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天然气流量计的结构及工作原理

发布日期:2021-10-14 01:08   来源:未知   阅读:

  用铝合金制成,具有一定角度的螺旋叶片,它固定在壳体收缩段前部,强迫流体产生强烈的漩涡流。

  本身带有法兰,并有一定形状的流体通道,根据不同的工作压力,壳体材料可采用铸铝合金或不锈钢。

  由温度、压力检测模拟通道、流量检测数字通道以及微处理单元、液晶驱动电路和其它辅助电路组成,并配有外输信号接口。

  以Pt100铂电阻为温度敏感元件,在一定温度范围内,其电阻值与温度成对应关系。

  以压阻式扩散硅桥路为敏感元件,其桥臂电阻在外界压力作用下会发生预期变化,因此在一定激励电流作用下,其两个输出端的电位差与外界压力成正比。

  天然气流量计对于测量气体来讲,差压式流量计是一类应用zui广泛的流量计,在各类流量仪表中其使用量占居首位。近年来,由于各种新型流量计的问世,它的使用量百分数逐渐下降,但目前仍是zui重要的一类流量计。差压式流量计是根据安装于管道中标准孔板产生的差压,已知的流体条件和标准孔板与管道的几何尺寸来计算流量的仪表。差压式流量计由一次装置(标准孔板流量计)和二次装置(差压变送器、配电器、控制器和流量计算机)组成。

  式中,J是涡轮的转动惯量。一般情况下,电磁阻力力矩Tre很小。涡轮以恒定的旋车转角速度旋转,因此,旋转角速度w对时间的微分为零。即有:

  如图所示,旋翼的导流片与轴线之间夹角为θ,流体的入口和出口流速为u1和u2。它们与圆周方向的夹角分别是α1和α2。流体对旋翼作用产生的旋转力是圆周方向的。根据动量原理,其圆周方向的力fr等于单位质量流体量在圆周方向的动量变化,即:

  流体离开叶片的相对速度与圆周运动方向夹角等于叶片倾角θ,因此,有:β2=90°-θ。

  a.当与Tr比较,Trm,和Trf可忽略时,即可近似认为它们的值为零,这时,天然气流量计的体积流量qv与涡轮产生的脉冲频率了成正比。

  叶片数Z增加,则K增加,同样脉冲频率下流体体积流量减小,换言之,同样体积流量时的脉冲数增加。

  倾角θ增加,则K增加,同样脉冲频率下流体体积流量减小,换言之,同样体积流量时的脉冲数增加。

  叶片半径r减小或流通截面积A减小,则K增加,同样体积流量时的脉冲数增加。

  考虑实际应用时,涡轮需要先克服静摩擦力矩后才能转动,因此,Trm不为零。仍假设流体阻力力矩Trf忽略。则刚开始旋转时的流量称为始动流量,这时,输出脉冲频率仍为零,即有:

  始动流量与涡轮轴与轴承之间摩擦产生的机械摩擦力矩Trm有关,该力矩大则始动流量也大。

  倾角θ增加,从上式可知,一方面它使始动流量减小;另一方面,它增加了机械摩擦力矩,使始动流量增大。因此,倾角θ有一个优化值。

  叶片半径r增大或流通截面积A减小,可减小始动流量。但也对仪表系数K有影响。

  流体密度大,则始动流量小。因此,当流体温度变化引起其密度变化时,始动流量变化。

  当流体流量大于始动流量后,流体主推力力矩主要克服流体阻力力矩,可忽略动摩擦力矩。因此,可根据流体流动状态进行分析。

  层流流动。流体层流流动的阻力力矩可表示为流体体积流量的线是阻力系数;μ是流体黏度。

  紊流流动。流体紊流流动的阻力力矩可表示为流体体积流量的二次方函数:Trf=C2ρqv

  A处的流率对应于始动流率。b-d段的流动状态处于层流状态,c和d分别对应线性zui小和zui大流率。e是误差范围。天然气流量计的范围度可达20:1或更高。

  a.流体黏度的影响。天然气流量计的重要特性是它的高复现性,典型值可达0.02%,而精度达0.25级。根据式(2-102),流体黏度对仪表系数有影响,因此,对高黏度流体,例如,石油化工的流体结算,应考虑黏度的影响。

  平直叶片。图2-51(a)是平直叶片时,流体黏度对仪表系数的影响。可以看到,随黏度的增加,静摩擦力矩增加。因此,层流区段增大,线性范围区段减小,仪表系数也有所提高。

  螺旋叶片。图2-51(b)是螺旋叶片时,流体黏度对仪表系数的影响。可以看到,随黏度的增加,静摩擦力矩增加不明显,因此,层流区段增大不多,线性范围区段减小较少,而仪表系数可基本保持不变。

  气体密度的影响。气体密度随温度压力变化而变化,由于其值是液体密度的千分之几,因此,为获得同样的转动力矩,气体的流速要增大几十倍。这就造成轴承摩擦力矩随位用时间的增加而激烈增大。为此,除了要进行密度补偿外,设计时气体天然气流量计的倾角要小些,以降低叶轮旋转速度。

  流体流动状态的影响。流体进入流量计的流动状态影响仪表系数。为此,应有足够直管段长度,以使流体充分发展,消除进口处流体流速分布的不均匀和不稳定。

  安装方式的影响。水平和垂直方向的安装会影响流量计的仪表系数。要求现场安装方式与标定时安装方式一致,安装偏差不超过5°。

  天然气流量计的压权来自涡轮转子对流体动能产生的机械阻力和流体a滞引起的黏滞阻力。转速越高,机械阻力越大;流体黏度越大,黏滞阻力越大。根据伯努利方程可知,天然气流量计的压损与流体在叶片前平均流速的平方成正比,与流体密度成正比。

  a.叶片平均倾角θ。倾角θ小,同样大小流量下,叶轮转速提高,仪表灵敏度提高。但转速提高使轴承磨损增大,使用寿命缩短。通常对液体,倾角为30°-45°。气体为10°-150°。

  c.叶轮顶径与流量计导管内壁间隙δ。间隙δ过大,流体动能不能充分利用;δ过小,流体黏度影响增大。通常D≤10mm,δ=(0.05,0.07)D;10mm

  d.叶轮根径与流量计导管内径之比k,k越大,仪轰灵敏度越高;但引起叶轮转速提高,磨损增大,压损增大。

  E.叶片重叠度P。P过大,不仅使叶轮重量增大,磨损加剧,也使压损增大。过小则易漏过流体,降低一般灵敏度。一般P=0.9~1.2。

  1 天然气流量计类型基于当前天然气计量仪器的发展状况,从测量原理角度分析,天然气流量计可划分为5类,分别为超声波流量计、涡轮流量计、腰轮流量计、孔板流量计以及皮膜表[1-4]。各类流量计具体工作原理和特点等如表1所示。2 计量精度影响因素分析2.1 压力、温度天然气状态对压力与温度的变化十分敏感,气体体积在计量标准状态下,根据介质材料温度和压力,结合实际天然气运营情况,合理调准天然气标准范围,可以有效降低计量偏差。在北方,冬夏温差大,天然气流量计量误差范围3% ~8%,倘若未制定介质压力和温度计量规范,燃气公司会有一定程度损失[1-4]。2.2 计量环境温度天然气计量精度也受到环境温度变化而变化,环境温度变化时,测量精度有所降低

  的类型与精度影响因素 /

  天然气流量计传感器与流量变送器之间的接线不正确。应该对接线,并正确牢固连接。流体流向与流量计传感器集流管上标志的流动方向不一致。或组态流量变送器时将流量方向设置不当,造成误差。应检查有关设置参数和安装位置,使符合规定要求。对检测双向流的应用场合,应设置流量方向为双向。安装不合理,造成非满管运行或被测流体被汽化。为此,应改变管路走向,使流体满管运行。或加大流速,提高压力,消除流体汽化。流量变送器未进行组态,使信号丢失。应检查并全面进行特征化组态示值。安装环境有不稳定热源,造成天然气流量计工作不稳定。可采用隔热措施,减小外部环境影响。使用不当引入误差。线圈开路或短路。可断电后检查线圈阻值,右侧或左侧检测线圈的阻值应保持一致,不超过10

  的常见故障分析 /

  1、天然气流量计精度高,压力损失小,始动流量低,对温度压力和流量进行自动跟踪补偿,电池供电,可输出多种信号,选用进口轴承,寿命长,安装维修方便。智能型速度式流量仪表是集流量、温度、压力检测功能于一体,并能进行温度、压力补偿,具有准确度高、重复性好、测量范围宽、安装使用方便等优点。2、天然气流量计是一种测量封闭管道中气体介质流量的速度式仪表。适用于燃气及其他工业领域中的气体量测量。由于其体积小、精度高、重复性好。它吸取了国外同类产品的先进结构,经过优化设计,综合了气体力学、流体力学、电磁学等理论。采用先进的传动结构而自行开发的新产品。3、天然气流量计是集流量、温度、压力检测功能于一体,并能进行温度、压力、压缩因子自动补偿的新一代

  有哪些特点 /

  天然气流量计是我们日常生产及生活中不可或缺的一部分,一旦仪器设备出现故障,该如何进行检查和判断:1、观察法利用视觉、嗅觉、触觉。某些时候,损坏了的元件会变色、起泡或出现烧焦的斑点;烧坏的器件会产生一些特殊的气味;短路的芯片会发烫;用肉眼也能观察到虚焊或脱焊处。2、敲击法经常会遇到仪器运行时好时坏的现象,这种现象绝大多数是由于接触不良或虚焊造成的。对于这种情况可以采用敲击与手压法。所谓的“敲击”就是对可能产生故障的部位,通过小橡皮鎯头或其他敲击物轻轻敲打插件板或部件,看看是否会引起出错或停机故障。所谓“手压”就是在故障出现时,关上电源后对插的部件和插头和座重新用手压牢,再开机试试是否会消除故障。如果发现敲打一下机壳正常,再敲打又不

  的检查和判断方法 /

  在天然气流量计的使用中首先遇到的是仪表的选型问题。天然气流量计选型并不是一件容易的事, 它要考虑的因素很多。大致有:仪表性能、流体特性、安装要求、环境条件、以及价格因素等。要经过周密分析比较,深思熟虑后才能作出决定。一旦决定有误, 可能使整个测量导致失败。其中对测量对象(即流体的实际状况)的确切了解非常重要, 在此要指出, 并非用户对自己的测量对象都有准确的了解, 往往需要选型设计人员进行深入调查才能搞清楚。在城市燃气系统的计量调压站设计中, 应选择何种流量计, 大致有这样几个方面。对在石油计量系统工作几十年的计量人员来说, 对于天然气等气体计量, 往往会不加思索地选择孔板天然气流量计, 会认为这是早已定论的。但深入分析后就清楚地

  怎样选型 /

  IPM是一种混合集成电路,它将大功率开关元件和驱动电路、保护电路、检测电路等集成在同一个模块内,这种功率集成电路特别适应逆变器高频化发展方向的需要。其产品外形及内部结构如图1-15所示。图1-15 智能功率模块及内部结构目前,IPM一般以IGBT为基本功率开关元件,构成单相或三相逆变器的专用功能模块,在中小容量变频器中广泛应用。除了在工业变频器中被大量采用后,经济型的IPM在近年来也开始在一些民用产品如家用空调变频器、冰箱变频器、洗衣机变频器中得到应用。变频器常用智能功率模块IPM的主要特点及内部结构原理智能功率模块将功率开关和驱动电路集成在一起,而且还设有过电压、过电流、过热等故障检测电路,并将检测信号送给CPU。它具有体积小

  原理 /

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