一、概述

QTWG氣體渦輪流量計(jì)是一種用于氣體流量測(cè)量的計(jì)量?jī)x器，該產(chǎn)品是我公司引進(jìn)和吸收國(guó)外技術(shù)結(jié)合自身產(chǎn)品精心研發(fā)而成的，它具有壓力損失小，準(zhǔn)確度高、始動(dòng)流量低，抗振與抗脈動(dòng)流性能好，量程比寬等特點(diǎn)。

本系列流量計(jì)考慮到氣體的可壓縮性，體積量與介質(zhì)的溫度，壓力密切相關(guān)，因而增加了溫度、壓力傳感器，跟蹤介質(zhì)的溫度和壓力變化，將工況流量直接轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流量，保證了計(jì)量的準(zhǔn)確性。氣體渦輪流量計(jì)可廣泛用于石油、化工、電力、工業(yè)用鍋爐等燃?xì)庥?jì)量和燃?xì)庹{(diào)壓站，輸配氣管網(wǎng)天然氣、城市天然氣計(jì)量等領(lǐng)域。

二、功能特點(diǎn)

n  的整流技術(shù)能在安裝條件不理想，前后直管段短、介質(zhì)流速變化相對(duì)較大的情況下保持計(jì)量的可靠性。

n  的防塵結(jié)構(gòu)能有效防止介質(zhì)中的雜質(zhì)進(jìn)入軸承造成的快速磨損、卡死現(xiàn)象。

n  智能一體化設(shè)計(jì)可動(dòng)態(tài)檢測(cè)介質(zhì)的溫度與壓力，并進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償和壓縮因子修正，直接顯示氣體的標(biāo)準(zhǔn)瞬時(shí)體積流量和標(biāo)準(zhǔn)體積總量。

n  鋁合金渦輪強(qiáng)度高、耐腐蝕、抗老化、使用壽命長(zhǎng)、準(zhǔn)確度高、重復(fù)性好。

n  的微機(jī)技術(shù)與高性能的單片機(jī)，使整機(jī)功能更強(qiáng)大、性能更優(yōu)越。

n  的雙電源微功耗技術(shù)，整機(jī)功耗低，既能憑內(nèi)電池長(zhǎng)期供電運(yùn)行5年，又可接外電源供電運(yùn)行。

n  大屏幕LCD顯示，顯示的內(nèi)容豐富清晰。

n  流量計(jì)帶有脈沖信號(hào)輸出，也可根據(jù)用戶需要輸出4～20mA標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)，IC卡定量脈沖信號(hào)等多種信號(hào)。

n  采用RS485接口、MODBUS協(xié)議，可通過GPRS/CDMA、internet組成遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控系統(tǒng)，便于數(shù)據(jù)的集中采集和實(shí)時(shí)管理。

n  采用flash數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)，設(shè)置參數(shù)斷電后可長(zhǎng)期保存。

n  內(nèi)部電池低電壓報(bào)警，提醒用戶及時(shí)更換電池。

n  智能流量積算儀可轉(zhuǎn)動(dòng)180^o，方便在不同方向的數(shù)據(jù)讀數(shù)。

n  意外斷電，自動(dòng)保存數(shù)據(jù)，防止數(shù)據(jù)丟掉。

n  積算儀液晶顯示屏能承受80℃高溫。

n  外供電與流量計(jì)主電路隔離，隔離電壓高達(dá)1000V。

n  可靠的電磁兼容設(shè)計(jì)。

n  本安電路設(shè)計(jì)適合在有防爆要求的場(chǎng)合使用

n  溫度與壓力傳感器外置，并以I2C接口與修正儀進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，測(cè)量精度與修正儀無關(guān)，同規(guī)格直接互換，檢定和使用方便。

n  采用進(jìn)口的防塵不銹鋼儀表專用軸承、準(zhǔn)確度高、靈敏度好、使用壽命長(zhǎng)、范圍度寬。

n  獨(dú)特的反推結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可使軸承受力減少、均衡，確保軸承長(zhǎng)期使用可靠。

n  獨(dú)特的密封腔壓力平衡設(shè)計(jì)可有效的減少灰塵吸入軸承的間隙造成軸承的磨損和卡死。

三、技術(shù)指標(biāo)

1.   使用條件

n  環(huán)境溫度：-25℃～+60℃（本安環(huán)境溫度：-30℃～+50℃）

n  介質(zhì)溫度：-30℃～+80℃

n  相對(duì)濕度：5%～95%

n  大氣壓力：70kPa～106kPa

2.   公稱通徑

DN50～DN400，如有特殊要求，可提供更大口徑的流量計(jì)。

3.   工作壓力

(0.5～4)MPa，如有特殊要求，可提供更大壓力的流量計(jì)。

4.   量程比

在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境狀態(tài)下（P=101.325kPa、T=293.15K），量程可達(dá)40：1或更寬

（*注：對(duì)于一些較小口徑的渦輪流量計(jì)，量程比會(huì)縮小）。

5.   準(zhǔn)確度

±1.0%（Qmin～0.2Qmax ±2.0%；0.2Qmax～Qmax±1.0%）

±1.5%（Qmin～0.2Qmax ±3.0%；0.2Qmax～Qmax±1.5%）

（*注：Qmin為流量范圍內(nèi)所能測(cè)到小流量，Qmax為流量范圍內(nèi)所能測(cè)到的大流量，如有特殊要求也可提供0.5級(jí)的流量計(jì)）

6.   重復(fù)性

優(yōu)于0.2%

7.   防爆等級(jí)

ExiaⅡBT4Ga；防護(hù)等級(jí)：IP65

8.   殼體材質(zhì)

鋁合金、不銹鋼（1Cr18Ni9Ti）、球墨鑄鐵

9.   電氣性能指標(biāo)

n  供電方式及功耗

a.   內(nèi)部電源：3.6V鋰電池供電,平均功耗小于1mW（兩節(jié)鋰電池可用5年以上）。

b.   外部電源: DC24V±10%，當(dāng)接入外電時(shí)電路自動(dòng)切換為由外部電源供電，功耗小于1W。

n  輸入信號(hào)：

a.   流量信號(hào)：(0～5000)Hz；（脈沖幅度為3V）

b.   溫度信號(hào)：-35℃～+125℃（PT1000鉑電阻，準(zhǔn)確度：≤±0.5%）

c.   壓力信號(hào)：0MPa～4MPa（準(zhǔn)確度：≤±0.5%）

n  輸出信號(hào)：

a.   機(jī)械脈沖信號(hào)：由前置放大器放大、整形后輸出的流量脈沖信號(hào)（未經(jīng)修正，供流量計(jì)檢定用）。

b.   4mA～20mA標(biāo)準(zhǔn)電流：電流模擬量可對(duì)應(yīng)流量計(jì)的流量、壓力或溫度（可選）。

c.   定量脈沖信號(hào)：0.1m³、1m³ 或10m³對(duì)應(yīng)一個(gè)脈沖，OC門輸出。（可供IC卡控制器用）

d.   電池欠壓報(bào)警信號(hào)：平時(shí)為高電平，電池欠壓報(bào)警時(shí)為低電平，OC門輸出。

e.   電池電量過低關(guān)閥信號(hào)：平時(shí)為高電平，動(dòng)作時(shí)為低電平，OC門輸出。

f.   流量/壓力報(bào)警信號(hào)：當(dāng)瞬時(shí)流量/壓力低于或高于設(shè)定值時(shí)輸出低電平，平時(shí)為高電平。

n  RS485通訊

a.   RS485（通訊速率：2400bps、4800bps、9600bps；通訊方式：半雙工、8位數(shù)據(jù)位、1位停止位、無奇偶校驗(yàn)）

b.   MODBUS RTU協(xié)議

n  電氣防護(hù)

a.   內(nèi)電源雙隔離：DC24V供電端與機(jī)殼及內(nèi)部處理電路隔離，可承受DC500V一分鐘沖擊。

b.   DC24V供電端抗±500V、 10ms的強(qiáng)干擾沖擊。RS485通訊與DC24V供電端及機(jī)殼隔離，可承受DC500V一分鐘沖擊。

c.   DC3.6V供電端有防防接反保護(hù)。

d.   RS-485通訊口具有瞬變電壓抑制功能，防雷擊、抗靜電放電沖擊，滿足和超過EIARS-485和ISD/IEC8482：1993（E）標(biāo)準(zhǔn)；靜電放電電壓：所有總線引腳8000V（3A級(jí)），所有引腳1200V（3B級(jí)）。

e.   二線制電流回路可抗500V，10ms強(qiáng)干擾沖擊。

10. 流量計(jì)典型誤差曲線（見下圖）

n  技術(shù)參數(shù)

    （*注：可提供0.5級(jí)的流量計(jì)，當(dāng)準(zhǔn)確度為0.5級(jí)時(shí)，量程范圍將縮小。）

四、流量計(jì)工作原理、結(jié)構(gòu)、尺寸

1.   工作原理

當(dāng)氣流進(jìn)入流量計(jì)時(shí)，先通過特殊結(jié)構(gòu)的前導(dǎo)流體加速。在流體的作用下，由于渦輪葉片與流體流向成一定角度，此時(shí)渦輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，在渦輪克服阻力矩和摩擦力矩后開始轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)諸力矩達(dá)到平衡，轉(zhuǎn)速恒定，渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)角速度與流量成線性關(guān)系。利用電磁感應(yīng)原理，通過旋轉(zhuǎn)的渦輪驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生器頂端導(dǎo)磁體周期性地改變磁阻，使磁場(chǎng)也發(fā)生相應(yīng)變化，從而在線圈兩端感應(yīng)出與流體體積流量成正比的脈沖信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)前置放大器放大，整形后與壓力傳感器、溫度傳感器檢測(cè)到的壓力、溫度信號(hào)同時(shí)輸入到流量積算儀進(jìn)行計(jì)算處理，直接顯示出標(biāo)準(zhǔn)的瞬時(shí)體積流量和體積總量。

電路工作原理圖：

2.   流量計(jì)結(jié)構(gòu)圖

n  流量計(jì)外形及連接尺寸

五、型號(hào)說明及選型

1.   型號(hào)說明

QTWG-□□□-□-□-□

①     ②   ③ ④ ⑤

①：氣體渦輪流量計(jì)

②：通徑：（單位mm）

③：填寫I為非溫壓補(bǔ)償(普通型)；填寫Ⅱ?yàn)闇貕貉a(bǔ)償（智能型）;

④：填寫R為RS485通訊、 MODBUS協(xié)議；填寫N為無要求。

⑤：填寫大工作壓力（如：1.6MPa）。

2.   流量計(jì)選型

n  正確選型是用好流量計(jì)的關(guān)鍵

流量計(jì)集流量傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器和智能流量積算儀于一體，實(shí)現(xiàn)流量的溫壓補(bǔ)償和壓縮因子修正，直接顯示標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量，按公式（1）的氣態(tài)方程計(jì)算、補(bǔ)償。氣態(tài)方程如下：

 ………………（1）

式中：

Qn：修正后的體積流量（m³/h）

Qg：未經(jīng)修正的體積流量（m³/h）

Pa：當(dāng)?shù)卮髿鈮海╧Pa）

Pg：流量計(jì)壓力檢測(cè)點(diǎn)處的表壓（kPa）

Pn：標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（101.325kPa）

Tn：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的溫度293.15K（20℃）

Tg：介質(zhì)的溫度（273.15K+T）

T：被測(cè)介質(zhì)攝氏溫度（℃）

Zn：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的介質(zhì)壓縮系數(shù)

Zg：工作狀態(tài)下的介質(zhì)壓縮系數(shù)

（*注：對(duì)于天然氣Zn/Zg=(F_Z)², F_Z為超壓縮因子，按石油天然氣總公司的標(biāo)準(zhǔn)SY/T6143-1996中的公式進(jìn)行計(jì)算）

n  流量計(jì)口徑確定

用戶應(yīng)根據(jù)管線輸氣量和介質(zhì)可能達(dá)到的溫度和壓力范圍，估算出管線的高和低體積流量，正確地選擇流量計(jì)規(guī)格。當(dāng)兩種口徑流量計(jì)均能覆蓋低和高體積流量時(shí)，在壓損允許的情況下，應(yīng)盡量選用小口徑的流量計(jì)。計(jì)算公式如下：

 ……………（2）

式中：Tg、Pg、Pa含義同上，Qg為工況體積流量，Qn為標(biāo)準(zhǔn)體積流量，Zn/Zg數(shù)值因計(jì)算步驟較長(zhǎng)，故附表供參考（附表在說明書后）。附表中數(shù)據(jù)按天然氣真實(shí)相對(duì)密度Gr=0.600，N2和CO2摩爾分?jǐn)?shù)均為0來計(jì)算。當(dāng)介質(zhì)壓力低于100kPa時(shí)均可按Zn/Zg=1來估算。

n  流量計(jì)口徑選擇實(shí)例

某一供氣管線實(shí)際工作壓力范圍為表壓（1.0～1.2）MPa，介質(zhì)溫度為（-10～+40）℃，大標(biāo)準(zhǔn)流量為10000m³/h，小流量為3500 m³/h。天然氣真實(shí)相對(duì)密度為Gr=0.519,N₂摩爾數(shù)為Mn=1.6%,CO₂摩爾數(shù)為M_C=0.8%,當(dāng)大氣壓為101.325kPa，應(yīng)選擇的流量計(jì)口徑為多大。

根據(jù)已知條件：

當(dāng)壓力低，溫度高時(shí)按SY/T6143-1996公式，可求得Zn/Zg=1.0127，因而大體積流量為：

         =10000÷{[(1000+101.3)/101.325] ×[293.15/(273.15+40)] ×1.0127}

       =970.5（m³/h）

同理求得小體積流量236 m³/h,故選擇口徑為150mm的渦輪流量計(jì)。

n  流量計(jì)的壓力損失

渦輪流量計(jì)的壓力損失與渦輪流量計(jì)的驅(qū)動(dòng)、管道內(nèi)部的摩擦、以及流體的方向、速度有關(guān)，渦輪流量計(jì)在工作狀態(tài)下的壓力損失下由以下公式求得：

…………(3)

式中：

ρn：氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度值

△P_max：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，介質(zhì)為干空氣時(shí)大流量的壓力損失

（20℃,101.325kPa, ρ=1.205kg/m³）

Pa：當(dāng)?shù)卮髿鈮海╧Pa）

Pg：介質(zhì)表壓力（kPa）

Pn：標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（kPa）

Tn：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的溫度（273.15+20℃）

Tg：介質(zhì)在工作條件下的溫度（273.15+T）

T：被測(cè)介質(zhì)攝氏溫度（℃）

Zn：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體壓縮系數(shù)

Zg：工作狀態(tài)下的氣體壓縮系數(shù)

Q：工作狀態(tài)下的流量（m³/h）

Qmax：流量計(jì)大工作狀態(tài)下的流量（m³/h）

n  標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體密度

六、流量計(jì)的安裝

為了確保渦輪流量計(jì)的測(cè)量精度，必須正確地選擇安裝位置和方法。

1.   對(duì)直管段的要求

n  流量計(jì)必須水平安裝在管道上（管道傾斜度為5度內(nèi)），安裝時(shí)流量計(jì)軸線應(yīng)與管道軸線同心，流向要一致。

n  流量計(jì)上游應(yīng)有不小于2D的等徑直管段，如果安裝場(chǎng)所允許建議上游直管段為20D、下游為5D。

2.   對(duì)配管的要求：

流量計(jì)安裝點(diǎn)的上下游配管的內(nèi)徑與流量計(jì)內(nèi)徑相同。

3.   對(duì)旁通管的要求：

為了保證流量計(jì)檢修時(shí)不影響介質(zhì)的正常使用，在流量計(jì)的前后管道上應(yīng)安裝切斷閥門，同時(shí)應(yīng)設(shè)置旁通管道。流量控制閥要安裝在流量計(jì)的下游，流量計(jì)使用時(shí)上游所裝的閥門必須全開，避免造成計(jì)量不準(zhǔn)或不穩(wěn)定。

4.   對(duì)外部環(huán)境的要求

流量計(jì)安裝在室內(nèi)，必須要求安裝在室外時(shí)，一定要采取防曬、防雨措施，以免影響使用壽命。

5.   對(duì)介質(zhì)中含有雜質(zhì)的要求：

為了保證流量計(jì)的使用壽命，應(yīng)在流量計(jì)的直管段前安裝過濾器。

6.   安裝場(chǎng)所：

流量計(jì)應(yīng)安裝在便于維護(hù)，無強(qiáng)電磁干擾和熱輻射的場(chǎng)所。

7.   安裝焊接要求：

n  用戶另配一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)法蘭焊在前后管道上。不允許帶流量計(jì)焊接。

n  安裝流量計(jì)前應(yīng)嚴(yán)格清除管道中焊渣等臟物，用等徑的管道（或旁通道）代替流量計(jì)進(jìn)行吹掃管道。以確保在使用過程中流量計(jì)不受損壞。

n  安裝流量計(jì)時(shí)，法蘭間的密封墊不能凹入管道內(nèi)。

8.   流量計(jì)接地要求：

流量計(jì)應(yīng)可靠接地，不能與強(qiáng)電系統(tǒng)地線共用

9.   對(duì)于防爆型產(chǎn)品的要求：

為了流量計(jì)安全正常使用，應(yīng)復(fù)核防爆型流量計(jì)的使用環(huán)境是否與用戶防爆要求規(guī)定相符，且安裝使用過程中，應(yīng)嚴(yán)格遵守防爆型產(chǎn)品使用要求。用戶不得自行更改防爆系統(tǒng)的連接方式，不得隨意打開流量計(jì)前蓋、取壓口等部件。