天然氣旋進旋渦流量計結構與工作原理

1.1 流量計結構

天然氣旋進旋渦流量計結構緊湊，主要由殼體、旋渦發(fā)生體、傳感器（溫度、壓力、流量）、整流器和積算儀構成。

1.旋渦發(fā)生體：用鋁合金制成，具有一定角度的螺旋葉片，它固定在殼體收縮段前部，強迫流體產生強烈的旋渦流。

⒉殼體：本身帶有法蘭，并有一定形狀的流體通道，根據不同的工作壓力，殼體材料可采用鑄鋁合金或不銹鋼。

⒊智能流量計積算儀：由溫度、壓力檢測模擬通道、流量檢測數字通道以及微處理單元、液晶驅動電路和其它輔助電路組成，并配有外輸信號接口。

4.溫度傳感器：以 Pt100/pt1000 鉑電阻為溫度敏感元件，在一定溫度范圍內，其電阻值與溫度成對應關系。

5.壓力傳感器：以壓阻式擴散硅橋路為敏感元件，其橋臂電阻在外界壓力作用下會發(fā)生預期變化，因此在一定激勵電流作用下，其兩個輸出端的電位差與外界壓力成正比。

6.流量傳感器：安裝在靠近殼體擴張段的喉部，可檢測出旋渦進動的頻率信號。

7.整流器：固定在殼體出口段，其作用是消除旋渦流，以減小對下游儀表性能的影響。

 

1.2 工作原理

流量傳感器的流通剖面類似文丘利管的型式（如圖 2）。在入口側安放一組螺旋型導流葉片，當流體進入流量傳感器時，導流葉片迫使流體產生劇烈的旋渦流。當流體進入擴散段時，旋渦流受到回流的作用，開始作二次旋轉，形成陀螺式的渦流進動現(xiàn)象。該進動頻率與流量大小成正比，不受流體物理性質和密度的影響，檢測元件測得流體二次旋轉進動頻率就能在較寬的流量范圍內獲得良好的線性度。信號經前置放大器放大、濾波、整形轉換為與流速成正比的脈沖信號，然后再與溫度、壓力等檢測信號一起被送往微處理器進行積算處理，*后在液晶顯示屏上顯示出測量結果(瞬時流量、累積流量及溫度、壓力數據)。積算儀原理框圖如圖 3 所示。

2.3 流量積算儀工作原理

流量積算儀由溫度和壓力檢測模擬通道、流量傳感器通道以及微處理器單元組成，并配有外輸出信號接口，輸出各種信號。流量計中的微處理器按照氣態(tài)方程進行溫壓補償，并動進行壓縮因子修正，氣態(tài)方程如下：

QN——標況下的體積流量(Nm3/h)；

QV——工況下的體積流量(m3/h)；

Pa——當地大氣壓力（KPa）；

P ——流量計取壓孔測量的表壓（KPa）；

PN——標準狀態(tài)下的大氣壓力（101.325 KPa）；

TN——標準狀態(tài)下的絕對溫度（293.15K）；

T ——被測流體的絕對溫度（K）；

ZN——氣體在標況下的壓縮系數；

Z ——氣體在工況下的壓縮系數；

注：當用鐘罩或負壓標定時取 ZN/Z=1，對天然氣(ZN/Z)1/2=FZ為超壓縮因子。按中國石油天然氣總公司的標準 SY／T6143－1996 中的公式計算。