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气体流量计

发布日期:11-29 10:01 分类:流量仪表 阅读次数:94 点击访问移动网站

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摘要1简介编辑热式气体质量流量计采用热扩散原理,热扩散技术是一种在苛刻条件下性能优良、可靠性高的技术。其典型传感元件包括两个热电阻(铂RTD),一个是速度传感器,一个是自动补偿气体温度变化的温度传感器。当 ...

1简介编辑

热式气体质量流量计采用热扩散原理,热扩散技术是一种在苛刻条件下性能优良、可靠性高的技术。其典型传感元件包括两个热电阻(铂RTD),一个是速度传感器,一个是自动补偿气体温度变化的温度传感器。当两个RTD被置于介质中时,其中速度传感器被加热到环境温度以上的一个恒定的温度,

另一个温度传感器用于感应介质温度。流经速度传感器的气体质量流量是通过传感元件的热传递量来计算的。气体流速增加,介质带走的热量增多。使传感器温度随之降低。为了保持温度的恒定,则必须增加通过传感器的工作电流,此增加的部分电流大小与介质的流速成正比。

发展历史

流量计(英文:flowmeter)

17世纪托里拆利奠定差压式流量计的理论基础,这是流量测量的里程碑。流量测量的发展可追溯到古代的水利工程和城市供水系统。古罗马凯撒时代已采用孔板测量居民的饮用水水量。公元前1000年左右古埃及用堰法测量尼罗河的流量。我国著名的都江堰水利工程应用宝瓶口的水位观测水量大小等等。如堰、示踪法、皮托管、文丘里管、容积、涡轮及靶式流量计等。自那以后,18、19世纪流量测量的许多类型仪表的雏形开始形成,如堰、示踪法、皮托管、文丘里管、容积、涡轮及厦门华世通靶式流量计等。20世纪由于过程工业、能量计量、城市公用事业对流量测量的需求急剧增长,才促使仪表迅速发展,微电子技术和计算机技术的飞跃发展极大地推动仪表更新换代,新型流量计如雨后春笋般涌现出来。至今,据称已有上百种流量计投向市场,现场使用中许多棘手的难题可望获得解决。

我国开展近代流量测量技术的工作比较晚,早期所需的流量仪表均从国外进口。

流量测量是研究物质量变的科学,质量互变规律是事物联系发展的基本规律,因此其测量对象已不限于传统意义上的管道液体,凡需掌握量变的地方都有流量测量的问题。流量和压力、温度并列为三大检测参数。对于一定的流体,只要知道这三个参数就可计算其具有的能量,在能量转换的测量中必须检测此三个参数。能量转换是一切生产过程和科学实验的基础,因此流量和压力、温度仪表一样得到最广泛的应用

产品特点

热式气体质量流量计既可进行气体流量计量工作,也可用于过程控制领域。HKTMF型引进美国先进技术生产,无须温压补偿,直接测出流体的质量流量。它的突出特点是:没有可动部件;压力损失小;量程比宽;精度高;可靠性高;安装简单,操作方便。可以在所有领域全面替代孔板和差压式流量计。 特别是计量精确,不受压力及环境温度变化的影响,属更新换代产品。从而克服了第一代机械涡轮式流量计易磨损,涡轮停转或滞转及计量精度差(尤其是医院集中供氧总表与分表计量不吻合)等致命缺欠,受到客户的一致好评。

结构简单,传感器内空无一物,无附加阻力损失坚固耐用抗磨损、可长周期保持足够高的测量精度,结合智能型二次仪表使用,弯管流量计完全可以用来作为计量考核仪表使用重现精度高,这个特点特别适用于过程流量和控制流量的测量焊接式安装方式,保证弯管传感器长周期、无泄露安全运行对直管段要求低,十分方便在狭小的装置内使用,适应性强配合不同的弯管材质和合适的几何尺寸,弯管流量计可以适应制碱系统绝大多数工艺介质和工艺条件的流量测量。

2应用领域编辑

工业生产

流量仪表是过程自动化仪表与装置中的大类仪表之一,它被广泛适用于冶金、电力、煤炭、化工、石油、交通、建筑、轻纺、食品、医药、农业、环境保护及人民日常生活等国民经济各个领域,是发展工农业生产,节约能源,改进产品质量,提高经济效益和管理水平的重要工具在国民经济中占有重要的地位。在过程自动化仪表与装置中,流量仪表有两大功用:作为过程自动化控制系统的检测仪表和测量物料数量的总量表。

能源计量

能源分为一次能源(煤炭、原油、煤层气、石油气和天然气)、二次能源(电力、焦炭、人工燃气、成品油、液化石油气、蒸汽)及载能工质(压缩空气、氧、氮、氢、水)等。能源计量是科学管理能源,实现节能降耗,提高经济效益的重要手段。流量仪表是能源计量仪表的重要组成部分,水、人工燃气、天然气、蒸汽和油品这些常用的能源都使用着数量极其庞大的流量计,它们是能源管理和经济核算不可缺少的工具。

环境保护工程

烟气,废液、污水等的排放严重污染大气和水资源,严重威胁人类生存环境。国家把可持续发展列为国策,环境保护将是21世纪的最大课题。空气和水的污染要得到控制,必须加强管理,而管理的基础是污染量的定量控制。

我国是以煤为主要能源的国家,全国有上百万个烟囱不停地向大气排放烟气。烟气排放控制是根治污染的重要项目,每个烟囱必须是安装烟气分析仪表和流量计,组成连椟排放监视系统。烟气的流量沆量有很大因难,它的难度为烟囱尺寸大且形状不规则,气体组分变化不定,流速范围大,脏污,灰尘,腐蚀,高温,无直管段等。

交通运输

有五种方式:铁路公路、航空、水运和管道运输。其中管道运输虽早已有之,但应用并不普遍。随着环保问题的突出,管道运输的特点引起人们的重视。管道运输必须装备流量计,它是控制、分配和调度的眼睛,亦是安全监没和经济核算的必备工具。

生物技术

21世纪将迎来生命科学的世纪,以生物技术为特征的产业将获得迅速发展。生物技术中需监测计量的物质很多,如血液,尿液等。仪表开发的难度极大,品种繁多。

科学实验

科学实验需要的流量计不但数量多,且品种极其繁杂。据统计流量计100多种中很大一部分是应科研之需用的,它们并不批量生产,在市面出售,许多科研机构和大企业皆设专门小组研制专用的流量计。

3技术参数编辑

●测量范围:(0.05~80)Nm/s(标准状态为20℃,101.33KPa)

●测量介质:除乙炔气外的洁净气体

●温度范围:环境温度:-40℃~+60℃

介质温度:-200℃~+700℃

●准 确 度:±1%的读数;±0.5%满量程

●重 复 性:±0.5%的满量程

●输 出:瞬时流量 4-20mA DC 最大负载600Ω,RS232,RS485

●响应速度:小于1S

●供电电压:24VDC±10%

●机械连接:3/4 NPT不锈钢紧固件

●探杆长度:800mm(此长度为标准长度,特殊请声明)

●探杆直径:18mm

●直管段长度:无严格要求

●压力损失:可以忽略

●工作压力:1.6MPa

●现场显示:(LED)上排为瞬时流量每行4个字符,下排为累积流量每行8个字符,可以按英制或公制单位显示流量、累积流量。

●数据保护: 累计量保存在EEROM内,(断电可保存百年)

●传感器及管线表体材料:304L不锈钢;316L不锈钢(可选哈氏合金C)

●防护等级:IP65;IP67

●变送单元:选择防爆封装。

4适用领域编辑

范围

本产品广泛应用于钢铁厂、焦化厂、石油、化工、热 力、医疗、热电厂、环保等行业。

石油化工

应用场合:火炬气排放监控

产品优点:宽量程比,传感器不易堵塞,可在线插拔清洗,适用气体广泛

电力

应用场合:锅炉一次风、二次风、磨煤风的风量测量

产品优点:安装简便,无直管段要求,低压力损失,无需温压补偿,可在苛刻的条件下使用(如:空气中含有粉尘、颗粒、磨损严重、低压力等)

冶金

应用场合:高炉煤气、焦炉煤气测量

产品优点:按实际介质组份标定,可对组份变化进行修正,可在线清洗传感器,插入长度可任意调整

电子

应用场合:高纯度气体质量流量测量

产品优点:无需温压补偿直接测量质量流量,传感头经过高度抛光,可用于贸易结算

供暖通风

产品优点:产品反应灵敏、运行可靠,对安装直管段无严格要求

水处理

应用场合:测量曝气池的空气流量

产品优点:耐脏、耐尘,真正无压降,现场安装简便

食品

应用场合:向反应器中通入适量气体,控制过程及质量

产品优点:卫生级3A,高纯净度,所有接液表面采用不锈钢,宽量程比

5产品类型编辑

靶式

靶式流量计:于六十年代开始应用于工业流量测量,可测量:气体、液体、蒸汽的流量计量,主要用于解决高粘度、低雷诺数流体的流量测量,先后经历了气动表和电动表两大发展阶段,SST和SBL这两种智能靶式流量计是在原有应变片式靶式流量计测量原理的基础上 ,采用了最新芯片Ⅱ级电容力式传感器作为测量和敏感传递元件,同时利用了现代数字智能处理技术而研制的一种新式流量计量仪表。

涡街型

涡街流量计:主要用于工业管道介质流体的流量测量,如气体、液体、蒸气等多种介质。其特点是压力损失小,量程范围大,精度高,在测量工况体积流量时几乎不受流体密度、压力、温度、粘度等参数的影响。无可动机械零件,因此可靠性高,维护量小。仪表参数能长期稳定。本仪表采用压电应力式传感器,可靠性高,可在-20℃~+250℃的工作温度范围内工作。有模拟标准信号,也有数字脉冲信号输出,容易与计算机等数字系统配套使用,是一种比较先进、理想的流量仪表。

V锥型

V锥流量计:V锥流量计由于其结构简单、牢固、易复制、通用性强、价格较低廉等特点,广泛应用于石油化工、天然气等领域。本产品克服了标准孔板、文丘里管、喷嘴等节流装置,诸如易磨损、压损大、范围度(量程比)小、现场安装条件高、要求直管段过长等自身缺陷,它可以在很宽的雷诺数范围内对各种流体的流量进行精确测量。 STV系列V锥流量计与普通差压式流量计比较,具有精确度高、长期精度稳定、重复性好,受安装条件局限小、耐磨损、测量范围度宽、适合脏污介质、压力损失小、使用寿命长等特点。可以广泛应用于各种领域,适合测量水、油、多种液体、蒸汽、空气、天然气、煤气、石油气、有机气体、油渣等。

孔板型

一体化孔板流量计:是将标准孔板与多参数差压变送器(或差压变送器、温度变送器及压变送器)配套组成的高量程比差压流量装置,可测量气体、蒸汽、液体及天然气的流量,广泛应用于石油、化工、冶金、电力、供热、供水等领域的过程控制和测量。

威力巴型

威力巴流量计:适用于气体、液体和蒸汽的高精度流量测量。威力巴是一种差压式、速率平均式流量传感器,通过传感器在流体中所产生的差压进行流量测量。威力巴反映流体真实的流速,其精度达到± 1.0%,重复性达± 0.1%。威力巴的突出优点是:输出一个非常稳定、无脉动的差压信号。

威力巴的低压孔实现本质防堵一般情况下,灰尘、沙子和颗粒在涡街力的作用下,集中在探头的后部。这就是为什么秋天的树叶总是集中在背风的房子后面的原因。其它的探头由于低压取压孔取在探头尾部真空区,在涡街力的作用下,探头的低压取压孔很快地被涡流带来的杂质堵死。威力巴的独特设计,使低压取压孔位于探头侧后两边,流体分离点和尾迹区的前部。这种设计从本质上防止了堵塞并且能产生一个非常稳定的低压信号。

6具体参数编辑

根据双纽线原理,出现了增压器、内燃机等专用空气流量计,尤其是HOMKOM空气流量计,双纽线流量计最大的优点有三,一个就是无负载,没有节流阻件,测量更准确;第二,传感器是安装在进风口,法兰或卡箍连接方式,安装方便;第三,此流量计为质量流量计,输出是质量流量值,更直观。

校准

对蒸汽、氮气、二氧化碳、氢气等测量的 气体流量计的校准要求在不断增加。由于采用这些气体进行大规模校准的设施并不多,因此采用另一种流体进行校准几乎是唯一的选择,且在许多情况下是一种合理的、可替代的选择。如果流动条件可以估算出来,那么就可以在与操作条件不同的条件下对气体流量计进行校准,估算流动条件所采用的参数通常为关于该气体流量计入口直径的雷诺数。  首先,将操作条件范围转换为雷诺数范围。其次,所选定的校准设备要符合所规定的雷诺数范围。然后,在不同的压力条件下或采用不同的气体进行校准。在一定精度等级范围内,标准差压气体流量计的雷诺特性是众所周知的。同样,靶式流量计的特性也是已知的。 在某些情况下,有必要在进行最终校准之前先进行几次测试以鉴定该气体流量计的运行情况是否符合雷诺定标系数。将来,还需要做一些工作来鉴定靶式流量计的性能,并确定高压气体情况下靶式流量计和HKC质量流量计流量计的性能。年检校准的基本要求校准应满足的基本要求如下:

    环境条件校准如在检定(校准)室进行,则环境条件应满足实验室要求的温度、湿度等规定。校准如在现场进行,则环境条件以能满足仪表现场使用的条件为准。

    仪器作为校准用的标准仪器其误差限应是被校表误差限的1/3~1/10。

    人员校准虽不同于检定,但进行校准的人员也应经有效的考核,并取得相应的合格证书,只有持证人员方呆出具校准证书和校准报告,也只有这种证书和报告才认为是有效的。

校准可以找地方计量所或者第三方校准单位,如上海计量测试,广东省计量科学研究院等非营利性机构,都必须得有国家办法的CNAS计量资质

产品优势

(1)气体涡轮流量计能够检测介质的温度与压力,井随之进行自动补偿和压缩因子自动修正。它还可直接检测气体的标准体积或饱和蒸汽的质量流量。

(2)气体涡轮流量计采用先进的微机技术与高性能的集成芯片,利用先进的微功耗高新技术,整机功耗低。该流量计既可凭内电池长期供电运行,又可由外电源供电运行。

(3)流量计采用LCD显示,清晰直观,读数方便。带有脉冲信号输出,也可根据用户需要输出4~20MA的标准模拟信号。

(4)采用RS485接口与上位机联网。每台上位机可带64台流量计,且只须两根通讯线。安装费用低,便于用户集中管理。

因此从油田现场的使用来看,气体涡轮流量计其性能稳定,维护量小。利用旋进旋涡气体流量计所测得的数据,能够及日口分析和研究单元区块的油井产量变化,做到有的放矢的进行管理和施工。

应用

气体涡轮流量计的基本原理当沿着轴向流动的流体进入流量传感器入时,叶片强迫流体进行旋转运动,于是在旋涡蔓生体中心产生旋涡流。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。 当沿着轴向流动的流体进入流量传感器入时。当旋涡流进入扩散段后,因回流的作用强迫进行旋进式二次旋转。此时,旋涡流的旋转频率与介质流速成正比,并为线性。压电传感器检测的微弱电荷信号经前置放大器放大、滤波、整形后变成频率与流速成正比的脉冲信号,最后送积算仪进行计数处理。

流量积算仪由温度和压力检测模拟通道以及微处理单元组成,并配有外输信号接口,输出各种信号。流量计中的微处理器可根据检测到的介质温度值查得介质密度和压力,完成介质的体积流量和质量流量的检测。流量计中的微处理器可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

在蒸汽流体中设置三角柱型旋涡发生体,则从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡,这种旋涡称为卡门旋涡,旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列。气体涡轮流量计便是依据卡门旋涡原理进行封闭管道流体流量测量的新型流量计。因其具有良好的介质适应能力,无需温度压力补偿即可直接测量蒸汽、空气、气体、水、液体的工况体积流量,配备温度、压力传感器可测量标况体积流量和质量流量,是节流式流量计的理想替代产品。

为提高气体流量计的耐高温及抗振动性能,我公司新近开发出了气体涡轮流量计芯片Ⅱ级传感器,因其独特的结构和选材使该传感器可在高温(350℃)、强振动(≤1g)的恶劣工况下使用。在实际应用中,往往最大流量远低于仪表的上限值,随着负荷的变化,最小流量又往往会低于仪表的下限值,仪表并非工作在它的最佳工作段,为了解决这一问题,通常采用在测量处缩径提高测量处的流速,并选用较小口径的仪表以利于仪表的测量,但是这种变径方式必须在变径管与仪表间有长度为15D以上的直管段进行整流,使加工、安装都不方便。我公司研制的纵断面形状为圆弧的LGZ变径整流器,具有整流、提高流速及改变流速分布多重作用,其结构尺寸小,仅为工艺管内径的1/3,与涡街流量计作成一体,不仅不需要另外附加一段直管段,还可以降低对工艺管直管段的要求,安装非常方便。为了使用方便,电池供电的就地显示型气体流量计采用微功耗高新技术,采用锂电池供电可不间断运行一年以上,节省了电缆和显示仪表的采购安装费用,可就地显示瞬时流量、累积流量等。温度补偿一体型气体流量计还带有温度传感器,可以直接测量出饱和蒸汽的温度并计算出压力,从而显示饱和蒸汽的质量流量。气体流量计带有温度、压力传感器,用于气体流量测量可直接测量出气体介质的温度和压力,从而显示气体的标况体积流量。

7安装重点编辑

气体流量计的选型安装要重点考虑的问题:
  1、液化气体流量计是一种速度式流量计,漩涡分离的稳定性受流速影响,故它对直管段有一定的要求,一般是前10D、后5D;
  2、测量液体时,上限流速受压损和气蚀现象限制,一般是0.5~8m/s;
  3、测量气体时,上限流速受介质可压缩性变化的限制,下限流速受雷诺数和传感器灵敏度的限制,蒸汽是8~25m/s;
  4、应力式液化气体流量计对振动较为敏感,故在振动较大的管道安装流量计时,管道要有一定的减震措施;
  5、应力式液化气体流量计采用压电晶体作为检测传感器,故其受温度的限制,一般为-40~+300℃。

8安装要求编辑

1.前后直管段长度。保证进口直管道≥20×DN;出口直管道≥5×DN。
  2.安装位置。保证流动方向与仪表壳箭头方向一致。同时保证安装垂直。
  3.插入深度。管子部分沿其长度,配有刻度尺。安装传感器时,刻度尺是很重要的。要使调整接头的顶部对准刻度尺上的值,而这个值等于以下的计算值:
  ·当管径﹤DN100(4″)时:(0.3×A)+B+C+2mm
  ·当管径≥DN100(4″)时:(0.2×A)+B+C+3mm

9注意事项编辑

根据这种仪表的原理、性能,结合我们的使用经验及测试情况下面几个方面值得注意:

1.当仪表的工作条件变换时(如变更介质、环境温度大幅度变化等),对仪表的零位应重新加以调整。同时,仪表的导管必须水平安装,要用水平仪校准。否则将增大工作条件变化对零位漂移的影响。机架更不可有震动或摇摆等情况故不宜在船舶上使用。

2.对相当于0—100kg/cm2压力、0~7标升/小时流量(空气)范围内的大量测试数据进行关联运算,用最小二乘法原理求直线回归方程,其相关系数λ值均在0.999~0.9999范围内,证明仪表具有良好的线性度。但线性度与量程大小有着流量越大,非线性越严重,所以一般把量程限定在0~4标升/时(空气)以内,以确保良好的线性度。为了能测量大流量而又保证线性度,可采用分流原理来扩展仪表的量程。如采取旁路管、文丘利管、孔板等配合使用,量程可分别扩大到每小时几十、几百、几千标升,直至几万标立方。

3.虽然真实气体的比热随压力的不同而有变化甚至某些气体的变动幅度还比较大(见表1),但仪表的测量精度仍能保持桂一定范围内(见表2)。

4.导管材质的选择,除了考虑耐腐蚀性以外,以选用导热性能较好的材料为佳。以测目氮气为例,同样在0—100kg/cm2压力及0~7标升/小时流量的范围内测试,用镍管的测量精度为2~2.5%而用不锈钢的则为3~4%(镍的导热系数约为不锈钢的三倍)。

5.由于气体流量计必须在气体比热相对稳定的情况下才能进行正常工作所以凡是气体成分不稳定、气体中央带雾沫以及工作条件逼近气体的液化临界区等情况由于比热值很不稳定,均不宜使用这种仪表。如乙烯液化的临界点是50 kg/cm2、9.9℃,在测试时发现压力超过30 kg/cm2时,仪表读数就开始失稳了。

6.若改换了一种气体介质,最好重新进行标定。在仪表的说明书里,常介绍不重新标定,而仅根据两种气体的比热来换算未经标定的气体流量虽简单方便,但会造成较大的误差,尤其是在高压下工作时,我们发现仪表的灵敏度并不完全与比热成正比关表,更以重新标定为妥。

7.本仪表在使用前必须先开机预热,在未充分预热前,仪表上作不稳定。比较好的机型,其开机预热时间在两小时以内。

8.在使用过程中,当气体流量突然改变时,须通过热量的传送,管内温度重新分布,所以输出讯号的重新稳定需要一定的时间。为了能减小这种滞后现象,制造厂常在仪表的电气线路中加设微分网络,以使输出讯号快速反应。这在与其他仪表配合作流量自控时尤为必要。

10正确选择编辑

首先要对各式流量计的优点和缺点有充分认识,其次要对介质的物理性质和化学性质有充分认识,再次对安装现场的工艺条件和环境有充分认识,,最后还要知道用户对流量计测量精度要求,考虑介质流量是不是满足流量计的流量范围要求,安装现场是不是满足流量计的现场安装要求。还要考虑有那些情况和因素会影响流量计的计量。总结有 1.要重视产品选型2.要有好的产品3.要正确安装4.要注意日常维护5.要定期送检。

选型表

正确的选用涡轮流量计是保证用好涡轮流量计的前提条件,需要考虑重要因素:通径(DN)、安装方式、介质温度、输出信号、介质种类。

型号

说明

HKT

标准涡轮流量计

安装方式

2

法兰卡装式

3

法兰连接式

4

管道对焊式

5

螺纹连接式

6

卡箍连接式

7

固定插入式

8

球阀插入式

测量介质

2

液体

3

气体

4

蒸汽

公称通径

-X

流量计公称通径用2-4位阿拉伯数字表示

例如:DN200用200表示

输出信号

-2

脉冲频率信号无显示

-3

脉冲频率信号带显示

-4

电池供电带显示

-5

两线制4~20mA信号无显示

-6

两线制4~20mA信号带显示

-7

两线制4~20mA信号带hart通讯

-8

三线制4~20mA信号带显示

-9

三线制4~20mA信号带RS485通讯

温度规格

2

-50~50℃(仅电容式)

3

-20~50℃

4

50~250℃

5

50~320℃

6

50~500℃(仅电容式)

压力规格

2

1.6MPa

3

2.5MPa

4

4.0MPa

5

更高压力(最高32MPa)

补偿类型

-P

一体化压力补偿

-T

一体化温度补偿

-PT

一体化温压补偿

特殊类型

F

分体式

Q

潜水型

S

缩径型

N

耐腐蚀型

G

隔爆型

B

本案防爆型

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