近年來適用于不同介質(zhì)及工況條件的新型計量儀表相繼問世，智能型旋進(jìn)旋渦流量計即為其中之一。它是近年來開發(fā)并投放市場的一種速度式流量儀表，可適用于石油、蒸汽、天然氣、水等多種介質(zhì)的流量測量，并實現(xiàn)了壓力、溫度及壓縮系數(shù)等動態(tài)參數(shù)的在線自動補償。也正因為該表具有一定特色但應(yīng)用歷史較短，同時考慮到有關(guān)使用者尚未對其進(jìn)行過較為系統(tǒng)的實踐總結(jié)，有鑒于此，筆者將本企業(yè)對該種儀表的運用情況予以小結(jié)，作為有關(guān)部門在儀表選型及使用過程中的一個參考。
1 選用背景
①在某些特定場合下孔板流量計已不能滿足zui基本的測量要求。
在天然氣流量計量現(xiàn)場，往往都存在著一些特殊用戶，主要表現(xiàn)為：瞬時流量較小或流量波動幅度較大。如果在這種情況下仍然使用傳統(tǒng)的孔板流量計進(jìn)行流量測量，那么就很有可能違背有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定[1，2]。比如，要求"管道內(nèi)的流量應(yīng)該不隨時間變化，或?qū)嶋H上只隨時間有微小和緩慢的變化"對于采用法蘭取壓的孔板流量計又要求“ReD≥1260 2D”等，一旦超越這些基本的使用條件，孔板流量計的測量準(zhǔn)確性也就無從談起；另外，在這種特殊情況下，對顯示儀表的選配也是一件頗費周折的事情，如果匹配不當(dāng)，那么指示或記錄示值超差也就在所難免。
②對生產(chǎn)管理成本的嚴(yán)格控制是現(xiàn)代企業(yè)生存發(fā)展的迫切要求。
如今，各個企業(yè)郡在經(jīng)歷著市場的嚴(yán)峻洗禮，生產(chǎn)成本就勢必悠關(guān)企業(yè)的生死存亡，因此，在滿足流量計基本要求的前提下，選用既能節(jié)省靜態(tài)投資又能降低動態(tài)成本的新型計量儀表也就提上了有關(guān)決策者的議事日程。
2 儀表特點
與傳統(tǒng)的孔板流量計進(jìn)行比較，智能式旋進(jìn)旋渦流量計具有以下幾個主要特點：
①實現(xiàn)了機(jī)電一體化，日常的計量過程不需人工值守；
②工藝安裝條件不苛刻，儀表上、下游直管段可較孔板流量計大大縮短；
③系統(tǒng)的測量準(zhǔn)確度能夠滿足目前的貿(mào)易計量要求(≤2%)；
④流量測量范圍較寬（qmax/qmin=15～20">），可在孔板流量計無法涉足的部分小流量區(qū)域進(jìn)行有效工作；
⑤體積小、重量輕，離線標(biāo)定較為方便；
⑥測量信號既可就地顯示，也可按需遠(yuǎn)傳；
⑦無可動部件，因此對于一般的測量就不存在儀表的機(jī)械磨損；
⑧儀表管理人員勿需專業(yè)培訓(xùn)，流量、壓力及溫度等測量參數(shù)可以從表頭直接讀取并且不必進(jìn)行折算轉(zhuǎn)換；
⑨只需定期更換電池(微功耗)">及被測介質(zhì)的參數(shù)。
3 工作原理
①組成結(jié)構(gòu)
智能型旋進(jìn)旋渦流量計主要由殼體(文丘利管)、旋渦發(fā)生體、導(dǎo)流體、頻率感測件(壓電晶體)、微處理器、溫度及壓力傳感器等部件組成，其外型結(jié)構(gòu)如圖1所示。
l一旋渦發(fā)生體；2—殼體；3—溫度傳感器輸入口；4壓力傳感器輸入口；5—信號輸出口；
6一壓電晶體；7一溫度傳感器；8一壓力傳感器；9一出口導(dǎo)流體
圖1 旋進(jìn)旋渦流量計結(jié)構(gòu)圖
②工作原理
當(dāng)被測介質(zhì)沿管道中軸到達(dá)儀表上游入口時，其固定于端部的扇型葉片首先迫使流體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運動，然后再由旋渦發(fā)生體形成旋渦流。由于流體本身具有的動能，旋渦流繼續(xù)在文丘利管中向前旋進(jìn)，在流體到達(dá)文氏管的收縮段時由于節(jié)流作用使得旋渦流動能增加、流速加大，當(dāng)進(jìn)入擴(kuò)散段后，又因回流的作用流體就被迫進(jìn)行二次旋轉(zhuǎn)。產(chǎn)生的旋渦頻率再經(jīng)頻率感測元件(壓電晶體)檢測、轉(zhuǎn)換及前置放大器的放大、濾波和整形等一系列過程之后，旋渦頻率就被轉(zhuǎn)變成了與被測介質(zhì)流速大小成正比的脈沖信號，然后再與溫度、壓力等檢測信號一起被送往微處理器進(jìn)行積算處理，zui后在LCD上顯示出測量結(jié)果(標(biāo)準(zhǔn)狀況下的瞬時流量、累計流量及溫度、壓力數(shù)據(jù))。其工作原理框圖如圖2所示。
圖2 溫壓補償智能流量積算儀原理框圖
4 使用情況
①概況 為了解決小城鎮(zhèn)的民用氣計量問題(日供氣量較小、流量波動幅度較大)，從1997年8">月到現(xiàn)在，我們一共使用了浙江天信儀表有限公司生產(chǎn)的智能型旋進(jìn)旋渦流量計50余臺，使用點的流量測量范圍均在100～3000m3/d之間，供氣壓力≤l.0MPa，其中zui小規(guī)格為DN25；zui大規(guī)格為DN50。
②介質(zhì)條件 被測介質(zhì)基本上都為凈化后的天然氣，其甲烷(CH4)含量≥95%、二氧化碳(C02)及氮氣(N2)含量均≤5%、硫化氫(H2S)含量≤30mg/m3、相對密度(Cr)為0.55～0.58。
③使用效果 只要儀表選型合理并且在流態(tài)穩(wěn)定及沒有明顯干擾的情況下，該表運行較為穩(wěn)定、可靠。在某計量點，經(jīng)與孔板流量計串聯(lián)比對，二者測量結(jié)果吻合較好，如表1所示。 表1 某用戶智能型旋進(jìn)旋渦流量計與孔板流量計測量結(jié)果比對
| 日期 | 旋進(jìn)旋渦流量計/m3 | 孔板流量計/m3 | 差值 |
| 絕差/m3 | 相對（%） |
| 4.8 | 285 | 298 | 4 | 1.38 |
| 4.9 | 284 | 278 | 6 | 2.16
|
| 4.10 | 306 | 311 | 5 | 1.61 |
| 4.11 | 301 | 306 | 5 | 1.63 |
| 4.12 | 293 | 287 | 6 | 2.09 |
| 4.13 | 295 | 291 | 4 | 1.37 |
| 4.14 | 309 | 305 | 4 | 1.31 |
| 4.15 | 286 | 289 | 3 | 1.04 |
| 4.15 | 284 | 291 | 7 | 2.41 |
| 4.17 | 300 | 299 | 1 | 0.33 |
5 注意事項
任何一類計量儀表都具有其特殊性，智能式旋進(jìn)旋渦流量計也不例外。為了讓該種儀表能夠更好地服務(wù)于流量計量工作，來自于生產(chǎn)現(xiàn)場的實踐經(jīng)驗表明，以下幾個方面的注意事項應(yīng)當(dāng)引起有關(guān)管理及使用部門的足夠重視。
① 重視儀表選型 在已經(jīng)選定了儀表種類(比如，智能式旋進(jìn)旋渦流量計)的情況下，緊接著就是對儀表規(guī)格及其配套元件的選擇至關(guān)重要。一句話，選好才能用好。為此，在選型過程中應(yīng)把握住兩條基本原則；即：一要保證使用精度，二要保證生產(chǎn)安全。要做到這一點，就必須落實三個選型參數(shù)，即近期和遠(yuǎn)期的zui大、zui小及常用瞬時流量(主要用于選定儀表的大小規(guī)格)、被測介質(zhì)的設(shè)計壓力(主要用于選定儀表的公稱壓力等級)、工作壓力(主要用于選定儀表壓力傳感器的壓力等級)。
② 進(jìn)行用前標(biāo)校 一方面，考慮到目前對這類儀表的現(xiàn)場檢定還存在這樣那樣的困難。另外，如果購置的意圖又是準(zhǔn)備將該這種儀表運用于比較重要的計量場合，比如大流量的貿(mào)易計量或計量糾紛比較突出的測量點，并且運用現(xiàn)場也不具備流量在線標(biāo)校條件，那么在這種情況下，僅憑購買時由生產(chǎn)廠家提供的一紙出廠合格證明就輕易判定該表全部性能合格，那就有些為時過早。因此，為了確保儀表在今后的工作過程中其測量結(jié)果的可靠與準(zhǔn)確，就有必要在正式安裝前將其送往具有這方面檢定能力及資質(zhì)的部門進(jìn)行一次全流量范圍內(nèi)的系統(tǒng)檢定。
③ 搞好工藝安裝 雖然該種儀表對工藝安裝及使用環(huán)境沒有太多的特殊要求，但任何一類流量測量儀表都有這樣一種共性，即盡可能避免振動及高溫環(huán)境隨離流態(tài)干擾元件(如壓縮機(jī)、分離器、調(diào)壓閥、大小頭及匯管、彎頭等)、保持儀表前后直管段內(nèi)壁光滑平直、保證被測介質(zhì)為潔凈的單相流體等。
④ 加強后期管理 該種儀表雖然具有多種自動處置功能和微功耗的特點，但投運之后仍需加強管理。比如，為了保證儀表長期工作的準(zhǔn)確性、可靠性(避免意外停運和數(shù)據(jù)丟失)，就應(yīng)定期進(jìn)行系統(tǒng)標(biāo)校(每1～2年)、抄錄表頭數(shù)據(jù)（每天或每周）、更換介質(zhì)參數(shù)（每月或每季）以及不定期查看電池狀況、檢查儀表系數(shù)及鉛封等。
⑤ 注意內(nèi)部維護(hù) 如果由于氣質(zhì)臟污或其它原因需要對儀表的測量腔體及其構(gòu)件進(jìn)行定期檢查或清洗，那么有一點則必須特別注意：對于同規(guī)格的旋進(jìn)旋渦流量計，其旋渦發(fā)生體、導(dǎo)流體等核心組件不能互換，否則，須重新標(biāo)定儀表計量系數(shù)并對其配帶的溫度及壓力傳感器進(jìn)行系統(tǒng)校正。
6 存在問題
① 截止頻率的設(shè)置具有隨意性 設(shè)置截止頻率是由用戶根據(jù)計量現(xiàn)場的生產(chǎn)變化情況自行確定儀表的始動流量。如果截止頻率設(shè)定得太高，那么儀表的始動流量相應(yīng)增大，為此就可能造成流量的漏計現(xiàn)象發(fā)生；如果截止頻率設(shè)定得太低，那么儀表的敏感程度相應(yīng)提高，外界的一些微弱振動或雜散信號就有可能導(dǎo)致在沒有被測介質(zhì)通過的情況下儀表開始動作，于是流量的多計現(xiàn)象就不可避免。這兩種現(xiàn)象，在筆者所在的企業(yè)都曾遭遇，時至日前，尚末找到一種合適的解決辦法。
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