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一、概述
智能氣體旋進(jìn)旋渦流量計(jì)是我公司開發(fā)研制的的氣體流量?jī)x表。該流量計(jì)集流量、溫度、壓力檢測(cè)功能于一體，并能進(jìn)行溫度、壓力、壓縮因子自動(dòng)補(bǔ)償，是石油、化工、電力、冶金等行業(yè)用于氣體計(jì)量的理想儀表。
1、產(chǎn)品主要特點(diǎn)
l 無機(jī)械可動(dòng)部件，不易腐蝕，穩(wěn)定可靠，壽命長(zhǎng)，長(zhǎng)期運(yùn)行無須特殊維護(hù)；
l 采用16位電腦芯片，集成度高，體積小，性能好，整機(jī)功能強(qiáng)；
l 智能型流量計(jì)集流量探頭、微處理器、壓力、溫度傳感器于一體, 采取內(nèi)置式組合,使結(jié)構(gòu)加緊湊，可直接測(cè)量流體的流量、壓力和溫度，并自動(dòng)實(shí)時(shí)跟蹤補(bǔ)償和壓縮因子修正；
l 采用雙檢測(cè)技術(shù)可有效地提高檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)度，并抑制由管線振動(dòng)引起的干擾；
l 采用的智能抗震技術(shù)，有效的抑制了震動(dòng)和壓力波動(dòng)造成的干擾信號(hào)；
l 采用漢字點(diǎn)陣顯示屏，顯示位數(shù)多，讀數(shù)直觀方便，可直接顯示工作狀態(tài)下的體積流量、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量、總量，以及介質(zhì)壓力、溫度等參數(shù)；
l 采用EEPROM技術(shù)，參數(shù)設(shè)置方便，可保存，并可保存長(zhǎng)達(dá)一年的歷史數(shù)據(jù)；
l 轉(zhuǎn)換器可輸出頻率脈沖、4～20mA模擬信號(hào)，并具有RS485接口，可直接與微機(jī)聯(lián)網(wǎng)，傳輸距離可達(dá)1.2km；
l 多物理量參數(shù)報(bào)警輸出，可由用戶任選其中之一；
l 流量計(jì)表頭可360度旋轉(zhuǎn)，安裝使用簡(jiǎn)單方便；
l 配合本公司的FM型數(shù)據(jù)采集器，可通過因特網(wǎng)或者網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸
l 壓力、溫度信號(hào)為傳感器輸入方式，互換性強(qiáng)；
l 整機(jī)功耗低，可用內(nèi)電池供電，也可外接電源。
l 多種材質(zhì)，可測(cè)量特殊氣體，如紫銅測(cè)量氯氣。
2、結(jié)構(gòu)與工作原理
2.1流量計(jì)結(jié)構(gòu)
1.旋渦發(fā)生體
是有一定角度的螺旋葉片，它固定在殼體收縮段前部，強(qiáng)迫流體產(chǎn)生強(qiáng)烈的漩渦流。
⒉ 殼體
具有一定形狀的流體通道，根據(jù)不同的工作壓力及使用條件，殼體材料可采用鑄鋁合金、不銹鋼、紫銅等。
⒊ 智能流量計(jì)積算儀
由溫度、壓力檢測(cè)模擬通道、流量檢測(cè)數(shù)字通道以及微處理單元、液晶驅(qū)動(dòng)電路和其它輔助電路組成，并配有外輸信號(hào)接口。
4. 溫度傳感器
以Pt100鉑電阻為溫度敏感元件，在一定溫度范圍內(nèi)，其電阻值與溫度成對(duì)應(yīng)關(guān)系。
5. 壓力傳感器
以壓阻式擴(kuò)散硅橋路為敏感元件，其橋臂電阻在外界壓力作用下會(huì)發(fā)生預(yù)期變化，因此在一定激勵(lì)電流作用下，其兩個(gè)輸出端的電位差與外界壓力成正比。
6. 壓電晶體傳感器
安裝在靠近殼體擴(kuò)張段的喉部，可檢測(cè)出漩渦進(jìn)動(dòng)的頻率信號(hào)。
⒎ 消旋器
固定在殼體出口段，其作用是消除旋渦流，以減小對(duì)下游儀表性能的影響。
2.2工作原理
流量傳感器的流通剖面類似文丘利管的型線（圖2）。在入口側(cè)安放一組螺旋型導(dǎo)流葉片，當(dāng)流體進(jìn)入流量傳感器時(shí)，導(dǎo)流葉片迫使流體產(chǎn)生劇烈的旋渦流。當(dāng)流體進(jìn)入擴(kuò)散段時(shí)，旋渦流受到回流的作用，開始作二次旋轉(zhuǎn)，形成陀螺式的渦流進(jìn)動(dòng)現(xiàn)象。該進(jìn)動(dòng)頻率與流量大小成正比，不受流體物理性質(zhì)和密度的影響，檢測(cè)元件測(cè)得流體二次旋轉(zhuǎn)進(jìn)動(dòng)頻率就能在較寬的流量范圍內(nèi)獲得良好的線性度。信號(hào)經(jīng)前置放大器放大、濾波、整形轉(zhuǎn)換為與流速成正比的脈沖信號(hào)，然后再與溫度、壓力等檢測(cè)信號(hào)一起被送往微處理器進(jìn)行積算處理，后在液晶顯示屏上顯示出測(cè)量結(jié)果(瞬時(shí)流量、累積流量及溫度、壓力數(shù)據(jù))。
3、主要技術(shù)參數(shù)與功能
3.1流量計(jì)規(guī)格、基本參數(shù)和性能指標(biāo)
| 公稱通徑 DN（mm） | 流量范圍 (m3/ h) | 工作壓力 （MPa） | 精度等級(jí) | 重復(fù)性 |
| 15 | 1.5～12 | 1.6 2.5 4.0 6.3 10 16 25 42 | 1.0 1.5 | 小于基本誤差限值的1/3 |
| 20 | 2～15 | |||
| 25 | 3.0～30 | |||
| 32 | 6.0～60 | |||
| 40 | 7.0～70 | |||
| 50 | 10～130 | |||
| 80 | 30～400 | |||
| 100 | 70～800 | |||
| 125 | 90-1000 | |||
| 150 | 190～1900 | |||
| 200 | 240～3600 |
3.2標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)條件：P=101.325KPa，T=293.15K
3.3使用條件：
環(huán)境溫度：-30℃～+65℃
相對(duì)濕度：5%～95%
介質(zhì)溫度：-20℃～+80℃
大氣壓力：86KPa～106KPa
3.4電氣性能指標(biāo)
3.4.1工作電源：
A．外電源：＋24VDC±15%，紋波＜5％，適用于4～20mA輸出、脈沖輸出、報(bào)警輸出、RS-485、Hart等；
B．內(nèi)電源：1組3.6V鋰電池（ER26500），當(dāng)電壓低于3.0V時(shí)，出現(xiàn)欠壓指示。
3.4.2整機(jī)功耗：
A．外電源：<2W;
B．內(nèi)電源：平均功耗1mW，可連續(xù)使用兩年以上。
3.4.3輸出方式
1) 脈沖輸出
2) 當(dāng)量輸出
3) RS-485通信（光電隔離）
4) 4-20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)（光電隔離）
與標(biāo)準(zhǔn)體積流量成正比，4mA對(duì)應(yīng)0 m3/h， 20 mA對(duì)應(yīng)zui大標(biāo)準(zhǔn)體積流量（該值可在一級(jí)菜單中進(jìn)行設(shè)置），制式：兩線制、三線制、四線制，流量計(jì)可根據(jù)所插電流模塊自動(dòng)識(shí)別，并正確輸出。
3.4.4控制信號(hào)輸出：
A．下限報(bào)警信號(hào)（LP）：光電隔離，高低電平報(bào)警，報(bào)警電平可設(shè)定，工作電壓＋12V~+24V，zui大負(fù)載電流50mA；
B．上限報(bào)警信號(hào)（UP）：光電隔離，高低電平報(bào)警，報(bào)警電平可設(shè)定，工作電壓＋12V~+24V，zui大負(fù)載電流50mA；
C．關(guān)閥報(bào)警輸出（BC端，IC卡控制器用）：邏輯門電路輸出，正常輸出低電平，幅度≤0.2V；報(bào)警輸出高電平，幅度≥2.8V,負(fù)載電阻≥100kΩ；
D．電池欠壓報(bào)警輸出（BL端，IC卡控制器用）：邏輯門電路輸出，正常輸出低電平，幅度≤0.2V；報(bào)警輸出高電平，幅度≥2.8V,負(fù)載電阻≥100kΩ；
3.5實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能
3.5.1流量計(jì)為了適應(yīng)數(shù)據(jù)管理方面的需要，增加了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，由設(shè)定選擇以下三者之一：
A．起停記錄：近的1200次起停時(shí)間、總量、凈流量記錄。出廠默認(rèn)項(xiàng)。對(duì)應(yīng)通信協(xié)議由公司另外提供）；
B．日記錄：近920天的日期、零點(diǎn)時(shí)刻的溫度、壓力、標(biāo)準(zhǔn)體積流量和總量記錄。
C．定時(shí)間間隔記錄：1200條定時(shí)間間隔的日期時(shí)間、溫度、壓力、標(biāo)準(zhǔn)體積流量和總量記錄。
3.5.2通過電腦可讀取上述存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，形成數(shù)據(jù)報(bào)表、曲線圖供分析。
3.6網(wǎng)絡(luò)通信管理軟件功能
流量計(jì)與數(shù)據(jù)采集器配套，可通過線或?qū)拵ЬW(wǎng)進(jìn)行通信，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的每臺(tái)流量計(jì)的歷史數(shù)據(jù)及參數(shù)進(jìn)行讀取與設(shè)置，同時(shí)通信管理軟件可實(shí)現(xiàn)完善的管理功能。
3.7防爆標(biāo)志：ExdIIBT4;ExiaIICT4
3.8防護(hù)等級(jí)：IP65
3.9壓力損失
流量計(jì)實(shí)際壓力損失計(jì)算公式如下：
…………………(1)
式中：
ΔP1——流量計(jì)實(shí)際壓力損失（KPa）；
ρ ——被測(cè)介質(zhì)密度（kg/m3）
ΔP ——介質(zhì)為干空氣時(shí)流量計(jì)的壓力損失(KPa),其特性曲線
在選型過程中應(yīng)把握兩條原則；即：一要保證生產(chǎn)安全，二要保證使用精度。為此必須落實(shí)三個(gè)選型參數(shù)，即近期和遠(yuǎn)期的zui大、zui小及常用流量(主要用于選定儀表公稱通徑)、被測(cè)介質(zhì)的設(shè)計(jì)壓力(主要用于選定儀表的公稱壓力等級(jí))、實(shí)際工作壓力(主要用于選定儀表壓力傳感器的壓力等級(jí))。
a. 當(dāng)已知被測(cè)流量為工況體積流量時(shí)，可直接按表中的流量范圍選取適配的公稱通徑；
b. 當(dāng)已知被測(cè)流量為標(biāo)況條件下的體積流量時(shí)，應(yīng)先將標(biāo)況體積流量QN換算為工況體積流量Qv，再按技術(shù)參數(shù)表中的流量范圍選取相應(yīng)的公稱通徑；
c. 當(dāng)兩種口徑流量計(jì)均能覆蓋zui低和zui高體積流量時(shí)，在壓損允許下，應(yīng)盡量選小口徑；
d.勿使實(shí)際zui小流量Qmin低于所選公稱通徑流量計(jì)的流量下限；
e.流量范圍、公稱壓力有特殊要求時(shí)可協(xié)議訂貨。
選型計(jì)算公式如下：
式中：T、P、Pa含義同上，Q為體積流量，Qn為標(biāo)準(zhǔn)體積流量，Z/Zn數(shù)值列于表2.因計(jì)算步長(zhǎng)較大，表內(nèi)數(shù)據(jù)僅供參考，表中數(shù)據(jù)按天然氣真實(shí)相對(duì)密度Gr=0.600，氮?dú)夂投趸寄柗謹(jǐn)?shù)均為0.00計(jì)算。當(dāng)介質(zhì)壓力低于0.1MPa，均可按Z/Zn＝1估算。
| 公稱通徑 DN(mm) | 公稱壓力 (MPa) | 外形尺寸（mm） | 表體材質(zhì) | 重量 (kg) | 連接方式 | ||
| 表體長(zhǎng)度A | 高度H | 不銹鋼 | 鋁合金 | ||||
| 15/20 | 1.6、2.5、4.0 | 160 | 360 | √ | √ | 6 | 法蘭式 螺紋式 卡箍式 |
| 6.3、10 | 160 | 365 | √ | 8 | |||
| 25 | 1.6、2.5、4.0 | 180 | 367 | √ | √ | 7 | |
| 6.3、10 | 180 | 378 | √ | 10 | |||
| 32 | 1.6、2.5、4.0 | 200 | 383 | √ | √ | 9 | |
| 6.3、10 | 200 | 402 | √ | 12 | |||
| 40 | 1.6、2.5、4.0 | 200 | 383 | √ | √ | 9 | |
| 6.3、10 | 200 | 402 | √ | 12 | |||
| 50 | 1.6、2.5、4.0 | 230 | 403 | √ | √ | 11 | |
| 6.3、10 | 230 | 421 | √ | 14 | |||
| 80 | 1.6 | 330 | 438 | √ | √ | 11 | |
| 2.5、4.0 | 330 | 438 | √ | 18 | |||
| 6.3、10 | 330 | 446 | √ | 21 | |||
| 100 | 1.6 | 410 | 468 | √ | √ | 14 | |
| 2.5、4.0 | 410 | 475 | √ | 18 | |||
| 6.3、10 | 410 | 483 | √ | 33 | |||
| 150 | 1.0 | 585 | 542 | √ | √ | 21 | 法蘭式 |
| 1.6、2.5 | 585 | 549 | √ | 52 | |||
| 4.0、6.3、10 | 585 | 572 | √ | 72 | |||
| 200 | 1.0 | 700 | 618 | √ | √ | 41 | |
| 1.6、2.5 | 700 | 626 | √ | 117 | |||
| 4.0、6.3、10 | 700 | 634 | √ | 127 | |||
注：高壓表需定做，覺見為10Mpa、16 Mpa、20Mpa、25Mpa、42 Mpa。
4.3流量計(jì)安裝
4.3.1流量計(jì)的安裝
l 流量計(jì)安裝時(shí)，嚴(yán)禁在其進(jìn)出口法蘭處直接進(jìn)行電焊，以免燒壞流量計(jì)內(nèi)部零件。
l 對(duì)于新安裝或檢修后的管道務(wù)必進(jìn)行清掃，去除管道中的雜物后方能安裝流量計(jì)。
l 流量計(jì)應(yīng)安裝在便于維修、無強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾、無強(qiáng)烈機(jī)械振動(dòng)以及熱輻射影響的場(chǎng)所；
l 流量計(jì)不宜用在流量頻繁中斷和有強(qiáng)烈脈動(dòng)流或壓力脈動(dòng)的場(chǎng)合；
l 流量計(jì)室外安裝時(shí)，上部應(yīng)有遮蓋物，以防雨水浸入和烈日曝曬影響流量計(jì)使用壽命；
l 流量計(jì)可任意角度安裝，流體的流向應(yīng)與流量計(jì)上標(biāo)識(shí)的流向一致；
l 在管道施工中，應(yīng)考慮安裝伸縮管或波紋管，以免對(duì)流量計(jì)造成嚴(yán)重的拉伸或斷裂；
l 流量計(jì)應(yīng)與管道同軸安裝，并防止密封片和黃油進(jìn)入管道內(nèi)腔；
l 采用外電源時(shí)，流量計(jì)必須有可靠接地，不得與強(qiáng)電系統(tǒng)共用地線，在管道安裝或檢修時(shí)，不得把電焊系統(tǒng)的地線與流量計(jì)搭接。
l 為了不影響流體正常輸送和便于維護(hù)，要求按圖4 所示安裝旁通管道，并保證前≥3ND、后≥1ND的直管段；
