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天然氣流量計(jì)

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天然氣流量計(jì)的詳細(xì)資料：一、天然氣流量計(jì)概述①技術(shù)特點(diǎn)1.無(wú)可動(dòng)件,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、牢固,壽命長(zhǎng).2.測(cè)量范圍寬.在測(cè)量范圍內(nèi),儀表常數(shù)的精確不受介質(zhì)溫度、壓力、粘度、密度的影響，所以,儀表適應(yīng)的介質(zhì)種類多.3.壓力損失小

詳細(xì)介紹

天然氣流量計(jì)的詳細(xì)資料：

一、天然氣流量計(jì)概述

①技術(shù)特點(diǎn)

1.無(wú)可動(dòng)件,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、牢固,壽命長(zhǎng).

2.測(cè)量范圍寬.在測(cè)量范圍內(nèi),儀表常數(shù)的精確不受介質(zhì)溫度、壓力、粘度、密度的影響，所以,儀表適應(yīng)的介質(zhì)種類多.

3.壓力損失小。適合于測(cè)量中高流速范圍的液體、氣體及蒸汽。不適于在低流速范圍內(nèi)使用，不適于高粘度液體。

②天然氣流量計(jì)包括以下不同功能產(chǎn)品

1.現(xiàn)場(chǎng)顯示天然氣流量計(jì)

2.天然氣流量傳感器

3.兩線制天然氣流量計(jì)

4.插入式大口徑天然氣流量計(jì)/傳感器

5.智能流量顯示儀、熱量顯示儀

③天然氣流量計(jì)各功能產(chǎn)品構(gòu)成如下

1.DN15～DN250為管道夾裝系列.

2.DN300以上為插入式天然氣流量計(jì)(系列)。

3.現(xiàn)場(chǎng)顯示天然氣流量計(jì).有電池供電、12V外供電和12V外供電帶累計(jì)量脈沖輸出三種.（不帶溫壓補(bǔ)償)

4.天然氣流量傳感器與智能流量顯示儀配套組成天然氣流量計(jì).同時(shí)配套壓力變送器和溫度變送器,可對(duì)介質(zhì)進(jìn)行溫度壓力補(bǔ)償,與熱量顯示儀配套,還可以進(jìn)行熱量計(jì)量.

5.兩線制天然氣流量計(jì),輸出4～20mA電流信號(hào)。須配套具有24V直流饋電的儀表,然后電流信號(hào)串聯(lián)進(jìn)入儀表(或計(jì)算機(jī)、記錄儀等)的電流信號(hào)輸入端.

二、天然氣流量計(jì)測(cè)量原理

①力矩分析

作用在渦輪上的力矩有:

a.流體流過(guò)渦輪時(shí)對(duì)葉片產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩Tr，它是主動(dòng)力矩。

b.渦輪軸與軸承之間摩擦產(chǎn)生的機(jī)械摩擦力矩Trm 。

c.流體流經(jīng)渦輪時(shí)對(duì)渦輪產(chǎn)生的流動(dòng)阻力力矩Trf。

d.電磁轉(zhuǎn)換器對(duì)渦輪產(chǎn)生的電磁阻力力矩Tre。

因此，渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度。可表示為:

式中，J是渦輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。一般情況下，電磁阻力力矩Tre很小。渦輪以恒定的旋車轉(zhuǎn)角速度旋轉(zhuǎn)，因此，旋轉(zhuǎn)角速度w對(duì)時(shí)間的微分為零。即有:

O=Tr-Trm-Trf

如圖所示，旋翼的導(dǎo)流片與軸線之間夾角為θ，流體的入口和出口流速為u1和u2。它們與圓周方向的夾角分別是α1和α2。流體對(duì)旋翼作用產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力是圓周方向的。根據(jù)動(dòng)量原理，其圓周方向的力fr等于單位質(zhì)量流體量在圓周方向的動(dòng)量變化，即:

fr=gvρ(u1cosα1-u1cosα2)

式中，qv和ρ是流體的體積流量和密度。

因入口和出口圓周運(yùn)動(dòng)速度相等，有:ur1=ur2=ur=wr。

流體離開葉片的相對(duì)速度與圓周運(yùn)動(dòng)方向夾角等于葉片傾角θ，因此，有:β2 =90°-θ。

因流體流速的軸向分量沒(méi)有變化，有:u1=u2sinα2

經(jīng)化簡(jiǎn)，得：fr=qvρ(u1tanθ-wr)。因此，主推力力矩為：Tr=frr=rqvρ(u1tanθ-wr)

考慮u1-qv/A。 A是流通截面積。則有：

用儀表系數(shù)K表示，即：

式中，z是渦輪葉片數(shù);f是渦輪產(chǎn)生的脈沖率。

根據(jù)上述，有下列結(jié)論:

a.當(dāng)與Tr比較，Trm,和Trf可忽略時(shí)，即可近似認(rèn)為它們的值為零，這時(shí)，天然氣流量計(jì)的體積流量qv與渦輪產(chǎn)生的脈沖頻率了成正比。

葉片數(shù)Z增加，則K增加，同樣脈沖頻率下流體體積流量減小，換言之，同樣體積流量時(shí)的脈沖數(shù)增加。

傾角θ增加，則K增加，同樣脈沖頻率下流體體積流量減小，換言之，同樣體積流量時(shí)的脈沖數(shù)增加。

葉片半徑r減小或流通截面積A減小，則K增加，同樣體積流量時(shí)的脈沖數(shù)增加。

考慮實(shí)際應(yīng)用時(shí)，渦輪需要先克服靜摩擦力矩后才能轉(zhuǎn)動(dòng)，因此，Trm不為零.仍假設(shè)流體阻力力矩Trf忽略。則剛開始旋轉(zhuǎn)時(shí)的流量稱為始動(dòng)流量，這時(shí)，輸出脈沖頻率仍為零，即有：

因此，始動(dòng)流量qvmin為：

始動(dòng)流量與渦輪軸與軸承之間摩擦產(chǎn)生的機(jī)械摩擦力矩Trm有關(guān)，該力矩大則始動(dòng)流量也大。

傾角θ增加，從上式可知，一方面它使始動(dòng)流量減小;另一方面，它增加了機(jī)械摩擦力矩，使始動(dòng)流量增大。因此，傾角θ有一個(gè)優(yōu)化值。

葉片半徑r增大或流通截面積A減小，可減小始動(dòng)流量。但也對(duì)儀表系數(shù)K有影響。

流體密度大，則始動(dòng)流量小。因此，當(dāng)流體溫度變化引起其密度變化時(shí)，始動(dòng)流量變化。

當(dāng)流體流量大于始動(dòng)流量后，流體主推力力矩主要克服流體阻力力矩，可忽略動(dòng)摩擦力矩。因此，可根據(jù)流體流動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行分析。

層流流動(dòng)。流體層流流動(dòng)的阻力力矩可表示為流體體積流量的線性函數(shù):Trf=C2μqv

式中，C1是阻力系數(shù);μ是流體黏度。

紊流流動(dòng)。流體紊流流動(dòng)的阻力力矩可表示為流體體積流量的二次方函數(shù):Trf=C2ρqv

式中，C2是阻力系數(shù)。ρ是流體密度。

儀表系數(shù)K。根據(jù)上述，繪制如圖所示儀表系數(shù)與流體流量之間的關(guān)系曲線。

從圖可見(jiàn)。

A處的流率對(duì)應(yīng)于始動(dòng)流率。b-d段的流動(dòng)狀態(tài)處于層流狀態(tài),c和d分別對(duì)應(yīng)線性最小和流率。e是誤差范圍.天然氣流量計(jì)的范圍度可達(dá)20:1或更高。

通常，流體流率大于c點(diǎn)流率就進(jìn)人線性操作區(qū)，即可認(rèn)為K是常數(shù)。

圖中，根據(jù)伯努利方程確定差壓△p，它隨流量的增加而以其平方關(guān)系變化。

②流體性能的影響

a.流體黏度的影響。天然氣流量計(jì)的重要特性是它的高復(fù)現(xiàn)性，典型值可達(dá)0.02%，而精度達(dá)0.25級(jí)。根據(jù)式(2-102)，流體黏度對(duì)儀表系數(shù)有影響，因此，對(duì)高黏度流體，例如，石油化工的流體結(jié)算，應(yīng)考慮黏度的影響。

平直葉片.圖2-51(a)是平直葉片時(shí)，流體黏度對(duì)儀表系數(shù)的影響.可以看到，隨黏度的增加，靜摩擦力矩增加。因此，層流區(qū)段增大，線性范圍區(qū)段減小，儀表系數(shù)也有所提高。

螺旋葉片.圖2-51(b)是螺旋葉片時(shí)，流體黏度對(duì)儀表系數(shù)的影響。可以看到，隨黏度的增加，靜摩擦力矩增加不明顯，因此，層流區(qū)段增大不多，線性范圍區(qū)段減小較少，而儀表系數(shù)可基本保持不變。

儀表口徑。通常，儀表口徑越小(<50mm)，它受流體黏度的影響越大。

流體密度的影響。流體密度對(duì)儀表系數(shù)有影響。

氣體密度的影響。氣體密度隨溫度壓力變化而變化，由于其值是液體密度的千分之幾，因此，為獲得同樣的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，氣體的流速要增大幾十倍.這就造成軸承摩擦力矩隨位用時(shí)間的增加而激烈增大。為此，除了要進(jìn)行密度補(bǔ)償外，設(shè)計(jì)時(shí)氣體天然氣流量計(jì)的傾角要小些，以降低葉輪旋轉(zhuǎn)速度。

③其他影響

流體流動(dòng)狀態(tài)的影響。流體進(jìn)入流量計(jì)的流動(dòng)狀態(tài)影響儀表系數(shù)。為此，應(yīng)有足夠直管段長(zhǎng)度，以使流體充分發(fā)展，消除進(jìn)口處流體流速分布的不均勻和不穩(wěn)定。

安裝方式的影響。水平和垂直方向的安裝會(huì)影響流量計(jì)的儀表系數(shù)。要求現(xiàn)場(chǎng)安裝方式與標(biāo)定時(shí)安裝方式一致，安裝偏差不超過(guò)5°。

④天然氣流量計(jì)的壓損

天然氣流量計(jì)的壓權(quán)來(lái)自渦輪轉(zhuǎn)子對(duì)流體動(dòng)能產(chǎn)生的機(jī)械阻力和流體a滯引起的黏滯阻力。轉(zhuǎn)速越高，機(jī)械阻力越大;流體黏度越大，黏滯阻力越大。根據(jù)伯努利方程可知，天然氣流量計(jì)的壓損與流體在葉片前平均流速的平方成正比，與流體密度成正比。

⑤天然氣流量計(jì)結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)性能的影響

a.葉片平均傾角θ。傾角θ小，同樣大小流量下，葉輪轉(zhuǎn)速提高，儀表靈敏度提高。但轉(zhuǎn)速提高使軸承磨損增大，使用壽命縮短.通常對(duì)液體，傾角為30°-45°。氣體為10°-150°。

b.葉片數(shù)Z。葉片數(shù)Z增加，摩擦阻力矩增大，葉輪慣性力矩也增大;同時(shí)，Z的增加使儀表讀數(shù)準(zhǔn)確度提高。一般D=10mm, Z=2; D=15mm, Z=3; 25mm≤D<50mm,Z=6;50mm≤D<100mm，Z=8;D≥100mm, Z=100。

c.葉輪頂徑與流量計(jì)導(dǎo)管內(nèi)壁間隙δ.間隙δ過(guò)大，流體動(dòng)能不能充分利用;δ過(guò)小，流體黏度影響增大.通常D≤10mm, δ=(0.05,0.07)D; 10mm

d.葉輪根徑與流量計(jì)導(dǎo)管內(nèi)徑之比k, k越大，儀轟靈敏度越高;但引起葉輪轉(zhuǎn)速提高，磨損增大，壓損增大。

E.葉片重疊度P。P過(guò)大，不僅使葉輪重量增大，磨損加劇，也使壓損增大。過(guò)小則易漏過(guò)流體，降低一般靈敏度。一般P=0.9~1.2。

二、天然氣流量計(jì)技術(shù)參數(shù)

公稱通徑(mm)	15、20、25、40、50、65、80、100、125、150、200、250(300～1000 插入式)
公稱壓力(MPa)	25 (大于25協(xié)議供貨)
介質(zhì)溫度	-40～150℃ -40～250℃ (-40～350℃,協(xié)議供貨)
本體材料	1Cr18Ni9Ti (其它材料協(xié)議供貨)
精確度	±1%R, ±1.5%R ±1%FS ±2.5%FS
范圍度	1:6～1:20
供電電壓	3.6V電池、或±12V DC、或+24V DC
輸出信號(hào)	傳感器或流量計(jì)脈沖:方波高電平≥5V,低電平≤1V;流量計(jì)電流:4～20mA
壓力損失系數(shù)	Cd≤2.4
防爆標(biāo)志	隔爆：ExdIICT5
防護(hù)等級(jí)	IP65
環(huán)境條件	溫度-20℃～55℃,相對(duì)濕度5%～90%,大氣壓力86～106KPa
適于介質(zhì)	各種氣體、天然氣、蒸汽
傳輸距離	傳感器:最長(zhǎng)可達(dá)4km,兩線制流量計(jì):負(fù)載電阻≤750Ω

附表( 二) 常溫、常壓空氣工況適用流量范圍表（管道式）

儀表口徑（M P a）	天然氣測(cè)量范圍(m3/h)	連接方式	耐壓等級(jí)（M P a）
DN15	5-25	法蘭夾持/法蘭連接	2.5、1.6
DN20	8-50	法蘭夾持/法蘭連接	2.5、1.6
DN25	10-70	法蘭夾持/法蘭連接	2.5、1.6
DN32	15-150	法蘭夾持/法蘭連接	2.5、1.6
DN40	22-220	法蘭夾持/法蘭連接	2.5、1.6
DN50	36-320	法蘭夾持/法蘭連接	2.5、1.6
DN65	50-480	法蘭夾持/法蘭連接	2.5、1.6
DN80	70-640	法蘭夾持/法蘭連接	2.5、1.6
DN100	130-1100	法蘭夾持/法蘭連接	2.5、1.6
DN125	200-1700	法蘭夾持/法蘭連接	2.5、1.6
DN150	280-7240	法蘭夾持/法蘭連接	2.5、1.6
DN250	970-8000	法蘭夾持/法蘭連接	2.5、1.6
DN300	1380-11000	法蘭夾持/法蘭連接	2.5、1.6

三、天然氣流量計(jì)安裝及外形尺寸

尺寸/口徑		DN15	DN20	DN25	DN40	DN50	DN65	DN80	DN100	DN125	DN150	DN200	DN250	DN300
L	法蘭夾裝式	57	57	57	75	75	75	75	90	90	110	150	180	210
L	法蘭安裝式	200	200	200	200	200	200	200	250	250	300	350	450	500
D		100	100	160	180	215	220	195	230	270	300	370	450	515
H		360	360	360	380	380	385	390	410	440	460	585	610	745

“L ”為兩個(gè)安裝法蘭之間給流量計(jì)留出的安裝空間.

圖中:L-插入桿長(zhǎng)度,L1-備用檢查尺寸,S-定位桿中心到管道外壁點(diǎn)的距離,h-插入深度,δ-管道厚,DS-用戶管道實(shí)際內(nèi)徑.

公稱通徑DN(mm)	適用被測(cè)管道實(shí)際內(nèi)徑范圍DN(mm)	插入桿長(zhǎng)度過(guò)L(mm)	插入深度h
300	>340~340	920	0.5×DS
400	>340~440
500	>440~540	1120
600	>540~680
800	>680~880	1320
1000	>880~1050
不銹鋼緊固件（1Cr18Ni9Ti) 螺栓M16×65 螺母M16 墊圈16 密封墊圈		8件 8件 8件 1件
可供選用的成套內(nèi)容		數(shù)量
1.球閥Q41D-16型(PN1.6、DN100) 材料:2Cr13 閥桿:2Cr13 用戶在訂貨時(shí)若無(wú)特殊說(shuō)明,附件與傳感器配套供應(yīng), 但與傳感器分別單獨(dú)包裝		1只
2.安裝基座(A3或1Cr18Ni9Ti、PN1.0、DN100、 GB9123.3) 不包括在產(chǎn)品正常配置內(nèi).單獨(dú)供貨. 定做時(shí),要提供被測(cè)管道外徑尺寸(mm),材質(zhì)要求.		1件