智能旋进流量计应用实践与研究

摘  要： 本文在介绍智能旋进流量计原理的基础上，分析了智能旋进流量计的产品特点，并和传统的孔板差压式进行了比对实验，突出了智能族进流量计的先进性。根据现场应用情况，总结了安装使用中应注意的事项。 
近年来适用于不同介质及工况条件的新型计量仪表相继问世，智能旋进流量计即为其中之一。它是近年来得到迅速发展并广泛应用的一种速度式流量仪表，可适用于石油、蒸汽、天然气、水等多种介质的流量测量，并实现了压力、温度及压缩系数等动态参数的在线自动补偿、我厂于2000年开发了该类流量计，现将本厂对该类仪表的制造使用情况进行系统小结，作为有关企业在仪表选型及使用过程中的一个参考。
1 智能旋进流量计的原理
      图1为旋进流量计的原理图。当被测介质沿管道中轴到达仪表上游入口时，其固定于端部的扇型叶片首先迫使流体进行旋转运动，附加一个切向的速度到轴向运动的流体，这样就产生了连续的旋涡系列而构成一个旋涡流，称之为“涡势”，其中心为旋涡核（旋涡中心流），外围为环流，如图1所示。

流体流经变送器收缩段时旋涡流加速，此时，涡核直径沿流动方向逐渐缩小，而旋涡强度逐渐加强，到达扩散段时，由于旋涡急剧减速，压力上升，旋涡中心区的压力比周围低，于是就产生了回流。在回流的作用下，旋涡流偏离原前进方向，迫使象刚体一样旋转的涡核在扩散段作一种类似陀螺的运动。旋涡流的进动是贴近扩散段的壁面进行的。由于旋涡进动频率与流体的流速成正比，旋涡频率经频率感测元件（压电晶体）检测、转换及前置放大器的放大。滤波和整形等一系列过程之后，旋涡频率就被转变成了与被测介质流速大小成正比的脉冲信号，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，最后在液晶显示屏上显示出测量结果（标准状况下的瞬时流量、累积流量以及温度、压力数据）。其工作原理框图见图2。

2 仪表特点

      与传统的孔板流量计相比，智能旋进旋涡流量计具有以下几个主要特点：

      1）实现了机电一体化，日常的计量过程不需人工值守；
      2）流量测量范围较宽（q_max/q_min＝15～20），可在孔板流量计无法涉足的部分小流量区域进行有效工作，压力损失较孔板流量计大大减少；
      3）无可动部件，维护方便，可靠性高；
      4）工艺安装条件要求低，仪表上、下游直管段较孔板流量计大大缩短；
      5）体积小、重量轻，离线标定方便；
      6）流量、温度、压力等测量参数可以直接读出，不必进行换算；
      7）测量信号即可就地显示，也可按需远传。

      3 比对试验情况

      3.1 概况

      为了测试智能旋进流量计在一定流量范围内与孔板流量计的性能差异，我们在流量标定装置上进行了试验，标定点的流量测量范围均在100～3000m³/h之间，检定压力≤1.0MPa，其中最小规格为DN25；最大规格为DN50。

      3.2 介质条件

      被测介质为空气。

      3.3 使用效果

      只要仪表选型合理并且在流态稳定及没有明显干扰的情况下，该表运行较为稳定、可靠。在某计量点，经与孔板流量计串联比对，二者测量结果吻合较好，如表1所示。 

表1 智能旋进流量计与孔板流量计测量结果比对 

      4 使用中应注意事项

      任何一类计量仪表都具有其局限性，智能旋进流量计也不例外。为了让该种仪表能够更好地服务于流量计量工作，生产现场的实践经验表明，以下几个方面的事项应引起足够的重视。

      4.1 重视仪表选型

      在已经选定了仪表种类（比如，智能旋进流量计）的情况下，对仪表规格及其配套元件的选择至关重要。在选型过程中应把握住两条基本原则，即：一要保证使用精度；二要保证生产安全。要做到这一点，就必须落实3个选型参数：

      1）管道的最大、最小及常用流量（主要用于确定仪表口径）；
      2）被测介质的最高压力、常用压力（主要用于选定仪表的公称压力等级及选定仪表压力传感器的压力等级）；
      3）工作温度（主要用于选定仪表压电探头规格及温度传感器等级）。

      4.2 进行用前检定

      如果客户购置的意图是准备将该种仪表运用于比较重要的计量场合，比如大流量的贸易计量或计量纠纷比较突出的测量点，并且运用现场也不具备流量在线标校条件，那么在这种情况下，为了确保仪表在今后的工作过程中其测量结果的可靠与准确，就有必要在正式安装前将其送往具有这方面检定能力及资质的部门进行一次全流量范围内的系统检定。

      4.3 搞好工艺安装

      虽然该种仪表对工艺安装及使用环境没有太多的特殊要求，但任何一类流量测量仪表都有这样一种共性：即尽可能避免振动及高温环境、远离流态干扰元件（如压缩机、分离器、调压阀、大小头及汇管、弯头等）、保持仪表前后直管段内壁光滑平直、保证被测介质为洁净的单相流体等。

      4.4 加强后期管理

      该种仪表虽然具有多种自动处置功能和微功耗的特点，但投运之后仍需加强管理。比如，为了保证仪表长期工作的准确性、可靠性（避免意外停运和数据丢失），应定期进行系统标定（每1～2年）、抄录表头数据（每天或每周）以及不定期查看电池状况、检查仪表系数及铅封等。

      4.5 注意内部维护

      如果由于介质脏污或其它原因需要对仪表的测量腔体及其构件进行定期检查或清洗，那么有一点则必须特别注意：对于同规格的旋进流量计，其起旋器、整流部件等核心组件不能互换，否则，须重新标定仪表系数并对其配带的温度及压力传感器进行系统校正。文章出自：压缩空气流量计转载需注明