高压输油管线液体涡轮流量计设计

　　0　引言

　　长期以来,如何保证输油管线系统中流量计量值的准确度,是管线系统一直探讨的课题。随着信息化的发展,对输油管线系统的流量测量提出了更高的要求。

　　我们研制的流量计主要用于输油管线系统,输送的介质一般为柴油、汽油和航空煤油等轻质油品,综合考虑各种因素采用涡轮流量计作为输油管线系统的配套设备。其主要性能如下:

　　1)额定压力:4.0MPa;长度:600mm;流量范围:50m3/h~250m3/h;压降:在最大流量下压力损失小于40kPa(以水为测试介质时);总质量:小于40kg。

　　2)防爆等级为dIIBT5,能在-41℃~+46℃环境下正常工作。

　　3)表头同时显示瞬时流量和累积流量,并可切换显示总累积流量、批累积量、瞬时流量及介质温度,读数方便,清晰直观。

　　4)配备RS-485通讯接口,传输距离不小于900m。

　　5)仪表系数应用多段非线性修正,根据不同流量点对应的仪表系数,插值计算出流量计的仪表系数。

　　6)温度补偿功能:基准温度20℃,不同的油品采用不同温度体积系数进行补偿。

　　7)计量精度:0.2级。

　　1　涡轮流量计的设计

　　液体涡轮流量计由涡轮流量传感器和流量积算仪组成。结构图如图1所示。

　　1.1　涡轮流量传感器

　　涡轮流量传感器是涡轮流量计的基本单元,主要由整流器、导流体、涡轮、感应线圈、槽头接头、提手等组成。它基于动力矩平衡原理,当流体流经传感器时,在整流器和导流体作用下得到整流并加速。由于涡轮叶片与流体流向成一定角度,在加速流体的作用下,叶轮产生转动力矩,克服摩擦力矩和流体阻力矩后,涡轮开始旋转。在一定流量范围内,涡轮转速与流体体积流量成正比。叶轮旋转切割磁力线,周期性地改变线圈中的磁通量,使线圈两端感应出与流体体积流量成正比的脉冲信号,该信号经放大、滤波、整形后送入流量积算仪。

　　1.1.1　涡轮

　　涡轮由导磁不锈钢材料制成,装有螺旋叶片,叶片数为6片,叶片倾角为35°,叶片与内壳间的间隙为0.8mm。

　　1.1.2　整流器

　　涡轮流量计特性与管线内的速度分布有很大的关系,因此保证进入流量计的流体具有均匀的速度分布,是提高计量的准确性一个重要的前提条件。因此研制的涡轮流量计内置了整流器。整流器由一束细不锈钢管组成,整流束的长度B=100mm:整流束管子的数目n=42。通过增加整流器,可以减少流量计前后直管段的长度,提高计量精度,减小体积和重量。

　　1.2　流量积算仪

　　流量积算仪作为流量计的计算显示部分,采用高性能微功耗的集成芯片,配有脉冲输出、4mA~20mA模拟信号输出和RS-485通讯接口三种输出方式,内置高容量3·6V锂电池供电,并内置温度传感器。积算仪接收传感器的信号,并进行运算处理,就地显示于显示窗口上。其主要特点如下: