石油流量計(jì)的詳細(xì)資料:
一、概述
石油流量計(jì)是以流體動(dòng)量矩原理為基礎(chǔ)的流量計(jì)量儀表。有些科技文獻(xiàn)又將其劃分為速度式儀表,因?yàn)樵谝欢ǖ牧髁糠秶鷥?nèi),石油流量計(jì)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度與流體的流速成比例關(guān)系。
石油流量計(jì)使用中的主要特點(diǎn):體積??;重量輕;準(zhǔn)確度高(有的石油流量計(jì)可以當(dāng)作計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)儀表);反應(yīng)時(shí)間快(有些可達(dá)到毫秒級(jí));量程比寬(一般為10∶1);壓力損失小;適用工作流體溫度高;輸出為脈沖信號(hào),故不易受到干擾;可以長距離傳輸,便于各種參數(shù)處理。當(dāng)它與多功能、多參數(shù)的顯示儀表(以下簡稱儀表)組合使用時(shí),可以同時(shí)對(duì)累積流量、瞬時(shí)流量或流體溫度、內(nèi)部壓力等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量及分析、調(diào)節(jié)。
JMY系列智能一體化石油流量計(jì)是采用*的超低功耗單片微機(jī)技術(shù)研制的渦輪流量傳感器與顯示積算一體化的新型智能儀表,采用雙排液晶現(xiàn)場(chǎng)顯示,具有機(jī)構(gòu)緊湊、讀數(shù)直觀清晰、可靠性高、不受外界電源干擾、抗雷擊、成本低等明顯優(yōu)點(diǎn)。儀表具備儀表系數(shù)三點(diǎn)修正,智能補(bǔ)償儀表系數(shù)非線性,并可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)修正。高清晰液晶顯示器同時(shí)顯示瞬時(shí)流量(4位有效數(shù)字)及累積流量(8位有效數(shù)字,帶清零功能)。所有有效數(shù)據(jù)掉電后保持10年不丟。該類石油流量計(jì)均為防爆產(chǎn)品,防爆等級(jí)為:ExdIIBT6。
該類石油流量計(jì)按照供電方式、是否具備遠(yuǎn)傳信號(hào)輸出可分為佳美Y-□B型和佳美Y-□C型。
JMY-□B型:供電電源采用3.2V10AH鋰電池(可連續(xù)運(yùn)行4年以上);無信號(hào)輸出功能。
JMY-□C型:供電電源采用24VDC外供電,輸出4-20mA標(biāo)準(zhǔn)兩線制電流信號(hào),并可根據(jù)不同的現(xiàn)場(chǎng)需要,可增加RS485或HART通訊。
二、渦輪旋轉(zhuǎn)的基本原理
流量計(jì)主要組件包括:導(dǎo)流體組件、渦輪組件、殼體、磁電轉(zhuǎn)換器和放大機(jī)構(gòu)等。通過對(duì)流體流過管道及渦輪結(jié)構(gòu)的分析,我們可以得出,當(dāng)流體沿管道的軸線方向流動(dòng)而沖擊渦輪葉片時(shí),便有與流量Q、密度φ和流速V的乘積成比例的力作用于葉片上,推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)。
如圖所示,由于渦輪對(duì)流體是作相對(duì)運(yùn)動(dòng),如果渦輪旋轉(zhuǎn)的圓周速度V=w·r與軸線平行的流速與葉片的夾角為θ,流通面積為A,則介質(zhì)流速V=Q/A,則推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)的力矩M可用下式表示:
式中:K1——與流量計(jì)結(jié)構(gòu)尺寸、流體質(zhì)量、狀態(tài)有關(guān)的參數(shù);r——平均半徑,常取葉片寬度1/2到中心的距離。
由(2)式可知,力矩M除與流量Q有關(guān)外,與流體介質(zhì)密度ρ、流動(dòng)狀態(tài)與流向等多個(gè)因素有關(guān)。
在渦輪旋轉(zhuǎn)時(shí),除推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩M外,還同時(shí)存在阻礙渦輪旋轉(zhuǎn)的阻力矩,其中包括:介質(zhì)粘度對(duì)渦輪摩擦引起的阻力矩M1,軸承摩擦引起的阻力矩M2,磁電轉(zhuǎn)換器引起的磁電反應(yīng)阻力矩M3。根據(jù)動(dòng)量矩守恒原理,渦輪的運(yùn)動(dòng)方程式可以用以下函數(shù)關(guān)系式表示:
Jdω/dt=M-M1-M2-M3(3)
式中:J——渦輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;dω/dt——渦輪的角加速度。
由(3)式可知,當(dāng)dω/dt為零時(shí),渦輪以角速度ω作勻速轉(zhuǎn)動(dòng);當(dāng)流量發(fā)生變化時(shí),dω/dt≠0,渦輪將作加速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),經(jīng)過一段時(shí)間后,隨著流量的穩(wěn)定,
渦輪又會(huì)達(dá)到新的力矩平衡狀態(tài),即dω/dt又等于零值。就是說,渦輪將以另一新的角速度勻速旋轉(zhuǎn),以適應(yīng)新的流量,并出現(xiàn)了新的穩(wěn)定狀態(tài)。
通過分析和計(jì)算可知,在dω/dt=0時(shí),渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)角速度ω與體積流量Q有如下式的近似關(guān)系:
ω=ξQ-ξa
式中:a——與流量計(jì)結(jié)構(gòu)參數(shù)、流體介質(zhì)、流動(dòng)狀態(tài)有關(guān)的系數(shù);ξ——流量計(jì)轉(zhuǎn)換系數(shù),當(dāng)介質(zhì)流量大于某一數(shù)值時(shí),在一段區(qū)間內(nèi)可以近似看作為一常
數(shù),有時(shí)也稱為儀表常數(shù)。
儀表常數(shù)ξ是流量計(jì)重要的特性參數(shù),由于流量計(jì)是通過磁電轉(zhuǎn)換器將角速度ω轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的脈沖數(shù),因而我們可以把ξ看成是單位體積流量Q通過流量計(jì)時(shí),轉(zhuǎn)換器輸出的脈沖數(shù)(脈沖數(shù)/升),故也稱為流量系數(shù)。流量計(jì)作為產(chǎn)品出廠時(shí),生產(chǎn)單位則是測(cè)取測(cè)量范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)換系數(shù)平均值作為儀表常數(shù),因而可以認(rèn)為流體總量V與脈沖數(shù)N的關(guān)系,如(5)式所示:
V=N/ξ
三、、產(chǎn)品特點(diǎn)
1.高精確度,一般可達(dá)±1%R、±0.5%R,高精度型可達(dá)±0.2%R;
2.重復(fù)性好,短期重復(fù)性可達(dá)0.05%~0.2%,正是由于具有良好的重復(fù)性,如經(jīng)常校準(zhǔn)或在線校準(zhǔn)可得到的精確度,在貿(mào)易結(jié)算中是優(yōu)先選用的流量計(jì);
3.具備儀表系數(shù)三點(diǎn)修正,智能補(bǔ)償儀表系數(shù)非線性,并可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)修正
4.所有有效數(shù)據(jù)掉電后保持10年不丟;
5.范圍度寬,中大口徑可達(dá)1:20,小口徑為1:10;
6.結(jié)構(gòu)緊湊輕巧,安裝維護(hù)方便,流通能力大;
7.適用高壓測(cè)量,儀表表體上不必開孔,易制成高壓型儀表;
8.專用型傳感器類型多,可根據(jù)用戶特殊需要設(shè)計(jì)為各類專用型傳感器,例如低溫型、雙向型、井下型、混砂專用型等;
9.可制成插入型,適用于大口徑測(cè)量,壓力損失小,價(jià)格低,可不斷流取出,安裝維護(hù)方便。
四、基本參數(shù)與技術(shù)性能
1.技術(shù)性能:表1
儀表口徑及連接方式 | 4、6、10、15、20、25、32、40采用螺紋連接 |
| (15、20、25、32、40)50、65、80、100、125、150、200采用法蘭連接 |
精度等級(jí) | ±0.5%R |
量程比 | 1:10;1:15;1:20 |
儀表材質(zhì) | 304不銹鋼、316(L)不銹鋼等 |
被測(cè)介質(zhì)溫度(℃) | -20~+120℃ |
環(huán)境條件 | 溫度-10~+55℃,相對(duì)濕度5%~90%,大氣壓力86~106Kpa |
輸出信號(hào) | 4-20mADC電流信號(hào)(佳美Y-□C型) |
供電電源 | 佳美Y-□B型:自帶鋰電池供電(可連續(xù)使用3年);佳美Y-□C型:+24VDC |
信號(hào)傳輸線 | 2×0.3(二線制) |
傳輸距離 | ≤1000m |
信號(hào)線接口 | 內(nèi)螺紋M20×1.5(佳美Y-□C型) |
防爆等級(jí) | ExdIIBT6 |
防護(hù)等級(jí) | IP65 |
2.測(cè)量范圍及工作壓力:表2
儀表口徑(mm) | 正常流量范圍(m3/h) | 擴(kuò)展流量范圍(m3/h) | 常規(guī)耐受壓力(MPa) | 特制耐壓等級(jí)(MPa)(法蘭連接方式) |
DN4 | 0.04~0.25 | 0.04~0.4 | 6.3 | 12、16、25 |
DN6 | 0.1~0.6 | 0.06~0.6 | 6.3 | 12、16、25 |
DN10 | 0.2~1.2 | 0.15~1.5 | 6.3 | 12、16、25 |
DN15 | 0.6~6 | 0.4~8 | 6.3、2.5(法蘭) | 4.0、6.3、12、16、25 |
DN20 | 0.8~8 | 0.45~9 | 6.3、2.5(法蘭) | 4.0、6.3、12、16、25 |
DN25 | 1~10 | 0.5~10 | 6.3、2.5(法蘭) | 4.0、6.3、12、16、25 |
DN32 | 1.5~15 | 0.8~15 | 6.3、2.5(法蘭) | 4.0、6.3、12、16、25 |
DN40 | 2~20 | 1~20 | 6.3、2.5(法蘭) | 4.0、6.3、12、16、25 |
DN50 | 4~40 | 2~40 | 2.5 | 4.0、6.3、12、16、25 |
DN65 | 7~70 | 4~70 | 2.5 | 4.0、6.3、12、16、25 |
DN80 | 10~100 | 5~100 | 2.5 | 4.0、6.3、12、16、25 |
DN100 | 20~200 | 10~200 | 2.5 | 4.0、6.3、12、16、25 |
DN125 | 25~250 | 13~250 | 1.6 | 2.5、4.0 |
DN150 | 30~300 | 15~300 | 1.6 | 2.5、4.0 |
DN200 | 80~800 | 40~800 | 1.6 | 2.5、4.0 |
五、儀表選型
型 號(hào) | 說 明 | |||||||
JMY─ | □ | /□ | /□ | /□ | /□ | /□ | /□ | |
公 稱 通 徑 | 4 |
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| 4mm,標(biāo)準(zhǔn)量程0.04~0.25m3/h,寬量程為0.04~0.4m3/h |
6 | 6mm,標(biāo)準(zhǔn)量程0.1~0.6m3/h,寬量輪為0.06~0.6m3/h | |||||||
10 | 10mm,標(biāo)準(zhǔn)量程0.2~1.2m3/h,寬量程為0.15~1.5m3/h | |||||||
15 | 15mm,標(biāo)準(zhǔn)量程0.6~6m3/h寬量程為0.4~8m3/h | |||||||
20 | 20mm,標(biāo)準(zhǔn)量程0.8~8m3/h,寬量程為0.4~8m3/h | |||||||
25 | 25mm,標(biāo)準(zhǔn)量程1~10m3/h,寬量程為0.5~10m3/h | |||||||
32 | 32mm,標(biāo)準(zhǔn)量程1.5~15m3/h,寬量程為0.8~15m3/h | |||||||
40 | 40mm,標(biāo)準(zhǔn)量程2~20m3/h,寬量程為1~20m3/h | |||||||
50 | 50mm,標(biāo)準(zhǔn)量程4~40m3/h,寬量程為2~40m3/h | |||||||
65 | 65mm,標(biāo)準(zhǔn)量程7~70m3/h,寬量程為4~70m3/h | |||||||
80 | 80mm,標(biāo)準(zhǔn)量程10~100m3/h,寬量程為5~100m3/h | |||||||
100 | 100mm,標(biāo)準(zhǔn)量程20~200m3/h,寬量程為10~200m3/h | |||||||
125 | 125mm,標(biāo)準(zhǔn)量程25~250m3/h,寬量程為13~250m3/h | |||||||
150 | 150mm,標(biāo)準(zhǔn)量程30~300m3/h,寬量程為15~300m3/h | |||||||
200 | 200mm,標(biāo)準(zhǔn)量程80~800m3/h,寬量程為40~800m3/h | |||||||
類型 | B | 電池供電現(xiàn)場(chǎng)顯示型 | ||||||
C | 現(xiàn)場(chǎng)顯示/4~20mA兩線制電流輸出 | |||||||
C1 | 現(xiàn)場(chǎng)顯示/RS485通訊協(xié)議 | |||||||
C2 | 現(xiàn)場(chǎng)顯示/HART通訊協(xié)議 | |||||||
精度等級(jí) | 05 | 精度0.5級(jí) | ||||||
10 | 精度1.0級(jí) | |||||||
渦輪 類型 | W | 寬量程渦輪 | ||||||
S | 標(biāo)準(zhǔn)渦輪 | |||||||
材質(zhì) | S | 304不銹鋼 | ||||||
L | 316(L)不銹鋼 | |||||||
防爆 | E | 防爆型(防爆等級(jí):ExdⅡBT6) | ||||||
壓力等級(jí) | N | 常規(guī) (參照表2) | ||||||
H(x) | 高壓 (參照表2) |
注:DN15~DN40常規(guī)為螺紋連接,如希望采用法蘭連接,請(qǐng)?jiān)?ldquo;公稱通徑”后加“(FL)”
例如,選用一臺(tái)法蘭連接式防爆型石油流量計(jì)測(cè)量水,需要現(xiàn)場(chǎng)顯示并遠(yuǎn)傳4-20mA信號(hào),管道為DN40,要求精度0.5級(jí),304不銹鋼材質(zhì),儀表耐壓16MPa測(cè)量范圍為標(biāo)準(zhǔn)量程,其產(chǎn)品型號(hào)應(yīng)為:佳美Y-40(FL)C/05/S/S/E/H16