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涡轮流量计在输油管道中的设计应用
发布日期:2020/4/1 14:56:38
涡轮流量计是现今使用比较广泛的流量计种类之一。它具有测量精度高、安装方便、使用性能的稳定性高等优点,广泛应用于石化、治金、城市燃气等行业,以及燃气调压站等场所。渴轮流量计一般由流量变送器、前置放大器和显示计算仪组成。它具体的工作原理是:当被测流体介质通过管内的涡轮叶片时,涡轮因为感受到流体的冲击而做旋转运动在流量计量程的范围内涡轮的转速和流量成正比。涡轮流量计的转数是通过磁电转换器转换成电脉冲信号,再被前置放大器放大,由显示计算仪显示流量的大小。这样根据单位时间的脉冲数和累计的脉冲数就可以反映出单位时间的瞬时流量和累计流量。随着科技的长足进步与发展,在输油管线中如何更为准确和科学地计量流量成为摆在相关工作人员面前的一大难题。特别是怎样保证输油管线系统中流量计量值的准确度更是信息化建设的必然要求。
 
1、涡轮流量计的工作原理
涡轮流量计是一种速度式流量计,它是由涡轮、轴承前置放大器、显示仪表组成;被測流体冲击涡轮叶片,使涡轮旋转,涡轮的转速随流量的变化而变化,即流量大,涡轮的转速也大,再经磁电转换装置把涡轮的转速转换为相应频率的电脉冲,经前置放大器放大后,送入显示仪表进行计数和显示,根据单位时间内的脉冲数和累计脉冲数即可求出瞬时流量和累积流量。涡轮变送器的工作原理是当流体沿着管道的轴线方向流动,并冲击涡轮叶片时,便有
Q=f/k
其中:Q是流经变送器的流量(L/s)
f是电脉冲频率
k是仪表系数,次/升。
管道内流体的力作用在叶片上,推动涡轮旋转。在涡轮旋转的同时,叶片周期性地切割电磁铁产生的磁力线,改变线圈的磁通量。根据电磁感应原理,在线圈内将感应出脉动的电势信号,此脉动信号的频率与被测流体的流量成正比,k是涡轮变送器的重要特性参数,它是代表每立方米流量有几个脉冲,或者每升流量有几个脉冲。不同的仪表有不同的k,并随仪表长期使用的磨损情况而变化。尽管涡轮流量计的设计尺寸相同,但实际加工出来的涡轮几何参数却不会完全一样,因而每台涡轮变送器的仪表常数k也不完全一样,它通常是制造厂在常温下用洁净的水标定出来的。涡轮变送器输出的脉冲信号,经前置放大器放大后,送入显示仪表,就可以实现流量的测量。
 
2、涡轮流量计的选型
涡轮流量计种类繁杂,材质多种多样。所以选用的时候要根据自己的需要来选择适合自己的流量计。一般情况下流量计本体ZUI好选用316不锈钢材料以防腐,如是防爆区还须是防爆结构。而轴承一般有碳化钨、聚四氟乙烯、碳石墨三种规格:碳化钨的精度ZUI高,它作为工业控制的标准件;聚四氟乙烯、碳石墨能防腐,一般在化工场所优先考虑。轴承的寿命与流速的平方成反比,故流速ZUI好在ZUI大流速的1/3速度比较好感应探头是检测转动体的运动并把它转化为脉冲数字电信号,电磁线圈电压输出值接近正弦曲线,脉冲信号的频率范围随测量的流量大小成线性变化,典型的范围为10:1,25:1和100:1三种规格。电磁线圈的电阻一般小于2000大于该值可能损坏。
 
3、涡轮流量计在输油管道中的设计应用
3.1涡轮流量计的主要性能
额定压力:四兆帕:长度:六百毫米:流量范围:每小时五十立方米至二百五十立方米;压降:在ZUI大流量下压力损失小于四十千帕(以水为测试介质时):总质量:小于四十公斤。能在零下四十一摄氏度至零上四十六摄氏度的环境下正常工作。表头同时显示瞬时流量和累积流量,并可切换显示总累积流量、批累积量、瞬时流量及介质温度,读数方便清晰直观。所配备的通讯接口,传输距离不小于九百米。仪表系数应用多段非线性修正,根据不同流量点对应的仪表系数,插值计算出流量计的仪表系数。温度补偿功能:基准温度二十摄氏度,不同的油品采用不同温度体积系数进行补偿。计量精度:零点二级。
3.2液体涡轮流量计由涡轮流量传感器和流量积算仪组成涡轮流量传感器的设计。涡轮流量传感器是涡轮流量计的基本单元,主要由整流器、导流体、涡轮、感应线圈、槽接头、提手等组成。它基于动力矩平衡原理,当流体流经传感器时,在整流器和导流体作用下得到整流并加速由于涡轮叶片与流体流向成一定角度,在加速流体的作用下,叶轮产生转动力矩,克服摩擦力矩和流体阻力矩后,涡轮开始旋转。在一定流量范围内,涡轮转速与流体体积流量成正比。
叶轮旋转切割磁力线,周期性地改变线圈中的磁通量,使线圈两端感应出与流体体积流量成正比的脉冲信号,该信号经放大、滤波、整形后送入流量积算仪。涡轮。涡轮由导磁不锈钢材料制成,装有螺旋叶片,叶片数为六片,叶片倾角为三十五度,叶片与内壳间的间隙为零点八毫米。
整流器。涡轮流量计特性与管线内的速度分布有很大的关系,因此保证进入流量计的流体具有均匀的速度分布,是提高计量的准确性一个重要的前提条件。因此研制的涡轮流量计内置了整流器。整流器由一東细不锈钢管组成,整流束的长度为一百毫米:整流束管子的数目为四十二。通过增加整流器,可以减少流量计前后直管段的长度,提高计量精度,减小体积和重量。
第二,流量积算仪的设计。流量积算仪作为流量计的计算显示部分,采用高性能微功耗的集成芯片,配有脉冲输出、四亳安至二十毫安模拟信号输出和YG-865通讯接口三种输出方式,内置高容量三点六伏锂电池供电,并内置温度传感器。积算仪接收传感器的信号,并进行运算处理,就地显示于显示窗口上。其主要特点如下:采用高性能微功耗的集成芯片,整机多功能,功耗低。可切换显示总累积流量、批累积量、瞬时流量及介质温度,清晰直观,读数方便。配有脉冲输出,四毫安至二十毫安模拟信号输出,YG-865通讯接口。内置高容量三点六伏锂电池供电,寿命长,更换方便,电池寿命可达两年以上。软件中采用了多段非线性修正,把生产过程中由于加工精度造成的仪表误差通过软件计算修正到标准值以内。内置式温度传感器,可以在线补偿由于温度引起的变化量。在软件包中内置了汽油、喷气燃料和柴油的体积膨胀率,通过设置的切换开关,可对不同油品进行温度补偿。温度补偿。流体的体积随温度的变化而变化,一般来说,温度升高,体积膨胀,流体的这种属性称为热膨胀性,用热膨胀率表示。不同流体具有不同的热膨胀率。
下面通过示例,计算不同介质当温度每升高一摄氏度时的体积变化率。对于柴油,当密度为每立方米八百三十千克时,温度体积系数为零点零零零八四,当温度升高一摄氏度时,体积变化率为千分之零点八四,若温度变化十摄氏度的话,将会引起百分之零点八四的计量误差。
当输送原油时,温度对体积的影响很大,当温度变化十摄氏度时,会引起分百之一点二三的计量误差,而一般流量计的计量精确度都可达到百分之零点五,只从提高仪表的精度出发,而不考虑被测介质温度的变化是不准确的,不能满足计量交接的要求。温度补偿的目的就是将实测油品的流量值转换成可代计量交接的标准温度条件(以二十摄氏度为基准)下的流量值。
3.3涡轮流量计的标定
确定流量计仪表系数及精确度分析涡轮流量计属于速度式流量计,在一定的流量范围内,对一定的流体介质粘度,涡轮的旋转角速度与流体的流速成正比。该流量计采用活塞式液体体积管进行检定。体积管型号为JHYG-150,流量范围:每小时零点五六立方米至五百六十立方米、准确度为百分之零点零三。根据规程要求,在流量每小时二十五立方米至二百五十立方米的范围内进行检定,对每个检定点进行九次检定,检定时记录每个检定点的条件。对不同流量工况下的检定结果进行分析,流量计的线性度、重复性、精度分别为千分之零点一五二,千分之零点零三一和千分之零点零点五八。
 
4、结束语
随着科学的不断发展,当今涡轮变送器已发展成小型化、高集成度的模块设计,有强大的功能软件,并设有RS232标准计算机通信接口,对维护检修提供了方便。可与DCS连接通信,DCS替代了显示仪表。另外,插入式切向涡轮流量计还可以自动排除被测介质中的悬浮物。总之,涡轮流量计是一种速度式流量仪表,由于具有测量准度高、反应速度快、测量范围广、价格低廉、安装方便等优点,被广泛应用于工业生产中。笔者针对着输油管道中如何准确测量流量的问题谈了涡轮流量计的设计应用,分别从其工作原理、结构特点,以及结合笔者单位的工作情况谈了设计应用问题。希望浅显的论述能为输油管道液体的准确计量起到积极推动和帮助作用。