德国VSEVHM01-1流量计中国分公司

德国VSEVHM01-1流量计中国分公司同时我们还经营：  评定涡街流量计性能指标主要有4个参数:K系数、量程比、重复性和准确度等级。其中,K系数是指一个测量周期内,流量计输出的脉冲数与流过流量计的相应流体总体积之比,每台流量计都.有一个对应的平均K系数,一般都是通过实流标定得出的;量程比是指流量计可测最大流量值与最小流量值的比值;重复性是指在相同测量条件下,重复测量同一个被测量,测量仪器提供相近示值的能力;准确度等级是指符合一定的计量要求，使误差保持在规定极限以内的测量仪器的等别或级别。   根据上述测试性能指标，对该方案研制的DN25mm、DN32mm和DN50mm共3种口径的样机一批共10台进行测试，10台样机启停质量法水流量标准装置上全部通过0.5级合格检定,特别是重复性指标，全部优于0.1%。其中一台DN25mm口径样机的标定结果见表1,其量程比达15:I,最小流速测到0.28m/s,量程范围明显高于同口径的各种容积式流量计,准确度等级高于涡街流量计等其他普通速度式流量计。   2014年，国内某核电站定制了一台DN25mm口径涡街流量计，用于计量含结晶和颗粒物的核废液,经用户现场标定其准确度等级达到0.4;另一化工企业用户的一台DN25mm口径涡街流量计,用于计量150℃下的甲基邻苯二铵有机液流量,介质粘度150mPa.s,用户现场实.流标定其准确度等级达到0.5级。  热式气体质量流量计按结构可以分为热分布型和浸入型。热分布型热式流量计将传感元件放置于管道壁,传感元件经过加热温度高于流休温度，流体流经传感元件表面导致上下游温度发生变化,利用上下游温度差测量流体流量，一般用于微小流速气体流量的测量。   热分布型热式流最计的T.作原理如图1所示,传感元件由上游热电阻、加热器利下游热电阻组成,加热器位于管道中心，使得传感元件温度高于坏境温度，上游热电阻和下游热电阻对称分布于加热器的两侧。图1中曲线1所示为管道中没有流休流过时传感元件的温度分布线.相对于加热器的上下游热电阻温度是对称的。当有流体经过热式传感元件时,温度分布为曲线2,显然流体将上游部分的热量带给下游，导致上游温度比下游温度低，上下游热电阻的温度差△T反映了流体的流量,即△T=f(m)。当流体流速过大时，上下游热屯阴的温度差△7趋向于0,因此热分布型热式气体质量流量计用于测量低流速气休微小流量。气体质量流量qm可表示为 式中:Cp-一流体介质的定压比热容;A一热传导系数;K一一仪表系数。   浸入型热式流最计的工作原理如图2所示，一般将两个热电阻置于中大管道中心,可测量中高流速流体。热电阻通较小电流或不通电流，温度为T;另一热电阻经较大电流加热,其温度T高于气体温度。管道中有气流通过时，两者之间的温度差为△T=Tv-T0气体质量流量qm与加热电路功率P、温度差△T的关系式为   式中:E一系数与流体介质物性参数有关;D一与流体流动有关的常数。   如果保持加热电路功率P恒定，这种测量方法为恒功率法;如果保持温度差△T恒定，这种测量方法为恒温差法，两种方法有各自的优缺点，使用时据具体环境和需要而定。目前较普遍的是采用恒温差法,由于需要不同的应用领域,恒温差法已不适用于某些场.合的测量，因此恒功率法应用领域越来越广泛。恒温差法的基本原理是流体流过加热的热电阻表面使得热电阻表面的温度降低，热电阻的阻值变小。反馈电路自动进行处理,通过热电阻的加热电流变大从而使得热电阻温度升高,即可使得热电阻与流体温度差恒定。通过测量传感电路的输出电流或输出电压便可获得流量值。恒功率法的基本原理是加热功率为恒定值,管道内没有流体流过时温度差△7最大,当流体流过热电阻表面时热电阻与流体温度差变小,通过测量△T便可得到流体流量。1.节能效果好  弯管流量计因其独特的测量原理,没有其他流量计必须具备的节流件或插入件,最大限度地减低了因计量检测器具带来的流体在管道内的压力损失,减少了加压设备的投入和加压设备的电能消耗。由于孔板流量计是利用对流体节流装置施行节.流产生的差压来测量流体流量,流体在孔板上存在压力损失,因此使用时为了保证孔板流量计的测量精度,在选定孔板流量计的工作压差时都取高压差值。通常情况下，该节流压力损失(称为不可恢复压力损失)可达孔板运行流量下产生压差值的30%～70% (与孔板的β值有关)。孔板流量计压力损失等损耗量用见表1。2.设备使用状况较好  冶金工业煤气中，含有大量的粉尘、水、焦油和萘,使很多流量测量计量设备不能正常工作。弯管流量计的特殊结构和导压管上的三通阀可在正常工作状态下清除传感器的堵塞附着物,实用便利,在现场试用4年来从未发生堵塞现象。3.弯管流量计结构简单  弯管流量计的弯管传感器,是一个90的标准弯管,内部没有任何节流件和插入件,是测量元件中最为简单实用的测量件。随着机械加工业的快速发展和高精度数控机床用于机械加工业,弯管流量传感器的加工精度不断提高,质量越来越好。 弯管流量计的直管段要求前5D,后2D,孔板流量计的直管段要求前10D,后5D。弯管流量计的重复性好,可达0.2%。4.弯管流量计适应性强,量程范围宽  弯管流量计在高溫、高压、冲击、振动、潮湿、粉尘等恶劣环境条件下,优于孔板流量计,震动和冲击对弯管流量传感器的正常工作几乎没有影响,高温、高压对弯管流量计来说只要采用与工艺管道相同的材质,就可以解决。  弯管流量传感器的几何尺寸几乎没有限制,管径的大小从几十毫米到2n以上,只要弯管的弯径比符合规定要求,都可以做为传感器进行流量测量。  弯管流量计的设计特点最适合在高温、高压状态下(高温蒸汽、高溫水)的流量计量,可降低能源损耗,降低压力损失,提高供热效率。弯管流量计的量程比可达10: 1,孔板流量计的量程比一般为35: 1.5.弯管流量传感器的耐磨性好  因弯管流量传感器的特殊结构,内部没有任何节流件和插入件,固弯管流量传感器几乎不存在磨损,是保证弯管流量计长期运行精度不变的重要条件。孔板流量计入口边缘尖锐度对磨损十分敏感,只要有微量的磨损,就会直接影响到测量精度,在气体的长期高度冲刷下,也会使孔板开孔直角入口的边缘很快钝化,使测量精度系统发生变化造成误差。6.弯管流量计安装方便,维护量小  弯管流量计具有良好的耐磨性,长期运行的稳定性和可在线进行清污等特点,可采用直接焊接的方法进行安装,避免了流量测量装置现场跑、冒、滴、漏,令人头痛的问题,降低了安装费用。  由于弯管流量计一次测量件长期运行无磨损件,大大降低了维护费用,几乎是免维护,一般可达到被测气体管道的使用寿命。  孔板流量计的插入件和节流件容易堵塞,附着脏物,影响测量准确性。为保证孔板流量计的测量精度,必须经常进行拆除检查清污,这样频繁的拆装、检查、清污维修,在连续作业的冶金企业难以做到,特别是对在较大管道上的孔板流量计就更难以做到,可见在工业煤气计量中具有多种不确定因素影响测量误差。7.弯管流量计不易冻管  孔板流量计的结构、工作原理达到的测量精度,节流件起到了决定性的作用。节流件对气体在管道的流动具有非常大的阻力,一般只能利用输气管道.截面的1/3,大量潮湿含水的气体在节流件截面上形成了大量的水珠,遇冷后结霜、结冻堵管。为解决煤气供应的冻管问题,必须给每套孔板加装保温伴.热装置,来保证新疆地区5个月的冬季运行。表2为孔板流量计运行费用。  弯管流量计由于特殊结构和安装的多样性(水平转水平,水平转垂直向下，垂直向下转水平,垂直直管,水平直管等安装方式,见图3),可以有效防止煤气计量中冻管的发生，节省热能源和运行费用。电磁流量计等节点设备和站内PC机间的通信采用异步串行通讯控制规程,并采用地址位唤醒握手协议.因此在协议中规定了传地址和传数据两种不同的帧格式,如图4.4所示.地址帧和数据帧都有11位,其中第l位和最后l位相同,分别为起始位和停止位,紧接起始位的是8位数据位,第9位为标志位,用来区分所发送／接受的帧信息是地址帧还是数据帧.第9位为1时,表示PC机发送/接受的是“地址帧"：第9位为0时,表示主机发送/接受的是"数据帧".命令帧与校验和的发送格式与数据帧相同,因此可由数据帧演化得到.德国VSEVHM01-1流量计中国分公司1.只要满足流量计的使用条件(包括.流体的流动特性.介质特性.操作过程及流量范围)与检定时相一致，便会得到与流量计检定精度等量的使用精度。这就要求流量计的使用与检定的流体的流动特性(流量计进口的速度分布)相同;流体的物理性质(密度等)也相同;检定过程相同，并且在流量计的检定流量范围内使用仪表常数，那么在对介质密度压力修正后。其使用精度便等同于其检定精度。2.若流量计的使用与检定条件满足上述相同性原则，并且流量计在检定流量范围内定点使用时(使用其检定流量下的仪表系数的平均值).则流量计的使用精度将会大大优于其检定精度。3.若流量计在检定该范围内实际使用时，可用特性方程。即依据检定中得到的各个流量下的平均仪表系数与流量Q的对应关系,借助最小二乘法原理，直线拟合得到K1=aq+b,用拟合后的K1代替仪表常数k,也可提高流量计的使用精度。热式气体质量流量计是流量计发展历史的一次重大变革,使流量测量直接转变为质量流量的测量.根据测量时热式质量流量计所使用的流量测量元件的加工工艺的不同,常用的传感器探头可以分为：热线热式流量传感器、热敏电阻式传感器、半导体集成电路式传感器等.　　热式流量传感器探头对流体运动形态的影响较小,测量范围大,响应性能也很好,但是,这种类型的传感器探头对机械强度要求较高、在传感器材料选择上受到较大的限制；同时,加热温度仅能达到400~500℃.此外,由于流体中的微小颗粒容易粘附到热线上,抗污染腐蚀能力较差,易损坏使热线的特性发生不稳定性变化,热线一致性差,难以进行批量生产.　　半导体式传感器探头是以单晶硅为基体,使用硅微机械加工而成的微桥结构.半导体式传感器探头多用于0～25mL/min 的小流量气体的测量,在本课题中所需要测量的流量范围较大,不能满足使用要求.图2-2是典型的半导体式传感器探头结构.　　热电阻式传感器主要有两个探头：一个流量探头(Rp),一个温度探头(Rtc).目前,市场上所使用的大部分热式气体质量流量计传感器探头主要是基准铂电阻.工作的时候,两个探头以一定的机械结构固定于管道中,可以通过热源探头上电压信号量或者加热功率的改变来衡量流量的变化.工作中要求两个传感器探头对流量的响应尽可能的快,且要保证散热同步,传感器探头的灵敏度最高,这为传感器探头的设计增添了一定的难度.　　如图2-3铂电阻的典型结构所示,铂电阻在在管道内与流体进行热交换的过程中,铂电阻的表面和内部铂丝之间存在热阻,阻碍热量的交换.因此,必须从铂电阻元件的选择和传感器结构设计两方面进行设计,尽量减小铂电阻内部和表面的热阻.如果热阻较大,热敏电阻表面和内部就会存在很高的温度差高,出现流量探头和温度探头已经达到恒定温差的假象,会严重影响控制电路正常工作,使测量的结果与管道流量的实际状况出现较大偏差,所以减小探头的热阻是设计热电阻式传感器的关键.流量计选型时应考虑很多因素,如仪表性能流体特性、安装要求环境条件以及价格因素等。其中对计量对象即燃气的确切了解非常重要,这往往需要选型设计人员和计量管理人员进行深入细致的调查。(1)流量计性能方面:精确度.重复性.线性度、范围度、压力损失、上下限流量、信号传输特性.响应时间等;(2)流体特性方面:流体压力、温度、密度、粘度、润滑性.化学性质磨蚀、腐蚀、结垢、脏污、气体压缩系数、等熵指数比热容声速、混相流、脉动流等;(3)安装条件方面:管道布置方向、流动方向、流量计上下游直管段长度、管径、维护空间、管道振动、接地、电源辅助设备(过滤、排污)等;(4)环境条件方面:环境温度、湿度、安全性、电磁干扰、防爆等;(5)经济因素方面:购置费、安装费、维修费、校验费.运行费(能耗)、使用期限、备品备件等。计量管路流量量程变化是实际使用中经常遇到的情况, 特别是直接对没有储气设备用户供气的计量更是如此。我国天然气、煤气的大部分消耗是供给城市作民用燃气的,一般日负荷的变化都比较大,流量的量程变化也就较大。常用孔板流量计的量程比一般为3:1,对于大量程比的场合,一般采用以下三种方法解决。(1)将大流量分段多路并联组合进行测量.在流量量程变化较大的场合,往往采用不同管径的计算管道并联组合,通过计量管路的组合切换来适应流量的变化;这是目前较为常用的方法。(2)更换孔板片改变值进行测量.在不改变标准孔板节流装置和差压计的情况下,通过更换不同开孔直径的孔板,改变孔径比的方法来实现流量测量。适用于较长时间的季节性流量较大幅度改变或供气量的突然变化致使差压计超出规定使用范围的情况。(3)用一台孔板流量计并联不同量程差压计进行测量.采用同一台孔板流量计的一次装置,并联两台或两台以上不同量程的差压计进行切换测量。利用电磁感应原理，电磁流量计一般被用来测量流过管道中导电流体的流量。不管流体的性质如何，只要其具有微弱的导电性(电导率大于8X10-5Ss/m)即可进行测量。通常，油田三采注入的聚合物混合液的导电性能良好，符合这种测量条件。   如图1所示，根据电磁感应原理，当导电流体，在磁场强度为B的磁场中以速度V运动时，切割磁力线而产生电场E关系为   则在线形长度为L的a和b两点之间产生感应电动势Ɛab   a、b两接收电极之间的距离L为已知常数，B为已知的磁场强度。故εab是V的单调函数,Ɛab随V变化而变化。而瞬时流量g等于流速V与导管截面积S(常数)的乘积，因此有 式中K一仪器常数，   只要通过电磁流量计电路测得Ɛab，即可得到对应的流量Q。孔板流量计的主要部件高级孔板阀(采用高级型阀式孔板节流装置),主要用于差压式流量计的信号的产生和传输,可实现在线更换孔板,不影响输送介质,无附加管路;装置内有孔板安装定位机构,标定准确度等级为0.5级;该装置设有上、下两个密封腔,以及滑阀部件,无旁设附加管线,装置上、下腔间的密封件采用全硬密封结构，阀板和阀座采用22Cr堆焊硬质合金,设有注入密封脂辅助结构,可以防止阀座、阀板密封面上污物的沉淀;采用法兰取压标准孔板作为流量检测元件。　　孔板流量测量系统一般由节流装置(标准孔板)、差压变送器及数据处理器(开方积算器或计算机)组成。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、温度变送器及压力变送器)配套组成的高量程比差压流量装置,它可测量气体、蒸汽、液体及引的流量,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。节流装置又称为差压式流量计,是由一次检测件(节流件)和二次装置(差压变送器和流量显示仪)组成广泛应用于气体.蒸汽和液体的流量测量.具有结构简单,维修方便,性能稳定。德国VSEVHM01-1流量计中国分公司热式气体质量流量计是流量计发展历史的一次重大变革,使流量测量直接转变为质量流量的测量.根据测量时热式质量流量计所使用的流量测量元件的加工工艺的不同,常用的传感器探头可以分为：热线热式流量传感器、热敏电阻式传感器、半导体集成电路式传感器等.　　热式流量传感器探头对流体运动形态的影响较小,测量范围大,响应性能也很好,但是,这种类型的传感器探头对机械强度要求较高、在传感器材料选择上受到较大的限制；同时,加热温度仅能达到400~500℃.此外,由于流体中的微小颗粒容易粘附到热线上,抗污染腐蚀能力较差,易损坏使热线的特性发生不稳定性变化,热线一致性差,难以进行批量生产.　　半导体式传感器探头是以单晶硅为基体,使用硅微机械加工而成的微桥结构.半导体式传感器探头多用于0～25mL/min 的小流量气体的测量,在本课题中所需要测量的流量范围较大,不能满足使用要求.图2-2是典型的半导体式传感器探头结构.　　热电阻式传感器主要有两个探头：一个流量探头(Rp),一个温度探头(Rtc).目前,市场上所使用的大部分热式气体质量流量计传感器探头主要是基准铂电阻.工作的时候,两个探头以一定的机械结构固定于管道中,可以通过热源探头上电压信号量或者加热功率的改变来衡量流量的变化.工作中要求两个传感器探头对流量的响应尽可能的快,且要保证散热同步,传感器探头的灵敏度最高,这为传感器探头的设计增添了一定的难度.　　如图2-3铂电阻的典型结构所示,铂电阻在在管道内与流体进行热交换的过程中,铂电阻的表面和内部铂丝之间存在热阻,阻碍热量的交换.因此,必须从铂电阻元件的选择和传感器结构设计两方面进行设计,尽量减小铂电阻内部和表面的热阻.如果热阻较大,热敏电阻表面和内部就会存在很高的温度差高,出现流量探头和温度探头已经达到恒定温差的假象,会严重影响控制电路正常工作,使测量的结果与管道流量的实际状况出现较大偏差,所以减小探头的热阻是设计热电阻式传感器的关键.1、根据工艺设计资料和实际情况确认使用流量范围，在计算基础上确定流量计的口径。若涡街流量计选型过大，管道内介质的流速低于流量计工作的下限值,就会产生小流量时输出信号不稳定,大流量时输出信号稳定。2、流量计附近有大功率的电机或强电场时,容易引起干扰信号,有可能管道内无介质流通,但仅表有流量显示。动力线同流量计信号输出线并排走向靠近时,有可能使流量计输出信号偏小。管道内有正常流量,但传感器输出频率偏小很多。33流量计应单独接地,若接地不良,或管道振动.大,而引入干扰信号就会产生管道内无流量,但传感器有输出信号。3、流量计应单独接地,若接地不良,或管道振动.大,而引入干扰信号就会产生管道内无流量,但传感器有输出信号。4、流量计调节阀门应装在流量计下游，若阀门装在流量计上游,在小流量时产生射流,会引起流量值的偏差和稳定性。5、介质温度小于150℃时选一体型,高于150℃时或环境温度、温度都比较高时,应选用分体型。6、涡街流量计投用前,对管道应进行清洗,以冲掉管道内的铁锈、焊渣等杂物,防止击坏仪表。为了提高孔板流量计的准确度,可采取以下措施。1.标准孔板节流装置的制造与安装　　利用标准孔板流量计测量天然气流量必须严格按照SY/T6143-2004标准规定的各项技术指标，对标准孔板节流装置进行设计、加工制造、检验、安装和使用。特别是孔板直角入口边缘尖子度和测量管内壁粗糙度的加工和检验;孔板前后直管段长度的保证，直管段圆度、台阶以及孔板与测量管同轴度的保证。另外，开发统一的标准孔板流量计的设计软件,可提高节流装置设计和仪表选型的技术水平。2.采用可换孔板装置与定值节流装置　　可换孔板节流装置是一种新型节流装置,节流元件精确地安装在固定的座体内(座体通过法兰与管道连接)，在不拆动管道或不停止流体输送的情况下，可方便地提升孔板，进行检查、清洗或更换,从而保证了计量准确度。采用液压升降的装置,孔板提升轻便,特别适用于大口径孔板。这种节流装置还配有清洗室和清洗机构,为解决污垢介质，特别是单井天然气的准确计量提供了有效手段。　　定值节流装置改变了现有节流装置根据计算结果加工其孔径的方法,对每种通径测量管道配以有限数量的节流件,孔径系列按优先数系选用,每种通径配35种不同孔径比β值的孔板。目前节流装置设计犹如量体裁衣，定值节流装置则变成成衣选用,采用定值节流装置有利于产品批量生产，降低生产成本,方便选用和使用，便于监督生产。可换孔板节流装置和定值孔板相配套,将改变传统的生产方式,实现了节流装置产品系列化、通用化和标准化,有利于提高标准孔板装置计量的准确度。　　标准孔板存在的缺点是入口直角锐利度易在流体冲刷下发生钝化。据估计,钝化严重的可能使流出系数偏移1%~2%,钝化后其流出系数较为稳定,这在流量计算中给孔板入口直角锐利度的精确修正带来很大的困难。标准喷嘴的流出系数是稳定的，另外，在同样流量和相同β值时喷嘴的压力损失只有孔板的30%。影响标准喷嘴推广使用的主要原因是喷嘴制造成本高,在标准中喷嘴的流出系数不确定度较大(约2%)。采用定值节流件,专用加工设备实现批量生产,降低生产成本,而个别校准则可得到高精确度的流出系数,在天然气流量测量中用喷嘴代替孔板，其优点是明显的。3.应用合理的流量积算方案　　根据天然气计量工况条件和用户对计量精度的要求，应采用对压力、温度和天然气组分变化对流量自动部分补偿或全补偿的积算方案，计量系统测量仪表配备和精度的选用应符合GB/T18603-2001妖然气计量系统技术要求》。用智能差压变送器,压力变送器、温度变送器和流量计算机组成在线检测系统，使温度和压力变化得到补偿，可以提高测量准确度,降低流态脉动(或波动)引起的流量测量附加误差。孔板流量计量程比一般为1~3,而实际测量天然气流量变化有时会超过这个范围。在这种情况下，其测量准确度显著下降,如果采用定值节流装置,宽量程智能差压变送器与流量计算机配套使用,可方便地扩展流量量程或迁移量程,进而实现传统孔板流量计的智能化。涡轮流量计作为速度式仪表,以动量矩守恒为基础,涡轮流量计基本力矩平衡方程为[1]: 式中 Tb一轴与轴承的粘性摩擦阻力矩(流动产生的力矩); Td一涡轮流量计转动的驱动力矩; Th一轮毂表面的粘性阻力矩; Tm一磁电阻力矩和轴与轴承的机械摩擦阻力矩之和; T1一叶片顶端与传感器外壳的粘性摩擦阻力矩; Tw一轮毂端面粘性摩擦阻力矩; J一涡轮的转动惯量; ɷ-涡轮转动的角速度。   当流速较低时,涡轮流量计处于静止状态,此时角速度ɷ非常低,接近于0,Tb和Tw也可以忽略不计。在这种情况下，式(1)可以简化为:   由式(2)可以看出提高驱动力矩是降低涡轮流量计启动排量的一-条捷径。如图1所示，传统涡轮流量计入口端是直管段和轴向导流片,流体流经涡轮叶片之前只有轴向速度,对涡轮的驱动力矩只是对涡轮叶片作用力的径向分力产生的力矩。因为涡轮叶片螺旋角为45°,如果将导流片改为螺旋角为-45°的螺旋导流片(图2),当流体进入导流片时会产生旋转,方向与涡轮叶片正交,使得流体在轴向流动速度不变的基础上增加了径向的旋转运动,流体的旋转方向与涡轮叶片的转动方向一致,在相同流量条件下,增加了流体对涡轮叶片的驱动力,实现降低启动排量和提高分辨率的目的,整体结构如图3所示。