如何對常用丙酮流量計進(jìn)行正確的選型分析
點(diǎn)擊次數：1743 發(fā)布時(shí)間：2020-11-04 07:06:16
丙酮流量計是現今使用比較廣泛的流量計種類(lèi)之一。它具有測量精度高、安裝方便、使用性能的穩定性高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應用于石化、冶金、城市燃氣等行業(yè)，以及燃氣調壓站等場(chǎng)所。丙酮流量計是一種利用渦輪感受流體平均流速來(lái)導出流量的流量計，常應用于昂貴介質(zhì)（油品、天然氣等）的總量測量。丙酮流量計一般由流量變送器、前置放大器和顯示計算儀組成。它具體的工作原理是：當被測流體介質(zhì)通過(guò)管內的渦輪葉片時(shí)，渦輪因為感受到流體的沖擊而做旋轉運動(dòng)，在流量計量程的范圍內渦輪的轉速和流量成正比。丙酮流量計的轉數是通過(guò)磁電轉換器轉換成電脈沖信號，再被前置放大器放大，由顯示計算儀顯示流量的大小。這樣根據單位時(shí)間的脈沖數和累計的脈沖數就可以反映出單位時(shí)間的瞬時(shí)流量和累計流量。通過(guò)流量計的流體體積示值是以渦輪葉輪轉數為基準的，即通過(guò)測量葉輪的轉速來(lái)反映通過(guò)管道的體積流量大小。本文介紹了丙酮流量計的選型依據，就如何實(shí)現流量計的高效利用，節約使用單位的使用成本，實(shí)現儀器儀表利用效益的最大化問(wèn)題進(jìn)行分析，并以實(shí)例計算來(lái)說(shuō)明丙酮流量計的選型要求與標準，為今后丙酮流量計的合理選型提供了一定的理論依據。
整流器通常也叫導流器，主要作用是消除和減少流體流動(dòng)中的漩渦流、偏心流等各種不是中心軸對稱(chēng)的流體。軸承用來(lái)固定轉子使其很好地安裝在管道的中心線(xiàn)處。
葉輪是轉子式丙酮流量計的主要組成部分，一般主要由螺旋形的葉片組成。一般葉片的直徑剛好充滿(mǎn)管道，葉片的軸向長(cháng)度近似為葉片的高度。一般所說(shuō)的儀表管段是指流量計的管段部分，里面包含了整流器、軸承、轉子傳感器等部分，有時(shí)候也包括上游和下游的直管部分。傳感器的主要作用是把轉子轉動(dòng)的信號轉換為電信號。通常將丙酮流量計中感知流體流速的渦輪及其組合（包括前后導流架、軸承、殼體及前置放大器）統稱(chēng)為渦輪流量傳感器。前置放大器是為了傳送傳感器的電信號而對其放大，整型從而得到輸出型號，再將信號處理轉換為二次儀表顯示的信號。顯示器為丙酮流量計接受輸出輸出信號的裝置。在流量計運行的過(guò)程中，瞬時(shí)流量、累計流量、儀表系數都可以在顯示器上顯示出來(lái)。每個(gè)規格的流量計，均有其流量范圍。也即說(shuō)，當介質(zhì)流量低于下限流量時(shí)，介質(zhì)流速太低，以致無(wú)法檢測流速，或無(wú)法保證精度；而當流量高于流量上限時(shí)，產(chǎn)生壓力損失過(guò)大，會(huì )產(chǎn)生丟脈沖、漏計等現象，即使不漏計，流量計也無(wú)法保證精度。
由于流量計的使用環(huán)境條件一般較為惡劣，有振動(dòng)、脈動(dòng)等干擾存在，因此，若流量計經(jīng)常處于下限流量工作時(shí)，就很難保證計量精度。一般應使流量計的工作流量范圍處于最大工況流量的20%—90%。當使用環(huán)境很理想時(shí)，流量計可工作于最小流量和最大流量之間，但這僅考慮到流量計的流量范圍。若在低壓介質(zhì)使用，還應考慮壓力損失的影響。壓力損失大是流量計選型必須考慮的一個(gè)重要因素，在有壓力損失要求時(shí)，應考慮此因素。
1、丙酮流量計的選型數學(xué)依據用戶(hù)在實(shí)際的流量計選擇應用中，要盡量選擇合適的流量計，既要避免資源浪費造成的過(guò)度花費，又要避免選擇不合適的流量計影響測量的精度，造成用戶(hù)雙方的貿易糾紛。用戶(hù)在選擇流量計之前應首先估計管線(xiàn)輸送介質(zhì)的量和介質(zhì)可能達到的溫度和壓力范圍，估算出輸送介質(zhì)的最高和最低的工況流量，正確選擇規格合適的流量計。選擇丙酮流量計的總體原則是：盡量使流量計在最大流量的20%—90%的范圍內運行，這樣流量計的最佳計量性能及測量精度也是最高的。丙酮流量計選型流程如圖二所示。
2、選型的數學(xué)計算依據已知介質(zhì)的最低壓力、最高溫度和所需的最大標準狀況下的流量，計算最大工況下的流量：
已知介質(zhì)的最高壓力、最低溫度和所需要最小標準狀況下的流量，計算最小工況流量：
（2）式（1）、（2）中，Qgmax、Qgmin為最大和最小的工況體積流量（m3/h），為流量計在工作狀態(tài)下的壓縮系數與標準狀態(tài)下的壓縮系數之比，Pgmax、Pgmin為介質(zhì)的最高和最低的壓力值（kPa），Pa為當地的大氣壓力值（kPa），tmax、tmin為介質(zhì)的最高溫和最低溫，Qnmax、Qnmin為最大和最小標準狀況體積流量（kPa）。如果測量的介質(zhì)是天然氣的比值，可以參考表一數值。其中，天然氣的密度K=0.63Kg/m3，二氧化碳的摩爾分數Xc=0.00%，氮氣的摩爾分數Xn=0.00%。表一天然氣Zn/Zg參考值
3、選型的實(shí)例分析
已知一用戶(hù)在輸氣時(shí)實(shí)際的工作壓力范圍是0.5—1.5MPa，介質(zhì)的溫度為10—50度，供氣時(shí)最小的流量為2500m3/h；經(jīng)過(guò)分析知道，天然氣的實(shí)際密度為ρ=0.55Kg/m3，供氣最大流量為6000m3/h，氮氣的摩爾分數為Mn=1.5%，二氧化碳的摩爾分數為Mc=0.6%；經(jīng)測得我們知道，當地的大氣壓值為101.3kPa，試確定所選用流量計的口徑和流量范圍由剛才的流量計流量范圍計算模型公式我們知道，當介質(zhì)壓力為0.5MPa、溫度為50度時(shí)天然氣壓縮因子影響最小，此時(shí)供氣量最小，具有最大的工況體積流量；而當介質(zhì)壓力為1.5MPa、溫度為15度時(shí)，壓縮因子影響最大，此時(shí)的供氣量最大，具有最小工況體積流量。
在工作狀態(tài)下它的流量范圍為147.6—1107.78m3/h，所以選擇流量范圍為100—1500m3/h的丙酮流量計。
4、結束語(yǔ)本文的丙酮流量計選型模型和計算實(shí)例為今后丙酮流量計在實(shí)際中的應用和選型提供了一定的理論借鑒依據。
整流器通常也叫導流器，主要作用是消除和減少流體流動(dòng)中的漩渦流、偏心流等各種不是中心軸對稱(chēng)的流體。軸承用來(lái)固定轉子使其很好地安裝在管道的中心線(xiàn)處。
葉輪是轉子式丙酮流量計的主要組成部分，一般主要由螺旋形的葉片組成。一般葉片的直徑剛好充滿(mǎn)管道，葉片的軸向長(cháng)度近似為葉片的高度。一般所說(shuō)的儀表管段是指流量計的管段部分，里面包含了整流器、軸承、轉子傳感器等部分，有時(shí)候也包括上游和下游的直管部分。傳感器的主要作用是把轉子轉動(dòng)的信號轉換為電信號。通常將丙酮流量計中感知流體流速的渦輪及其組合（包括前后導流架、軸承、殼體及前置放大器）統稱(chēng)為渦輪流量傳感器。前置放大器是為了傳送傳感器的電信號而對其放大，整型從而得到輸出型號，再將信號處理轉換為二次儀表顯示的信號。顯示器為丙酮流量計接受輸出輸出信號的裝置。在流量計運行的過(guò)程中，瞬時(shí)流量、累計流量、儀表系數都可以在顯示器上顯示出來(lái)。每個(gè)規格的流量計，均有其流量范圍。也即說(shuō)，當介質(zhì)流量低于下限流量時(shí)，介質(zhì)流速太低，以致無(wú)法檢測流速，或無(wú)法保證精度；而當流量高于流量上限時(shí)，產(chǎn)生壓力損失過(guò)大，會(huì )產(chǎn)生丟脈沖、漏計等現象，即使不漏計，流量計也無(wú)法保證精度。
由于流量計的使用環(huán)境條件一般較為惡劣，有振動(dòng)、脈動(dòng)等干擾存在，因此，若流量計經(jīng)常處于下限流量工作時(shí)，就很難保證計量精度。一般應使流量計的工作流量范圍處于最大工況流量的20%—90%。當使用環(huán)境很理想時(shí)，流量計可工作于最小流量和最大流量之間，但這僅考慮到流量計的流量范圍。若在低壓介質(zhì)使用，還應考慮壓力損失的影響。壓力損失大是流量計選型必須考慮的一個(gè)重要因素，在有壓力損失要求時(shí)，應考慮此因素。
1、丙酮流量計的選型數學(xué)依據用戶(hù)在實(shí)際的流量計選擇應用中，要盡量選擇合適的流量計，既要避免資源浪費造成的過(guò)度花費，又要避免選擇不合適的流量計影響測量的精度，造成用戶(hù)雙方的貿易糾紛。用戶(hù)在選擇流量計之前應首先估計管線(xiàn)輸送介質(zhì)的量和介質(zhì)可能達到的溫度和壓力范圍，估算出輸送介質(zhì)的最高和最低的工況流量，正確選擇規格合適的流量計。選擇丙酮流量計的總體原則是：盡量使流量計在最大流量的20%—90%的范圍內運行，這樣流量計的最佳計量性能及測量精度也是最高的。丙酮流量計選型流程如圖二所示。
2、選型的數學(xué)計算依據已知介質(zhì)的最低壓力、最高溫度和所需的最大標準狀況下的流量，計算最大工況下的流量：
已知介質(zhì)的最高壓力、最低溫度和所需要最小標準狀況下的流量，計算最小工況流量：
（2）式（1）、（2）中，Qgmax、Qgmin為最大和最小的工況體積流量（m3/h），為流量計在工作狀態(tài)下的壓縮系數與標準狀態(tài)下的壓縮系數之比，Pgmax、Pgmin為介質(zhì)的最高和最低的壓力值（kPa），Pa為當地的大氣壓力值（kPa），tmax、tmin為介質(zhì)的最高溫和最低溫，Qnmax、Qnmin為最大和最小標準狀況體積流量（kPa）。如果測量的介質(zhì)是天然氣的比值，可以參考表一數值。其中，天然氣的密度K=0.63Kg/m3，二氧化碳的摩爾分數Xc=0.00%，氮氣的摩爾分數Xn=0.00%。表一天然氣Zn/Zg參考值
3、選型的實(shí)例分析
已知一用戶(hù)在輸氣時(shí)實(shí)際的工作壓力范圍是0.5—1.5MPa，介質(zhì)的溫度為10—50度，供氣時(shí)最小的流量為2500m3/h；經(jīng)過(guò)分析知道，天然氣的實(shí)際密度為ρ=0.55Kg/m3，供氣最大流量為6000m3/h，氮氣的摩爾分數為Mn=1.5%，二氧化碳的摩爾分數為Mc=0.6%；經(jīng)測得我們知道，當地的大氣壓值為101.3kPa，試確定所選用流量計的口徑和流量范圍由剛才的流量計流量范圍計算模型公式我們知道，當介質(zhì)壓力為0.5MPa、溫度為50度時(shí)天然氣壓縮因子影響最小，此時(shí)供氣量最小，具有最大的工況體積流量；而當介質(zhì)壓力為1.5MPa、溫度為15度時(shí)，壓縮因子影響最大，此時(shí)的供氣量最大，具有最小工況體積流量。
在工作狀態(tài)下它的流量范圍為147.6—1107.78m3/h，所以選擇流量范圍為100—1500m3/h的丙酮流量計。
4、結束語(yǔ)本文的丙酮流量計選型模型和計算實(shí)例為今后丙酮流量計在實(shí)際中的應用和選型提供了一定的理論借鑒依據。