新型旋进旋涡智能流量计原理及其特点

    在石油天然气工业中,天然气计量大量使用过的计量仪表有气体涡轮流量计、涡街流量计、孔板流量计和旋进旋涡流量计等。这几种流量计的优缺点列表如下。

    由以上比较可以看出,旋进旋涡流量计有着结构简单、安装维修方便、压力损失小、适用性强等优点。但是以往在油田内部所使用的旋进旋涡流量计都是不带温压补偿的,据使用单位反映,这样不但增加了用户的工作量,也增大了人为计算所带来的各种误差。因此各用户单位就给我们设计人员提出了这一问题,并希望我们能够选用更为先进的仪表。

    浙江天信仪表有限公司推出的新型TDS系列旋进旋涡智能流量计,解决了原仪表不带温补偿的问题。

    1　新型旋进旋涡流量计的结构

    新型旋进旋涡流量计由以下4部分组成。

    1)传感器组件:包括旋涡发生体、旋涡检测组件、除旋整流器。

    2)流量积算仪:包括温度接口、压力接口(气体流量计)、显示窗口、输出接口。

    3)温度传感组件。

    4)压力传感组件(气体流量计)。

    2　新型旋进旋涡流量计的工作原理

    当沿着轴向流动的流体进入流量传感器入口时,叶片强迫流体进行旋转运动,于是在旋涡发生体中心产生旋涡流。旋涡流在文丘里管中旋进,到达收缩段突然节流使旋涡流加速,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。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。原理如图1所示。

    温压补偿积算仪由压力、温度检测模拟通道和流量检测数字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,其原理如图2所示。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:

    V_n=Z_n/Z_g(p_g+p_a)/p_nT_n/T_gV_g

式中:V_n———标准状态下的体积量,m³;

      V_g———未经修正的体积量,m3;

      p_g———流量计压力检测点处的表压,kPa;

      p_a———当地大气压,kPa;

      T_g———介质的绝对温度,K;

      t———被测介质的摄氏温度,℃;