旋进旋涡流量计 大庆油田采油三厂 贸易结算

旋进旋涡流量计流量计

HLLUX系列智能旋进旋涡气体流量计采用新微处理技术,具有功能强、流量范围宽、操作维修简单,安装使用方便等优点,主要技术指标达到国外同类产品先进水平。广泛应用于石油、化工、电力、冶金煤炭等行业各种气体计量。

旋进漩涡流量计工作原理：

旋进漩涡流量计工作原理如图所示：流量传感器的流通剖面类似文丘利管的型线（图），在入口侧安放一组螺旋型导流叶片，当流体进入流量传感器时，导流叶片迫使流体产生剧烈的旋涡流。当流体进入扩散段时，旋涡流受到回流的作用，开始作二次旋转，形成陀螺式的涡流进动现象。该进动频率与流量大小成正比，不受流体物理性质和密度的影响，检测元件测得流体二次旋转进动频率就能在较宽的流量范围内获得良好的线性度。信号经前置放大器放大、滤波、整形转换为与流速成正比的脉冲信号，然后再与温度、压力等检测信号一起被送往微处理器进行积算处理，在液晶显示屏上显示出测量结果(瞬时流量、累积流量及温度、压力数据)。

流量积算仪由温度和压力检测模拟通道、流量传感器通道以及微处理器单元组成，并配有外输出信号接口，输出各种信号。流量计中的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，气态方程如下：

                                                        ………………(2)
式中：
QN ——标况下的体积流量(m3/h)；
QV ——工况下的体积流量(m3/h；
Pa ——当地大气压力（KPa）；
P ——流量计取压孔测量的表压（KPa）；
PN ——标准状态下的大气压力（101.325 KPa）；
TN ——标准状态下的温度（293.15K）；
T ——被测流体的温度（K）；
ZN ——气体在标况下的压缩系数；
Z——气体在工况下的压缩系数；
注：当用钟罩或负压标定时取ZN/Z=1，对 (ZN/Z)1/2=FZ为超压缩因子。按中国石油天然气总公司的标准SY／T6143－1996中的公式计算。

旋进漩涡流量计结构：

旋进漩涡流量计由以下七个基本部件组成（图）：                                                 
1.旋涡发生体
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。
⒉ 壳体
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。          
⒊ 智能流量计积算仪（原理见图） 
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。           

4. 温度传感器
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。
5. 压力传感器
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。
6. 压电晶体传感器
安装在靠近壳体扩张段的喉部，可检测出漩涡进动的频率信号。
⒎ 消旋器
固定在壳体出口段，其作用是消除旋涡流，以减小对下游仪表性能的影响。

主要特点：

·无机械转动部件，长时间工作无须维护。
·只需较短的直管段甚至不用。
·低功耗，理想的无需外电源就地显示仪表
·精确度较高，可达±1.5%
·断电情况下可长期保存仪表数据。
·具有密码保护功能。

技术参数：

流量范围：

旋进漩涡流量计的安装：

1.流量计安装时，严禁在其进出口法兰处直接进行电焊，以免烧坏流量计内部零件；

2.对于新安装或检修后的管道务必进行清扫，去除管道中的杂物后方能安装流量计；
3.流量计应安装在便于维修、无强电磁场干扰、无强烈机械振动以及热 影响的场所；
4.流量计不宜用在流量频繁中断和有强烈脉动流或压力脉动的场合；
5.流量计室外安装时，上部应有遮盖物，以防雨水浸入和烈日曝晒影响流量计使用寿命；
6.流量计可任意角度安装，流体的流向应与流量计上标识的流向一致；
7.在管道施工中，应考虑安装伸缩管或波纹管，以免对流量计造成严重的拉伸或断裂；
8.流量计应与管道同轴安装，并防止密封片和黄油进入管道内腔；
9.采用外电源时，流量计必须有可靠接地，不得与强电系统共用地线，在管道安装或检修时，不得把电焊系统的地线与流量计搭接；
10.为了不影响流体正常输送和便于维护，要求按图4 所示安装旁通管道，并保证前≥3DN、后≥1DN的直管段。

直管段要求：

根据旋进旋涡流量计的工作原理和流量计对上、下游直管段要求，对各种上游阻力件，

建议采用如下图所列的前后直管段长度，且保持直管段内壁光滑平直。

注意事项：
1.传感器按流向标志可在垂直、水平或任意倾斜位置上安装；
2.当管线较长或距离振动源较近时，应在流量计的上、下游安装支撑，以消除管线振动的影响；
3.传感器的安装地点应有足够的空间，以便于流量计的检查和维修，并应满足流量计的环境要求；
4.应避免外界强磁场的干扰；
5.在室外安装使用时，应有遮盖物，避免烈日曝晒与雨水浸蚀，影响仪表使用寿命；
6.管线试压时，应注意智能型流量计所配置压力传感器的压力测量范围,以免过压损坏压力传感器。
7.应注意安装应力的影响，安装流量计上游和下游管道应同轴，否则会产生剪切应力。安装流量计的位置应考虑密封垫片的厚度，或在下游侧安装一个弹性伸缩节。
8.安装流量计之前应先清除管道中的焊渣等杂物。
9.投入运行时，应缓慢开启流量计上、下游阀门，以免瞬间气流过急而冲坏起旋器。
10.当流量计需要有信号远传时，应严格按“电气性能指标”要求接入外电源（8～24）VDC，严禁在信号输出口直接接入220VAC或380VAC电源；
11.用户不得自行更改防爆系统的接线方式和任意拧动各个输出引线接头；
12.流量计运行时，不允许随意打开后盖改动仪表参数，否则影响流量计的正常工作；
13.定时检查流量计法兰处的泄漏情况。
防爆场所安装要求：
流量计应有可靠的接地，防爆接地不应与强电系统的保护接地共用。
现场测试电源时，不允许使用交流电源接地。
在任何情况下，用户不得自行更改防爆电路、元器件和防爆型式。
必须先切断外接电源再打开转换器盖子。

旋进漩涡流量计在 湿气流量计量中的应用，目前大庆油田采油三厂 湿气计量主要采用两种仪表：一种是孔板阀配差压变送器的测气，这种测气精度高可达0.5级，被应用在 贸易结算口。另一种是旋进漩涡流量计，这种流量计因其无机械可动部件，耐腐蚀，使用寿命长，线性测量范围宽，稳定可靠，长期运转无需维护等优点而被广泛应用在油气中转站和联合站的湿气计量中。

                            
1 概述
旋进旋涡气体流量计：旋进漩涡流量计是一种流体振动式流量计，具有无机械可动部件，耐腐蚀，使用寿命长，线性测量范围宽，稳定可靠，长期运转无需维护，并采用了微处理技术，实现了瞬时流量、累积流量显示于同一LCD上，方便用户读取数据。
2 旋进旋涡气体流量计的结构和工作原理
2.1 结构
图中：①壳体；②旋涡发生器；③压电传感器；④除旋涡整流器；⑤选择按钮；⑥积算仪
2.2 工作原理
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，到达收缩段突然节流使旋涡流加速。当旋涡流突然进入扩散段后，由于压力的变化，使旋涡流发生进动。在流动区域放置压电传感器以检测进动频率，经前置放大器进行整形放大处理，转换成频率与流量成正比的脉冲信号，通过智能流量积算仪中CPU的运算、处理转换为流量累积值和瞬时值进行显示，此脉冲信号还可远传给用户计算机进行运算和显示。
3 应用情况
2008年，我们对采油三厂50mm以下口径的旋进旋涡气体流量计进行检定，发现被检旋进旋涡流量计主要存在以下几种问题：①被检流量计精度降低及严重超差；②被检流量计无脉冲输出；③被检流量计表头有显示，但无脉冲输出；④被检流量计零部件损坏。
下表是2008年三个厂家各部件损坏情况一览表：
2008年旋进旋涡气体流量计部件损坏情况一览表
产生以上几种故障的主要原因及解决方法：
3.1 旋涡发生器损坏及解决方法
故障现象：气体流量计精度降低及严重超差。
原因：旋涡发生器是使经过它的流体产生强而有力的旋涡流，如果它损坏，就不能产生完整的旋涡流，而影响气体流量计计量的准确性。在实际工作中，旋进旋涡气体流量计由于没有可动部件，避免了卡死现象的发生，所以旋进旋涡气体流量计多被安装在计量间和中转站。但由于分离器分离效果不好，湿气中常带有大量的油水、泥沙等杂质，杂质经过流量计时在旋涡发生器处产生沉积。而旋涡发生器的材质为铝合金，易和油水中的化学成份起反应，时间一长，把旋涡发生器腐蚀损坏。
解决方法：对被腐蚀损坏的旋涡发生器，我们采取维修和更换旋涡发生器的方法。
例如：在检定中，我们曾对旋涡发生器被腐蚀后有裂纹和损坏不严重的表进行检定试验，发现检测误差远远超出1.5级的要求。例如3月27日，检定苍南仪表厂生产的LUX－32型0879号表，该流量计的旋涡发生器被腐蚀后产生裂缝，其检定结果见附表。
旋进旋涡流量变送器检定结果
从表中我们看出，被检表的线性误差Er＝62.127（%）远远超出旋进旋涡气体流量计的精度1.5级的要求。针对以上情况，我们采取更换旋涡发生器的方法，对被检表重新进行检定，重新检定后该表的线性误差Er＝0.630%，符合仪表精度1.5级的要求。这说明旋涡发生器的好与坏是气体流量计超差的一个重要因素。
3.2 压电传感器损坏及解决方法
现象：①被检表显示的流量与标准表显示的流量不符。②被检表的表头无流量显示。
原因：压电传感是用于检测旋涡流的进动频率，当压电传感器由于长期使用，产生退磁现象时，不能准确检测到旋涡流的进动频率而产生误差。
解决方法：对于退磁的压电传感器，我们采取维修和更换压电传感器的方法。
例如我们在检定LUX－32型1172号表时，发现表头有电，但表头却无流量显示。用万用表检测旋进旋涡气体流量计的输出端和输入端发现均无脉冲信号，初步判定是压电传感器和前置放大器损坏。当更换前置放大器后仍无信号输出，则判断为压电传感器损坏。做压电传感器检测脉冲试验，无方波产生，并且发现表头无反应，说明压电传感器完全损坏。重新更换压电传感器后，检定合格。
3.3 流量积算仪损坏及解决方法
现象：①流量计表头无流量显示；②表头有流量显示，但不能外输和远传。
原因：流量积算仪是对压电传感器检测出的信号进行处理和运算，直接转换成瞬时流量和累积流量，并在液晶屏上显示。在实际检定中常见的故障为输出放大电路的放大三极管被击穿，使放大电路失去作用，从而表现为就地显示表头有流量但不能外输和远传。
解决方法：出现以上故障我们采取更换放大电路被击穿三极管的方法进行维修。
3.4 前置放大器损坏及解决方法
现象：①检定中气体流量计精度降低及严重超差；②气体流量计无脉冲输出。
原因：前置放大器是接收压电传感器的电信号进行整形放大，形成频率与流速成正比的方波信号，把信号传给流量积算仪。在实际检定中我们发现，由于电子原器件的质量等问题，当气体流量计长期处于通电状态时，前置放大器损坏不能输出信号和信号不稳，产生以上故障。
解决方法：①找出损坏的原器件进行维修和更换。②更换前置放大器。
3.5 产生超差的其它情况
在实际检定中，还有几种不确定因素使流量计产生超差现象：
3.5.1 送检表清洗不干净及解决方法
原因：在基层送检的旋进旋涡气体流量计中，有的只清洗表面，而表体内还有大量油垢，使旋涡发生器不能产生正常的旋涡流而超差。
解决方法：对含有大量油垢的气体流量计，必须重新清洗，确保旋涡发生器和检测探头能正常工作。
3.5.2 旋涡发生器未上紧及解决方法
原因：在基层送检的旋进旋涡气体流量计中，由于清洗完后，旋涡发生器未上紧，使旋涡发生器不能固定在表体内，当气体通过时，由于气体的冲击而产生振动，使旋涡发生器不能正常产生旋涡流而产生误差。
解决方法：①重新安装并上紧旋涡发生器。②更换失效的密封圈。
4 智能旋进流量计
智能旋进流量计是在旋进旋涡流量计基础上发展起来的仪表，它是在旋进旋涡流量计表体上加装了压力和温度传感器，实现了集流量计、微电脑、压力、温度传感器于一体可直接测量流体的流量、压力和温度，并自动实时跟踪补偿和压缩因子修正，并采用双检测技术，提高了信号检测强度，成功地抑制了由管线振动引起的干扰。
智能旋进流量计结构图：
4.1，旋进流量传感器D：D1，旋涡发生体；D2，壳体；D3，旋涡检测组件；D4，除旋整流器
4.2，流量积算仪B：B1，外壳；B2，温度接口；B3压力接口；B4显示窗口；B5，输出接口
4.3，温度传感器组件C
4.4，压力传感器组件A
智能旋进旋涡流量计与旋进旋涡流量计相比具有以下优点：①内置式压力、温度、流量传感器，安全性能高，结构紧凑，外形美观。②就地显示温度、压力、瞬时流量和累积流量。③采用新型信号处理放大器和独特的滤波技术，有效地剔除了压力波动和管道振动所产生的干扰信号，大大提高了智能旋进旋涡流量计的搞干扰能力，便小流量具有出色的稳定性。
2009年以后，采油三厂更换了超差严重以及到了使用年限的旋进旋涡流量计，选用了智能旋进旋涡流量计，通过几年的现场应用及离线标定，智能型旋进旋涡流量计达到了故障率低，稳定性好等优点。
下面是2013年采油三厂1－12月份对150块智能型旋进旋涡流量计进行故障统计。
2013年智能旋进旋涡气体流量计部件损坏一缆表
从上表我们看到了智能旋进旋涡流量计主要存在压电传感损坏，流量积算仪损坏，流量计超差三种主要故障，而流量计超差又占比例，产生流量计超差的主要原因有如下情况：①压电传感器损坏，不能准确检测到旋涡流的进动频率而产生误差，使仪表超差。②压电传感器探头结垢，不能准确测得进动频率而产生误差。③智能旋进旋涡流量，由于在现在现场长期使用，仪表系数发生变化，产生超差。对于仪表系数变化产生的超差，要对仪表重新标定，确定新的仪表系数，输入表头。
对于压电传感器损坏和流量积算仪损坏的处理方法，同旋进旋涡流量计。
通过几年的现场应用和离线检定工作，我们发现现场应用的智能旋进漩涡流量计虽然具有很多优点，但也存在一些不足：①精度较低，不能用于贸易结算。②对于铸铁表，特别是大口径150MM的表，体积和重量超大，拆装和检定都不方便，建议表体改换材质，方便检定和安装。③对于杂质较多的气体，建议在气管钱上加装过滤器，避免油污堵塞旋涡发生器和使压电传感器结垢。④加强岗位责任心，对到检定周期的表，及时送检，确保精度。