QTWG 开封青天流量仪表气体涡轮流量流速流量计

一、概述

QTWG气体涡轮流量计是一种用于气体流量测量的精密计量仪器，该产品是我公司引进和吸收国外先进技术结合自身产品精心研发而成的，它具有压力损失小，准确度高、始动流量低，抗振与抗脉动流性能好，量程比宽等特点。

本系列流量计考虑到气体的可压缩性，体积量与介质的温度，压力密切相关，因而增加了温度、压力传感器，跟踪介质的温度和压力变化，将工况流量直接转换成标准状态下的流量，保证了计量的准确性。气体涡轮流量计可广泛用于石油、化工、电力、工业用锅炉等燃气计量和燃气调压站，输配气管网天然气、城市天然气计量等领域。

二、功能特点

n  先进的整流技术能在安装条件不理想，前后直管段短、介质流速变化相对较大的情况下保持计量的可靠性。

n  先进的防尘结构能有效防止介质中的杂质进入轴承造成的快速磨损、卡死现象。

n  智能一体化设计可动态检测介质的温度与压力，并进行自动补偿和压缩因子修正，直接显示气体的标准瞬时体积流量和标准体积总量。

n  铝合金涡轮强度高、耐腐蚀、抗老化、使用寿命长、准确度高、重复性好。

n  先进的微机技术与高性能的单片机，使整机功能更强大、性能更优越。

n  先进的双电源微功耗技术，整机功耗低，既能凭内电池长期供电运行5年，又可接外电源供电运行。

n  大屏幕LCD显示，显示的内容丰富清晰。

n  流量计带有脉冲信号输出，也可根据用户需要输出4～20mA标准模拟信号，IC卡定量脉冲信号等多种信号。

n  采用RS485接口、MODBUS协议，可通过GPRS/CDMA、internet组成远程数据采集及监控系统，便于数据的集中采集和实时管理。

n  采用flash数据存储技术，设置参数断电后可长期保存。

n  内部电池低电压报警，提醒用户及时更换电池。

n  智能流量积算仪可转动180^o，方便在不同方向的数据读数。

n  意外断电，自动保存数据，防止数据丢掉。

n  积算仪液晶显示屏能承受80℃高温。

n  外供电与流量计主电路隔离，隔离电压高达1000V。

n  可靠的电磁兼容设计。

n  本安电路设计适合在有防爆要求的场合使用

n  温度与压力传感器外置，并以I2C接口与修正仪进行数据通信，测量精度与修正仪无关，同规格直接互换，检定和使用方便。

n  采用高精度进口的防尘不锈钢仪表专用轴承、准确度高、灵敏度好、使用寿命长、范围度宽。

n  独特的反推结构设计可使轴承受力减少、均衡，确保轴承长期使用可靠。

n  独特的密封腔压力平衡设计可有效的减少灰尘吸入轴承的间隙造成轴承的磨损和卡死。

三、技术指标

1.   使用条件

n  环境温度：-25℃～+60℃（本安环境温度：-30℃～+50℃）

n  介质温度：-30℃～+80℃

n  相对湿度：5%～95%

n  大气压力：70kPa～106kPa

2.   公称通径

DN50～DN400，如有特殊要求，可提供更大口径的流量计。

3.   工作压力

(0.5～4)MPa，如有特殊要求，可提供更大压力的流量计。

4.   量程比

在标准环境状态下（P=101.325kPa、T=293.15K），量程可达40：1或更宽

（*注：对于一些较小口径的涡轮流量计，量程比会缩小）。

5.   准确度

±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为流量范围内所能测到小流量，Qmax为流量范围内所能测到的大流量，如有特殊要求也可提供0.5级的流量计）

6.   重复性

优于0.2%

7.   防爆等级

ExiaⅡBT4Ga；防护等级：IP65

8.   壳体材质

铝合金、不锈钢（1Cr18Ni9Ti）、球墨铸铁

9.   电气性能指标

n  供电方式及功耗

a.  
内部电源：3.6V锂电池供电,平均功耗小于1mW（两节锂电池可用5年以上）。

b.  
外部电源: DC24V±10%，当接入外电时电路自动切换为由外部电源供电，功耗小于1W。

n  输入信号：

a.  
流量信号：(0～5000)Hz；（脉冲幅度为3V）

b.  
温度信号：-35℃～+125℃（PT1000铂电阻，准确度：≤±0.5%）

c.  
压力信号：0MPa～4MPa（准确度：≤±0.5%）

n  输出信号：

a.  
机械脉冲信号：由前置放大器放大、整形后输出的流量脉冲信号（未经修正，供流量计检定用）。

b.  
4mA～20mA标准电流：电流模拟量可对应流量计的流量、压力或温度（可选）。

c.  
定量脉冲信号：0.1m³、1m³ 或10m³对应一个脉冲，OC门输出。（可供IC卡控制器用）

d.  
电池欠压报警信号：平时为高电平，电池欠压报警时为低电平，OC门输出。

e.  
电池电量过低关阀信号：平时为高电平，动作时为低电平，OC门输出。

f.  
流量/压力报警信号：当瞬时流量/压力低于或高于设定值时输出低电平，平时为高电平。

n  RS485通讯

a.  
RS485（通讯速率：2400bps、4800bps、9600bps；通讯方式：半双工、8位数据位、1位停止位、无奇偶校验）

b.  
MODBUS RTU协议

n  电气防护

a.  
内电源双隔离：DC24V供电端与机壳及内部处理电路隔离，可承受DC500V一分钟冲击。

b.  
DC24V供电端抗±500V、 10ms的强干扰冲击。RS485通讯与DC24V供电端及机壳隔离，可承受DC500V一分钟冲击。

c.  
DC3.6V供电端有防防接反保护。

d.  
RS-485通讯口具有瞬变电压YZ功能，防雷击、抗静电放电冲击，满足和超过EIARS-485和ISD/IEC8482：1993（E）标准；静电放电电压：所有总线引脚8000V（3A级），所有引脚1200V（3B级）。

e.  
二线制电流回路可抗500V，10ms强干扰冲击。

 

10. 流量计典型误差曲线（见下图）

n  技术参数

 

    （*注：可提供0.5级的流量计，当准确度为0.5级时，量程范围将缩小。）

 

四、流量计工作原理、结构、尺寸

1.   工作原理

当气流进入流量计时，首先通过特殊结构的前导流体加速。在流体的作用下，由于涡轮叶片与流体流向成一定角度，此时涡轮产生转动力矩，在涡轮克服阻力矩和摩擦力矩后开始转动。当诸力矩达到平衡，转速恒定，涡轮转动角速度与流量成线性关系。利用电磁感应原理，通过旋转的涡轮驱动信号发生器顶端导磁体周期性地改变磁阻，使磁场也发生相应变化，从而在线圈两端感应出与流体体积流量成正比的脉冲信号。该信号经前置放大器放大，整形后与压力传感器、温度传感器检测到的压力、温度信号同时输入到流量积算仪进行计算处理，直接显示出标准的瞬时体积流量和体积总量。

 

 

 

 

 

电路工作原理图：

 

2.   流量计结构图

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n  流量计外形及连接尺寸

 

 

 

五、型号说明及选型

1.   型号说明

QTWG-□□□-□-□-□

①     ②   ③ ④ ⑤

①：气体涡轮流量计

②：通径：（单位mm）

③：填写I为非温压补偿(普通型)；填写Ⅱ为温压补偿（智能型）;

④：填写R为RS485通讯、 MODBUS协议；填写N为无要求。

⑤：填写大工作压力（如：1.6MPa）。

2.   流量计选型

n  正确选型是用好流量计的关键

流量计集流量传感器、温度传感器、压力传感器和智能流量积算仪于一体，实现流量的温压补偿和压缩因子修正，直接显示标准状态下的体积流量，按公式（1）的气态方程计算、补偿。气态方程如下：

 ………………（1）

式中：

Qn：修正后的体积流量（m³/h）

Qg：未经修正的体积流量（m³/h）

Pa：当地大气压（kPa）

Pg：流量计压力检测点处的表压（kPa）

Pn：标准大气压（101.325kPa）

Tn：标准状态下的温度293.15K（20℃）

Tg：介质的温度（273.15K+T）

T：被测介质摄氏温度（℃）

Zn：标准状态下的介质压缩系数

Zg：工作状态下的介质压缩系数

（*注：对于天然气Zn/Zg=(F_Z)², F_Z为超压缩因子，按ZG石油天然气总公司的标准SY/T6143-1996中的公式进行计算）

n  流量计口径确定

用户应根据管线输气量和介质可能达到的温度和压力范围，估算出管线的高和低体积流量，正确地选择流量计规格。当两种口径流量计均能覆盖低和高体积流量时，在压损允许的情况下，应尽量选用小口径的流量计。计算公式如下：

 ……………（2）

式中：Tg、Pg、Pa含义同上，Qg为工况体积流量，Qn为标准体积流量，Zn/Zg数值因计算步骤较长，故附表供参考（附表在说明书后）。附表中数据按天然气真实相对密度Gr=0.600，N2和CO2摩尔分数均为0来计算。当介质压力低于100kPa时均可按Zn/Zg=1来估算。

n  流量计口径选择实例

某一供气管线实际工作压力范围为表压（1.0～1.2）MPa，介质温度为（-10～+40）℃，大标准流量为10000m³/h，小流量为3500 m³/h。天然气真实相对密度为Gr=0.519,N₂摩尔数为Mn=1.6%,CO₂摩尔数为M_C=0.8%,当大气压为101.325kPa，应选择的流量计口径为多大。

根据已知条件：

当压力低，温度高时按SY/T6143-1996公式，可求得Zn/Zg=1.0127，因而大体积流量为：

   

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

       =970.5（m³/h）

同理求得小体积流量236 m³/h,故选择口径为150mm的涡轮流量计。

n  流量计的压力损失

涡轮流量计的压力损失与涡轮流量计的驱动、管道内部的摩擦、以及流体的方向、速度有关，涡轮流量计在工作状态下的压力损失下由以下公式求得：

式中：

ρn：气体在标准状态下的密度值

△P_max：标准状态下，介质为干空气时大流量的压力损失

（20℃,101.325kPa, ρ=1.205kg/m³）

Pa：当地大气压（kPa）

Pg：介质表压力（kPa）

Pn：标准大气压（kPa）

Tn：标准状态下的温度（273.15+20℃）

Tg：介质在工作条件下的温度（273.15+T）

T：被测介质摄氏温度（℃）

Zn：标准状态下的气体压缩系数

Zg：工作状态下的气体压缩系数

Q：工作状态下的流量（m³/h）

Qmax：流量计大工作状态下的流量（m³/h）

 

 

 

 

 

n  标准状态下的气体密度

	气体名称		密度（kg/m3）		气体名称		密度（kg/m3）
	天然气H4		0.828		一氧化碳CO		1.250
	氨气NH2		0.771		甲烷CH4		0.720
	氩气Ar		1.780		丙烷C3H8		2.010
	丁烷C4H10		2.700		戊烷C5H12		3.460
	乙烷C2H6		1.360		氮气N2		1.250
	乙烯C2H4		1.260		氢气H2		0.090
	二氧化碳CO2		1.980		空气N2+O2		1.290

六、流量计的安装

为了确保涡轮流量计的测量精度，必须正确地选择安装位置和方法。

1.   对直管段的要求

n  流量计必须水平安装在管道上（管道倾斜度为5度内），安装时流量计轴线应与管道轴线同心，流向要一致。

n  流量计上游应有不小于2D的等径直管段，如果安装场所允许建议上游直管段为20D、下游为5D。

2.   对配管的要求：

流量计安装点的上下游配管的内径与流量计内径相同。

3.   对旁通管的要求：

为了保证流量计检修时不影响介质的正常使用，在流量计的前后管道上应安装切断阀门，同时应设置旁通管道。流量控制阀要安装在流量计的下游，流量计使用时上游所装的阀门必须全开，避免造成计量不准或不稳定。

4.   对外部环境的要求

流量计安装在室内，必须要求安装在室外时，一定要采取防晒、防雨措施，以免影响使用寿命。

5.   对介质中含有杂质的要求：

为了保证流量计的使用寿命，应在流量计的直管段前安装过滤器。

6.   安装场所：

流量计应安装在便于维护，无强电磁干扰和热辐射的场所。

7.   安装焊接要求：

n  用户另配一对标准法兰焊在前后管道上。绝不允许带流量计焊接。

n  安装流量计前应严格清除管道中焊渣等脏物，用等径的管道（或旁通道）代替流量计进行吹扫管道。以确保在使用过程中流量计不受损坏。

n  安装流量计时，法兰间的密封垫不能凹入管道内。

8.   流量计接地要求：

流量计应可靠接地，不能与强电系统地线共用

9.   对于防爆型产品的要求：

为了流量计安全正常使用，应复核防爆型流量计的使用环境是否与用户防爆要求规定相符，且安装使用过程中，应严格遵守国家防爆型产品使用要求。用户不得自行更改防爆系统的连接方式，不得随意打开流量计前盖、取压口等部件。