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新型螺旋式涡轮流量计在液体测量领域的应用

作者:江苏创辉自动化仪表微购彩票网
涡轮流量计的原理,影响一台涡轮流量计特性的因素如下:
流体的温度和压力;流体的密度和粘度;流体的清洁度;流量变化的程度;流动状态和流量计的状态;
能量通过流体流过时产生的安装在颈形或球形轴承上的多叶片转子的移动被提取。在理想条件下角速度只与叶片的角度有关并直接比例于液体的线速度。传统型涡轮流量计局限于对低粘度液体的测量。
正位移流量计的原理
很多正位移流量计的设计是从正位移泵(可滑动的叶片或双转子)演变而来的。能量通过流体流经时克服克服内部摩擦产生的测量腔的移动提取的。所有正位移流量计在可移动部件和固定部件问有机械性间隔。这些机槭性间隔允许流体绕过测量腔。滑动的量影响流量计的工作情况,其影响表现为:
流体粘度(低粘度使移动增加);温度和压力(引起测量腔的膨胀);流量(压降随流量增大而增大);气蚀(低操作压力引起);湍流(快速的流量变化对内部质量);流体中的沉淀物和蜡(堵塞和冲蚀内部部件);
轴承摩擦(冲蚀,腐蚀,流体不稳)。
 
螺旋式涡轮流量计
螺旋式涡轮流量计是涡轮流量计的新型发展。其转子的外型是长的螺旋叶片,在颈型轴承上转动并利用刺型轴承来支持反向流动。设计包括一个可拆装的测量腔(“套筒”),检测附件(磁探头)和一个焊接的或一次成型的机体带机械连接。
实际应用中,重力,摩擦力,扰流,温度,等等都会对流量计的使用造成影响。所有类型的流量计都或多或少对流体性质,操作条件及其变化有一定的敏感度。螺旋式流量计也并非不受这些参数的影响。所有这些影响造成的饿干扰可以通过误差和流量测量的不稳定度来表示,但其中一些影响是可以解决,减少或修正的。现在我们介绍由福尔赫曼( FAURE HERMAN)发明的避免或使这些实际应用中条件的影响ZUI小化的解决方法。

流体压力的影响
流体压力的变化会导致相关液体的体积因压缩影响发生改变。由于在检定时与操作时流体压力的改变,传统型涡轮流量计的集合特性会被改变,这样就会造成测量的不准确。螺旋式涡轮流量计采用双容器设计,从而可以使任何流体压力变化的影响降为零。实际上,测量段的压力与内外表面的压力是相同的,因此这一测量段不受流体压力的影响而改变。
温度的影响
流体温度的变化会通过改变流体性质(粘度,密度,膨胀)和流量计的几何特性(膨胀)而使流量计的工作情况产生多种改变。同压力对液体的影响一样,被导致的粘度和密度的变化,但是因为对这些变化的敏感度很低,可以仅考虑流量计的几何特性来修正流体温度变化的影响。实际上,通过一些理论发展和实验室测试, 螺旋式涡轮流量计可以被温度补偿。当流体温度升高时,测量段増长两倍于所用材料的热膨胀系数。另外,当流体温度升高时,转子叶片倾斜度増加一倍于所用材料的热膨胀系数。流量计的修正因数随以下系数改变而改变。
粘度的影响
涡轮流量计对流体的粘度很敏感。在一些实例中,粘度的影响可能通过工作情况(误差,校正流量计系数,流量计精度或K系数)被表现。但是,由于叶片外型,流量计尺寸,粘度范围,及叶片的数量都是决定实际工作状况的影响因素,而 螺旋式涡轮流量计与传统型涡轮流量计是不同的。
为了解转子在流体中的物理行为,特别是当性质改变时,了解叶片周围的流动是非常重要的如果我们考虑到一个叶片上的不同的相关半径。
半径(R/R0=0。2)靠近转子轮轴
半径在叶片的中间
ZUI后一个半径在外部直径上
螺旋式涡轮流量计对与粘度变化的敏感度比正位移流量计和传统型涡轮流量计要小。流量计都需要通过标定来确认流量计系数和一般工作特性如压降。涡轮流量计都用ZUI终使用粘度的产品来标定。如果应用的是高粘度流体,而用诸如水的流体标定来确认流量计系数,来推断工作性能是不现实的螺旋式涡轮流量计在限定量程比范围内,对一种粘度流体的应用,其线性精度为±0.15%。这一量程比对于低粘度产品,如LFG或汽油,为大于等于10:1,当粘度增大时逐步减小。根据不同的应用,我们可以设置和改变量程比,使线性精度达到0.15%,0.25%,0.5%and 1%。
 
安装条件
涡轮流量计都在某种程度上受上游安装的影响,下游安装的影响较小。影响的量值,既可为正也可为负,因设计和安装的不同而不同。不仅要考虑到***近的上游的安装,还要考虑远于它的邻近的其它安装。安装可能会导致管道中的流速的剖面图不同于流量计在实验室标定时的。在实验室标定时,很长的直管段可使流动稳定没有旋涡。
标准建议在流量计上游5D处安裝使用一个10长,带直型涡轮叶的稳流器。 螺旋式液体涡轮流量计允许将5D减小为2D,且不会对流量计的工作性能造成任何改变。当然,根据要求,仍可使用API设计。特殊设计(TLM驱动系列流量计)使稳流器与表体一体化,从而缩短安装长度,可以取代例如正位移流量计的应用。
螺旋式涡轮流量计在标定时水平安装。当应用时需要以其它形式安装时,如装车架是垂直的,流量计也可以在标定时垂直安装。从我们的经验看,当流体自下而上流动时,安装形式对流量计的性能的影响不大
对于自上而下的流动,压降要加上转子的重量,冲击摩擦会加大。这种情况下,工作性能会被轻度影响,可靠性降低。
维护
流量计的维护很重要。在修理过程中停产或将流量计送回制造厂修理或标定是比较耗时间和费用的,流量计套筒的设计可以使整个套筒做为一个整体配件在线迅速更换。这样可以在不间断生产的情况下对有问题的套筒进行修理和标定。而且,这一设计显著地降低了维修成本,特别是与正位移流量计的维护成本相比。
 
空间考虑
在原油生产中的另一方面是可用空间问题,特别是海上钻井平台,要求有紧密的设计。新的稳流设备的发展,证明了传统的上游直管段的长度可以显著地被缩短,从而限定整个测量线的长度。新的对带有一体化稳流设备的新型流量计的品质试验证明即使该流量计被安装在90°弯管的下游,或飞机的两个90°弯管出口,或半堵塞盘,也可以在安全不用上游直管段情况下,达到±0.15%精度和±0.02%重复性.
 
结论
螺旋型涡轮流量计优于传统型的涡轮流量计,兼具 API MPMS中规定的正位移流量计和传统型涡轮流量计的使用范围。可以用来测量高粘度的液体及多产品/多粘度情况的测量当应用于不洁液体时不易产生漂移流量计坚实耐用,可以吸收掉较小的破坏而不改变工作性能。即使流体中含冇颗粒,纤维或废料时也可保持良好的重复性。其高稳定性和重复性适用于小体积管或活塞式体检管结合双计时法或脉冲插入法的标定,
 
 
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