石油流量测量

石油流量计 www.abg58.com/abg188-Products-7691410

一、概述

石油流量计是以流体动量矩原理为基础的流量计量仪表。有些科技文献又将其划分为速度式仪表，因为在一定的流量范围内，石油流量计的转动速度与流体的流速成比例关系。

石油流量计使用中的主要特点：体积小；重量轻；准确度高(有的石油流量计可以当作计量标准仪表)；反应时间快(有些可达到毫秒级)；量程比宽(一般为10∶1)；压力损失小；适用工作流体温度高；输出为脉冲信号，故不易受到干扰；可以长距离传输，便于各种参数处理。当它与多功能、多参数的显示仪表(以下简称仪表)组合使用时，可以同时对累积流量、瞬时流量或流体温度、内部压力等参数进行测量及分析、调节。

ABGY系列智能一体化石油流量计是采用*的超低功耗单片微机技术研制的涡轮流量传感器与显示积算一体化的新型智能仪表，采用双排液晶现场显示，具有机构紧凑、读数直观清晰、可靠性高、不受外界电源干扰、抗雷击、成本低等明显优点。仪表具备仪表系数三点修正，智能补偿仪表系数非线性，并可进行现场修正。高清晰液晶显示器同时显示瞬时流量（4位有效数字）及累积流量（8位有效数字，带清零功能）。所有有效数据掉电后保持10年不丢。该类石油流量计均为防爆产品，防爆等级为：ExdIIBT6。

该类石油流量计按照供电方式、是否具备远传信号输出可分为ABGY-□B型和ABGY-□C型。

ABGY-□B型：供电电源采用3.2V10AH锂电池（可连续运行4年以上）；无信号输出功能。

ABGY-□C型：供电电源采用24VDC外供电，输出4-20mA标准两线制电流信号，并可根据不同的现场需要，可增加RS485或HART通讯。

二、涡轮旋转的基本原理

流量计主要组件包括：导流体组件、涡轮组件、壳体、磁电转换器和放大机构等。通过对流体流过管道及涡轮结构的分析，我们可以得出，当流体沿管道的轴线方向流动而冲击涡轮叶片时，便有与流量Q、密度φ和流速V的乘积成比例的力作用于叶片上，推动涡轮旋转。

如图所示，由于涡轮对流体是作相对运动，如果涡轮旋转的圆周速度V＝w·r与轴线平行的流速与叶片的夹角为θ，流通面积为A，则介质流速V＝Q/A，则推动涡轮旋转的力矩M可用下式表示：

式中：K1——与流量计结构尺寸、流体质量、状态有关的参数；r——平均半径，常取叶片宽度1/2到中心的距离。

由(2)式可知，力矩M除与流量Q有关外，与流体介质密度ρ、流动状态与流向等多个因素有关。

在涡轮旋转时，除推动涡轮旋转的转动力矩M外，还同时存在阻碍涡轮旋转的阻力矩，其中包括：介质粘度对涡轮摩擦引起的阻力矩M1，轴承摩擦引起的阻力矩M2，磁电转换器引起的磁电反应阻力矩M3。根据动量矩守恒原理，涡轮的运动方程式可以用以下函数关系式表示：

Jdω/dt＝M－M1－M2－M3(3)

式中：J——涡轮的转动惯量；dω/dt——涡轮的角加速度。

由(3)式可知，当dω/dt为零时，涡轮以角速度ω作匀速转动；当流量发生变化时，dω/dt≠0，涡轮将作加速旋转运动，经过一段时间后，随着流量的稳定，

涡轮又会达到新的力矩平衡状态，即dω/dt又等于零值。就是说，涡轮将以另一新的角速度匀速旋转，以适应新的流量，并出现了新的稳定状态。

通过分析和计算可知，在dω/dt＝0时，涡轮转动角速度ω与体积流量Q有如下式的近似关系：

ω＝ξQ－ξa

式中：a——与流量计结构参数、流体介质、流动状态有关的系数；ξ——流量计转换系数，当介质流量大于某一数值时，在一段区间内可以近似看作为一常

数，有时也称为仪表常数。

仪表常数ξ是流量计重要的特性参数，由于流量计是通过磁电转换器将角速度ω转换成相应的脉冲数，因而我们可以把ξ看成是单位体积流量Q通过流量计时，转换器输出的脉冲数(脉冲数/升)，故也称为流量系数。流量计作为产品出厂时，生产单位则是测取测量范围内的转换系数平均值作为仪表常数，因而可以认为流体总量V与脉冲数N的关系，如(5)式所示：

V＝N/ξ

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