣體通過渦輪葉片後，渦輪葉片的旋轉經齒輪組減速後。入口通道内壓力得到回複，通道設計可确保流态的最優化。

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行自動跟蹤補償，電池供電，可輸出多種信号，選用進口軸承，壽命長，安裝維修方便。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，并能進行溫度、壓力補償，具有準确度高、重複性好、測量範圍寬、安裝使用方便等優點。

2、氣體渦輪流量計是一種測量封閉管道中氣體介質流量的速度式儀表。适用于燃氣及其他工業領域中的氣體量精确測量。由于其體積小、精度高、重複性好。它吸取了國外同類産品的先進結構，經過優化設計，綜合了氣體力學、流體力學、電磁學等理論。采用先進的傳動結構而自行開發的新産品。

3、氣體渦輪流量計是集流量、溫度、壓力檢測功能于一體，并能進行溫度、壓力、壓縮因子自動補償的新一代流量計，是石油、化工、電力、冶金、工業鍋爐等工業行業的燃氣計量和城市天然氣、燃氣調壓站及燃氣貿易計量的理想儀表。它具有壓力損失小、準确度高、始動流量低、抗振與抗脈動流性能好、量程比寬等特點。

安裝連接

氣體智能渦輪流量計是按照ISO9951标準并結合國内外流量儀表先進技術而研制開發的集溫度、壓力、流量傳感器和智能流量積算儀于一體的新一代高精度、高可靠性的精密計量儀表，它出色的低壓和高壓計量性能，多種信号輸出方式以及對流體擾動的低敏感性，使得流量計成為一種特别優秀的能準确計量氣體累積量的商業貿易計量儀表。

廣泛應用

氣體渦輪流量計廣泛應用于石油、有機液體、無機液、液化氣、天然氣和低溫流體以及其它各種無腐蝕性氣體的計量或流量控制等場合。

主要特點

1、滿足ISO9951标準的技術要求，表體長度為3DN（DN為流量計口徑），并經高、低水平擾動試驗；

2、可檢測被測氣體的溫度、壓力和流量，并顯示标準狀态下（Pb=101.325KPa，Tb=293.15K）的氣體體積累積量；

3、流量範圍寬，重複性好，精度高，壓力損失小，起始流量低；

4、具有五段儀表系數設定及自動修正的功能；

5、采用專利一體化整流器（實用新型專利号ZL03210043—4），對流量計的前後直管段安裝要求低（前為≥2DN，下遊無要求）；

6、内置式壓力、溫度傳感器，安全性能高、結構緊湊、外形美觀（外觀專利号：ZL03332262·7）。

7、對壓力、溫度傳感器的故障能自行診斷，并直接顯示在LCD屏和上位機中；

8、一節锂電池可連續使用兩年以上，并具有電池欠壓兩級報警輸出功能，更适合與IC卡管理系統的配套使用；智能流量積算儀可以任意角度定位（轉動角度為350°），使流量計在各種安裝條件下的讀數更方便，更直接；

9、特有時間顯示及實時數據存儲之功能，無論什麼情況，都能保證内部數據不會丢失，可永久性保存；

10、儀表具有RS-485通訊接口功能，并配備功能強大、界面豐富的數據管理軟件系統，可打印各種自動生成的圖表；

11、儀表具有防爆及防護功能，防爆标志為ExdⅡBT4，ExiaⅡCT4,，防護等級為IP55。

設備安裝

1、氣體渦輪流量計屬于精密測量儀表，在運輸、倉儲和操作時必須小心裝卸。

2、在流量計裝入管道前，撕去法蘭進出口處的粘帶，并用吹起的方法檢驗葉輪轉動是否靈活平穩。

3、流量計開始安裝前，特别是安裝在新管路或經維修的管路上時，首先應清掃管路，去除所有的渣、鐵鏽及其它的管路碎屑。

4、管路液壓靜力試驗後，任何留在管線裡的液體都會損壞渦輪流量計的内部零件。如果液壓靜力試驗是必要的話，渦輪流量計必須要用一個管段來代替，确保在液壓靜力試驗後沒有液體留在渦輪流量計的上遊管線裡。

5、流量計應水平安裝。帶有潤滑系統的流量計在安裝時應保證潤滑瓶開口朝上。公稱直徑DN≤200氣體渦輪流量計可以垂直安裝。安裝使用時，氣流方向應從上至下。

6、任何情況下，在渦輪流量計的上遊應安裝一段公稱直徑與流量計的公稱直徑相同的直管段，長度要求≥2DN；同時其下遊也必須安裝一段與流量計的公稱直徑相同的直管段或彎管，并且要求其總長≥2DN。

7、在氣體渦輪流量計入口管上遊的漸縮管或漸擴管的開口角度不能超過30。。為了保證氣體政策輸送，便于對流量計進行維護，要在流量計安裝管道上設置旁通管道。

8、氣體渦輪流量計宜緩慢地加壓和啟動，快速打開閥門的沖擊負載通常會損壞葉輪。

9、如果需要在渦輪流量計附近的管線上做焊接工作，則必須将渦輪流量計拆下來進行。否則，會陰管道溫度過高而導緻流量計的永久性破壞。

10、安裝氣體渦輪流量計時，注意使氣體流動方向與表殼上箭頭所指的方向一緻，安裝失誤會導緻對渦輪流量計的破壞。

11、管道必須沒有震動，管道内的氣流不能有大的脈動和雜質，沒有灰塵和液體，進入管路的外來物質會嚴重地損壞渦輪流量計，當預計氣體流中可能存在損壞流量計的外來物質時，建議在渦輪流量計上遊管道安裝過濾器。

12、對于安裝在戶外的氣體渦輪流量計，為了防風雨，應對其提供适當的保護措施。

13、建議氣體渦輪流量計的實際使用流量應在流量計的最大額定流量的20%—80%範圍内。氣體渦輪流量計允許短時過載，但實際最大流量不能超過氣體渦輪流量計允許最大流量的20%，而且持續時間不能超過半小時。

14、流量計安裝時務必保證渦輪流量計入口和出口的連接同軸對準，且各螺栓力均勻，以免影響密封效果。為了得到準确的測量結果，必須保證沒有密封件從法蘭伸入管線。

發展趨勢

原油的測量

1、玻璃管液面計量油

在油氣分離器上安裝一根長80左右并與分離器構成連通管的玻璃管液面計。分離器内一定重要的油将水壓倒玻璃管内，根據玻璃管内水上升的高度與分離器内油量的關系得到分離器内油的重量，由此測得玻璃管内液面上升高度所需要的時間，即可折算出油井的産量。

玻璃管量油是國内各油田普遍采用的傳統方法，約占油井總數的90%以上。該方法裝備簡單、投資少，但由于采用間歇量油的方式來折算産量，導緻原油系統誤差為10%～20%。另外在高含水期，特别是在特高含水期，對于氣液比低的油井計量後的排液十分困難，該計量操作造成很大不便。

2、電報量油

在玻璃管液面計量油的基礎上，在規定的量油高度H上、下各安裝一個電極，當水上升到下電極時，計時電表接通開始計時，水上升到上電極時，電表切斷停止走動，記錄水上升H高的時間t，則可按照玻璃管液面計量油的方法計算出油井的産量。

3、翻鬥量油

翻鬥量油裝置主要由量油器、計數器等組成。一個鬥裝滿時翻到排油，另一個鬥裝油，這樣反複循環來累積油量。這種量油裝置結構簡單，具有一定計量精度。

天然氣的測量

1、孔闆測氣：

孔闆測氣是傳統的氣體計量方法，用節流孔闆與波紋管壓差計配套進行測量，根據氣體流經孔闆節流時前後的壓差來計算氣體流量。這種計量方法裝置結構簡單，安裝方便，但量程較小，隻有1：3，而且計量精度受孔闆加工安裝精度的影響。

2、分離器排液測氣：

在計量用油氣分離器量完油以後，關閉分離器的天然氣出口閥門，根據排液的時間計算天然氣的産量。這種方法不需要專門的測量裝置，原理簡單，但操作工作量大，且精度不高。

3、氣體流量計測氣：

随着技術的發展，氣體流量計在天然氣測量中的應用越來越多，常用的有氣體渦輪流量計、旋進旋渦流量計、渦街流量計、氣體羅茨流量計等。

氣體渦輪流量計、旋進旋渦流量計、渦街流量計是速度式流量測量儀表。氣體渦輪流量計主要由渦輪、導流氣、磁電轉換器等組成，具有精度高、重複性好、反映快、測量範圍寬等優點，缺點是具有運動部件，容易磨損，從而影響測量的精度。

渦街流量計是基于“卡門”渦街原理研制成的一種流量計。在管道中插入一個旋渦發生體，當管道中有流體流過時，在旋渦發生體的兩側将交替産生旋渦，在下遊交替排列的旋渦列被稱為“渦街”，單位時間内通過某一點的渦街的數量與流體的流速成正比。渦街由壓力傳感器檢測，檢測的微弱電信号經處理，轉換為流量進行顯示或者遠傳。

旋進旋渦流量計工作原理；進入流量計的流體通過旋渦發生器産生旋渦流，旋渦流在文丘裡管中旋進，到達收縮短突然節流使旋渦流加速。當旋渦流進入擴散段後，因回流的作用強迫進入旋進式二次旋轉。旋渦流的頻率與介質速度成正比并且為線性關系，由壓力傳感器檢測，檢測的微弱電信号經處理，可轉換為流量信号。

旋進旋渦流量計和渦街流量計都具有結構簡單、準确度高、測量範圍大、無機械可動件、安裝使用方便、不受介質的密度、粘度等影響的優點。

氣體羅茨流量計是一種容積式流量計，計量精度較高，适用于精密的體積測量，廣泛用于貿易和精密儲運計量管理。但是在油井計量中分離出的天然氣含有較多的液滴，這會影響流量計轉動機構的潤滑，容易出現卡、堵事故，所以一般不宜采用此類流量計。

工作原理

氣體渦輪流量計采用渦輪進行測量。它先将流速轉換為渦輪的轉速，再将轉速轉換成與流量成正比的電信号。這種流量計用于檢測瞬時流量和總的積算流量，其輸出信号為頻率，易于數字化。圖中感應線圈和永久磁鐵一起固定在殼體上。當鐵磁性渦輪葉片經過磁鐵時，磁路的磁阻發生變化，從而産生感應信号。信号經放大器放大和整形，送到計數器或頻率計，顯示總的積算流量。同時将脈沖頻率經過頻率－電壓轉換以指示瞬時流量。葉輪的轉速正比于流量，葉輪的轉數正比于流過的總量。渦輪流量計的輸出是頻率調制式信号，不僅提高了檢測電路的抗幹擾性，而且簡化了流量檢測系統。它的量程比可達10：1，精度在±0.2%以内。慣性小而且尺寸小的渦輪流量計的時間常數可達0.01秒。

氣體渦輪流量計廣泛應用于石油、有機液體、無機液、液化氣、天然氣和低溫流體等。

應用

場合

發電及熱電聯産、供熱行業；航空、航天、造船、核能及兵器行業；機械、冶金、煤礦及汽車制造行業；石油、化工行業；醫藥、食品及煙灑制造行業；森工、農墾及輕工行業等。

常見問題解決方法

1、在氣體渦輪流量計儀表安裝、連接過程中，應确保每一個環節的準确無誤，其中包括安裝前對現場的考察、安裝過程中氣體渦輪流量計儀表接線、系統接地線等方面，從而确保檢測到真實數據并能夠準确輸出。

2、對于運行中的計量系統可采用“雙軌計量，對比确認”的方法，以及“替代法”對運行中的計量氣體渦輪流量計儀表故障進行确認和排除。

3、定期對氣體渦輪流量計儀表進行整體清洗，必要時可對氣體渦輪流量計儀表的傳感頭部分進行吹掃，避免雜質在傳感頭處的凝結。寒冷的季節在計量直管段及氣體渦輪流量計儀表部分加伴熱裝置也有利緩解雜質在計量氣體渦輪流量計儀表處的凝結。

4、定期對管道進行排水，特别是直管段前的水分，依據具體情況設置專人定期排放，盡可能降低計量管段中的水分，最大限度的排除流體中的脈動。

5、加強對計量系統數據的管理，設置定時打印功能，依據打印數據結合生産狀況對氣體渦輪流量計儀表的運行分析。

流量範圍

氣體渦輪流量計流量範圍的選擇對其精确度及使用年限有較大的影響，并且每種口徑的流量計都有一定的測量範圍，流量計口徑的選擇也是由流量範圍決定的。選擇流量範圍的原則是：使用時的最小流量不得低于儀表允許測量的最小流量，使用時的最大流量不得高于儀表允許測量的最大流量。氣體渦輪流量計對于每日儀表實際運行時間不超過8小時的斷續工作場合，選擇實際使用時最大流量的1.3倍作為流量範圍上限；對于每日儀表實際運行時間不低于8小時的連續工作場合，選擇實際使用時最大流量的1.4倍作為流量範圍上限。氣體渦輪流量計儀表下限流量以實際使用最小流量的0.8倍為合适。