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針對渦輪流量計的設計應用輸油管道中如何準確測量流量的問(wèn)題

發(fā)布時(shí)間：2021-03-10 05:16:03??點(diǎn)擊次數：1502次
輸油管線(xiàn)在現代的能源工業(yè)中是*為重要的傳輸設備，對于輸油管線(xiàn)中的流體精確測量的要求是相關(guān)技術(shù)人員苦苦追求的目標，也是一個(gè)永遠沒(méi)有盡頭的技術(shù)難題，畢竟工業(yè)生產(chǎn)對于技術(shù)的追求也是無(wú)止境的。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的長(cháng)足進(jìn)步，這一難題也得到越來(lái)越完善的解決，針對這一情況，通過(guò)本文，筆者結合單位的工作實(shí)踐，跟各位交流一下渦輪流量計在輸油管道中的設計問(wèn)題。
 
一、渦輪流量計的工作原理
渦輪流量計的工作原理是通過(guò)在管道中安裝一個(gè)渦輪，兩邊由軸承加以支撐。在流體經(jīng)過(guò)管道時(shí)，沖擊渦輪的葉片，沖擊力對渦輪產(chǎn)生驅動(dòng)力矩，使渦輪克服磨擦力矩產(chǎn)生旋轉。在一定的流量范圍內，對一定的流體介質(zhì)粘度，渦輪的旋轉角速度與流體流速成正比。由此，流體流速可通過(guò)渦輪的旋轉角速度得到，以此便能通過(guò)計算得到通過(guò)管道的流體流量。
 
渦輪的轉速通過(guò)裝在機殼外的傳感線(xiàn)圈來(lái)檢測。當渦輪葉片切割由殼體內永久磁鋼產(chǎn)生的磁力線(xiàn)時(shí)，就會(huì )引起傳感線(xiàn)圈中的磁通變化。傳感線(xiàn)圈將檢測到的磁通周期變化信號送入前置放大器，對信號進(jìn)行放大、整形，產(chǎn)生與流速成正比的脈沖信號，送入單位換算與流量積算電路得到并顯示累積流量值；同時(shí)亦將脈沖信號送入頻率電流轉換電路，將脈沖信號轉換成模擬電流量，進(jìn)而指示瞬時(shí)流量值。
 
二、渦輪流量計在輸油管道中的設計應用
1.渦輪流量計的主要性能
額定壓力：四兆帕；長(cháng)度：六百毫米；流量范圍：每小時(shí)五十立方米至二百五十立方米；壓降：在*大流量下壓力損失小于四十千帕（以水為測試介質(zhì)時(shí)）；總質(zhì)量：小于四十公斤。能在零下四十一攝氏度至零上四十六攝氏度的環(huán)境下正常工作。表頭同時(shí)顯示瞬時(shí)流量和累積流量，并可切換顯示總累積流量、批累積量、瞬時(shí)流量及介質(zhì)溫度，讀數方便，清晰直觀(guān)。
所配備的通訊接口，傳輸距離不小于九百米。儀表系數應用多段非線(xiàn)性修正，根據不同流量點(diǎn)對應的儀表系數，插值計算出流量計的儀表系數。溫度補償功能：基準溫度二十攝氏度，不同的油品采用不同溫度體積系數進(jìn)行補償。
計量精度：零點(diǎn)二級。
　　
2.渦輪流量計的設計
液體渦輪流量計由渦輪流量傳感器和流量積算儀組成?！　?/div>
*一，渦輪流量傳感器的設計。渦輪流量傳感器是渦輪流量計的基本單元，主要由整流器、導流體、渦輪、感應線(xiàn)圈、槽頭接頭、提手等組成。它基于動(dòng)力矩平衡原理，當流體流經(jīng)傳感器時(shí)，在整流器和導流體作用下得到整流并加速由于渦輪葉片與流體流向成一定角度，在加速流體的作用下，葉輪產(chǎn)生轉動(dòng)力矩，克服摩擦力矩和流體阻力矩后，渦輪開(kāi)始旋轉。在一定流量范圍內，渦輪轉速與流體體積流量成正比。葉輪旋轉切割磁力線(xiàn)，周期性地改變線(xiàn)圈中的磁通量，使線(xiàn)圈兩端感應出與流體體積流量成正比的脈沖信號，該信號經(jīng)放大、濾波、整形后送入流量積算儀。
渦輪。渦輪由導磁不銹鋼材料制成，裝有螺旋葉片，葉片數為六片，葉片傾角為三十五度，葉片與內殼間的間隙為零點(diǎn)八毫米。
整流器。渦輪流量計特性與管線(xiàn)內的速度分布有很大的關(guān)系，因此保證進(jìn)入流量計的流體具有均勻的速度分布，是提高計量的準確性一個(gè)重要的前提條件。因此研制的渦輪流量計內置了整流器。整流器由一束細不銹鋼管組成，整流束的長(cháng)度為一百毫米：整流束管子的數目為四十二。通過(guò)增加整流器，可以減少流量計前后直管段的長(cháng)度，提高計量精度，減小體積和重量?！　?/div>
*二，流量積算儀的設計。流量積算儀作為流量計的計算顯示部分，采用高性能微功耗的集成芯片，配有脈沖輸出、四毫安至二十毫安模擬信號輸出和YG——865通訊接口三種輸出方式，內置高容量三點(diǎn)六伏鋰電池供電，并內置溫度傳感器。積算儀接收傳感器的信號，并進(jìn)行運算處理，就地顯示于顯示窗口上。其主要特點(diǎn)如下：
采用高性能微功耗的集成芯片，整機多功能，功耗低。
可切換顯示總累積流量、批累積量、瞬時(shí)流量及介質(zhì)溫度，清晰直觀(guān)，讀數方便。
配有脈沖輸出，四毫安至二十毫安模擬信號輸出，YG——865通訊接口。
內置高容量三點(diǎn)六伏鋰電池供電，壽命長(cháng)，更換方便，電池壽命可達兩年以上。
軟件中采用了多段非線(xiàn)性修正，把生產(chǎn)過(guò)程中由于加工精度造成的儀表誤差通過(guò)軟件計算修正到標準值以?xún)取?/div>
內置式溫度傳感器，可以在線(xiàn)補償由于溫度引起的變化量。
在軟件包中內置了汽油、噴氣燃料和柴油的體積膨脹率，通過(guò)設置的切換開(kāi)關(guān)，可對不同油品進(jìn)行溫度補償。
溫度補償。流體的體積隨溫度的變化而變化，一般來(lái)說(shuō)，溫度升高，體積膨脹，流體的這種屬性稱(chēng)為熱膨脹性，用熱膨脹率表示。不同流體具有不同的熱膨脹率。
下面通過(guò)示例，計算不同介質(zhì)當溫度每升高一攝氏度時(shí)的體積變化率。對于柴油，當密度為每立方米八百三十千克時(shí)，溫度體積系數為零點(diǎn)零零零八四，當溫度升高一攝氏度時(shí)，體積變化率為千分之零點(diǎn)八四，若溫度變化十攝氏度的話(huà)，將會(huì )引起百分之零點(diǎn)八四的計量誤差。
當輸送原油時(shí)，溫度對體積的影響很大，當溫度變化十攝氏度時(shí)，會(huì )引起分百之一點(diǎn)二三的計量誤差，而一般流量計的計量精確度都可達到百分之零點(diǎn)五，只從提高儀表的精度出發(fā)，而不考慮被測介質(zhì)溫度的變化是不準確的，不能滿(mǎn)足計量交接的要求。溫度補償的目的就是將實(shí)測油品的流量值轉換成可代計量交接的標準溫度條件（以二十攝氏度為基準）下的流量值。
　　
3.渦輪流量計的標定
確定流量計儀表系數及精確度分析渦輪流量計屬于速度式流量計，在一定的流量范圍內，對一定的流體介質(zhì)粘度，渦輪的旋轉角速度與流體的流速成正比。
該流量計采用活塞式液體體積管進(jìn)行檢定。體積管型號為JHYG-150，流量范圍：每小時(shí)零點(diǎn)五六立方米至五百六十立方米、準確度為百分之零點(diǎn)零三。根據規程要求，在流量每小時(shí)二十五立方米至二百五十立方米的范圍內進(jìn)行檢定，對每個(gè)檢定點(diǎn)進(jìn)行九次檢定，檢定時(shí)記錄每個(gè)檢定點(diǎn)的條件。對不同流量工況下的檢定結果進(jìn)行分析，流量計的線(xiàn)性度、重復性、精度分別為千分之零點(diǎn)一五二，千分之零點(diǎn)零三一和千分之零點(diǎn)零點(diǎn)一五八。
　　
三、本文結語(yǔ)
綜上，筆者針對著(zhù)輸油管道中如何準確測量流量的問(wèn)題談了渦輪流量計的設計應用，分別從其工作原理、結構特點(diǎn)，以及結合筆者單位的工作情況談了設計應用問(wèn)題。希望淺顯的論述能為輸油管道液體的準確計量起到積*推動(dòng)和幫助作用。