旋进旋涡流量计的结构与原理

旋进旋涡流量计的结构与原理

■ 结构特点

对于气体的计量，由于其密度受温度、压力的影响较大，为了能准确计量气体介质的体积流量，必须同时跟踪检测介质的温度和压力，并将不同情况下的气体流量转换成标准状态下的体积流量。随着科技发展，旋进旋涡流量计已由非智能型发展到智能型，功能进一步完善，稳定性也进一步加强。下面简单介绍一下智能旋进旋涡气体流量计的结构特点。

（1）流量计的结构

旋进旋涡流量计主要由四大部件组成：1）旋进旋涡流量传感器，由旋涡发生体、壳体、旋涡检测组体、除旋整流器组成；2）流量积算仪，由外壳、温度接口、压力接口、显示窗口、输出接口组成；3）温度传感器组件；4）压力传感器组件。

（2）主要特点

1）集温度、压力、流量传感器和智能流量积算仪于一体，可检测工作介质的温度、压力和流量，并进行自动补偿和压缩因子自动修正，可直接检测气体的标准体积流量或饱和蒸汽的质量流量。2）无机械可动件，不易腐蚀，可靠度及稳定性好，长期工作无须维护。3）温度、压力以及流量等参数可显示于LCD屏上，又可用4~20mA标准模拟信号输出与其他自动化系统接口。4）机内可凭内置电池工作，又可由外接电源供电运行。5）具有防爆功能，可用于有爆炸性危险的场所。

■ 工作原理

流量传感器工作原理：旋进旋涡流量计属于速度式测量仪表。它通过测量与流量成正比的频率信号，来测量流体的体积流量。进入流量计的流体，通过旋涡发生器产生旋涡流，旋涡流在文丘利管中旋进，至收缩段突然节流使旋涡流加速。智能旋进漩涡流量计主要用于气体的测量，积算仪中微处理器按照气态方程进行温压补偿，并自动进行压缩因子修正。

■ 工作原理图

流量计的压力损失

由于旋进旋涡流量计通过节流段使旋涡流加速，因此必然存在压力损失的问

题。目前有式（1）、（2）两种计算压力损失的方法。

△P=ρ/(1.205) △P0 (1)

△P=37ρQv/DN4 (2)

式中：

△P—流量计的实际压力损失，KPa；

Ρ—工况下的介质密度，Kg/m3；

△P0—标准状态下，介质为干空气时的压力损失，KPa；

Qv—介质流量，m3/s；

DN—管线的公称直径，m。

笔者经过反复计算得出结论：利用公式（2）进行压力损失的计算，进行仪表选型能够与实际相符合；公式（2）出自《旋进旋涡智能流量计的应用》一书。

使用过程中存在的问题

1、计量工艺流程存在的问题；

2、压力传感器选择不合适引起的误差；

3、温度、压力传感器零点漂移引起的误差；

4、环境温度的影响。

为保证计量精度采取的措施和建议

1、合理安装

严格按照流量计安装要求进行安装。在介质中含有原油和微量颗粒杂质的情况下，力争垂直安装，防止原油颗粒杂质淤积在旋涡发生体内，引起计量误差。在冬季流量计壳体要进行保温，以免积液，如有积液现象要及时放水。

2、对于压缩机往复泵干扰造成的脉动流采取远离干扰源头计量是最有效的方法。如条件不允许的情况下可在往复压缩机管道的适当部位安装孔板是消减现场管道内压力脉动的有效措施。具体做法是在足够容积的容器入口法兰处，根据量好的实际情况安装恰当尺寸的孔板（孔板尺寸根据现场定），把原管道中的驻波改换成行波，从而降低压力脉动达到减小波幅的效果。

3、定期标定

根据该公司实际情况，现用的旋进旋涡流量计检定周期为一年，对怀疑有问题的流量计要及时标定，以保证温度、压力传感器及其他部件正常工作。

4、加强计量仪表的日常管理。定期检查计量工艺流程状态，发现问题及时整改。

涡街流量计案例分析

案例一

故障现象：涡街流量计在运行中流量显示总是超上限，其显示的流量比实际流量值大几倍。

故障分析：涡街流量计安装在空压机出口处，当开机时较大，导致测量直管段的振动，振动造成流量比实际流量值大几倍；由此可见管道的振动对流量计有很大的影响，因此必须解决管道的振动问题。

故障处理：为解决的振动对管道的影响，在空压机的出口管道上安装了防振波纹管，管道的振动有所降低，但是流量计仍然不能准确计量。后来又在流量计接口处安装防震波纹管，取得很好的效果；空压机出口最大压力为0.8MPa，因此选用了耐压1.6 MPa的防振接头，在防振接头能承载大压力的条件下径向不变形，这样就确保涡街流量计传感器位置相对稳定。

案例二

故障现象：涡街流量计在运行中流量显示一直都很正常，数据也较准确。一次用户检修，关死了流量计前端阀门后，流量计仍然有流量显示。

故障分析 ( 1) 检查流量计设置参数是否正确。（2）检查流量计的工作环境，发现附近有大功率电机，怀疑是大功率电机产生电磁信号干扰；检修屏蔽线接触良好，调整流量计内部参数，故障依旧。（3）后来发现流量计一直显示50Hz 的频率信号，根据Q=f×3.6/kτ（m3/h）其结果正好与仪表瞬时流量值一致，因此怀疑受工作电源交流信号的影响；根据流量计使用手册提示的处理方法：当有50Hz和60Hz电源频率叠加在信号波形上，可适当使流量计完全接地，将转换器和传感器完全接地，仍然有流量显示。

故障处理：从供电电源着手，将普通的稳压电源换成开关电源，故障消除。（开关电源与普通电源相比，有吸收滤波系统，能吸收各种高频低频交流信号的干扰）另外，根据故障原因，可以在流量计前加装隔离型配电器，也可以起到抗干扰作用。