智能旋進(jìn)旋渦流量計
江蘇奧科儀表有限公司
T：0517-86919886/15261725556 柏經(jīng)理
智能旋進(jìn)旋渦流量計
一、概述：
智能旋進(jìn)旋渦流量計是我公司開發(fā)研制的具有國內(nèi)ling先水平的新型氣體流量儀表。該流
量計集流量、溫度、壓力檢測功能于一體，并能進(jìn)行溫度、壓力、壓縮因子自動補(bǔ)償，是石
油、化工、電力、冶金等行業(yè)用于氣體計量的理想儀表。
產(chǎn)品主要特點：
? 無機(jī)械可動部件，不易腐蝕，穩(wěn)定可靠，壽命長，長期運(yùn)行無須特殊維護(hù)；
? 采用 16 位電腦芯片，集成度高，體積小，性能好，整機(jī)功能強(qiáng)；
? 智能型流量計集流量探頭、微處理器、壓力、溫度傳感器于一體, 采取內(nèi)置式組合,
使結(jié)構(gòu)更加緊湊，可直接測量流體的流量、壓力和溫度，并自動實時跟蹤補(bǔ)償和壓
縮因子修正；
? 采用雙檢測技術(shù)可有效地提高檢測信號強(qiáng)度，并抑制由管線振動引起的干擾；
? 采用國內(nèi)ling先的智能抗震技術(shù)，有效的抑制了震動和壓力波動造成的干擾信號；
? 采用漢字點陣顯示屏，顯示位數(shù)多，讀數(shù)直觀方便，可直接顯示工作狀態(tài)下的體積
流量、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量、總量，以及介質(zhì)壓力、溫度等參數(shù)；
? 采用 EEPROM 技術(shù)，參數(shù)設(shè)置方便，可*保存，并可保存zui長達(dá)一年的歷史數(shù)
據(jù)；
? 轉(zhuǎn)換器可輸出頻率脈沖、4～20mA 模擬信號，并具有 RS485 接口，可直接與微機(jī)
聯(lián)網(wǎng)，傳輸距離可達(dá) 1.2km；
? 多物理量參數(shù)報警輸出，可由用戶任選其中之一；
? 可 360 度旋轉(zhuǎn)，安裝使用簡單方便；
? 配合本公司的 FM 型數(shù)據(jù)采集器，可通過因特網(wǎng)或者網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸
? 壓力、溫度信號為傳感器輸入方式，互換性強(qiáng)；
? 整機(jī)功耗低，可用內(nèi)電池供電，也可外接電源。
主要用途：
智能旋進(jìn)旋渦流量計可廣泛應(yīng)用于石油、化工、電力、冶金、城市供氣等行業(yè)測量各種
氣體流量，是目前油田和城市天然氣輸配計量和貿(mào)易計量的產(chǎn)品。
結(jié)構(gòu)與工作原理
流量計結(jié)構(gòu)
流量計由以下七個基本部件組成
1.旋渦發(fā)生體
用鋁合金制成，具有一定角度的螺旋葉片，它
固定在殼體收縮段前部，強(qiáng)迫流體產(chǎn)生強(qiáng)烈的漩
渦流。
⒉ 殼體
本身帶有法蘭，并有一定形狀的流體通道，
根據(jù)不同的工作壓力，殼體材料可采用鑄鋁合金或不銹鋼。
⒊ 智能流量計積算儀（原理見圖 3）
由溫度、壓力檢測模擬通道、流量檢測數(shù)字通道以及 微處理單元、液晶驅(qū)動電路和其它
輔助電路組成，并配有外輸信號接口。
4. 溫度傳感器
以 Pt100 鉑電阻為溫度敏感元件，在一定溫度范圍內(nèi)，其電阻值與溫度成對應(yīng)關(guān)系。
5. 壓力傳感器
以壓阻式擴(kuò)散硅橋路為敏感元件，其橋臂電阻在外界壓力作用下會發(fā)生預(yù)期變化，因此
在一定激勵電流作用下，其兩個輸出端的電位差與外界壓力成正比。
6. 壓電晶體傳感器
安裝在靠近殼體擴(kuò)張段的喉部，可檢測出漩渦進(jìn)動的頻率信號。
⒎ 消旋器
固定在殼體出口段，其作用是消除旋渦流，以減小對下游儀表性能的影響。
工作原理：
流量傳感器的流通剖面類似文丘利管的型線（圖 2）。在入口側(cè)安放一組螺旋型導(dǎo)流葉
片，當(dāng)流體進(jìn)入流量傳感器時，導(dǎo)流葉片迫使流體產(chǎn)生劇烈的旋渦流。當(dāng)流體進(jìn)入擴(kuò)散段時，
旋渦流受到回流的作用，開始作二次旋轉(zhuǎn)，形成陀螺式的渦流進(jìn)動現(xiàn)象。該進(jìn)動頻率與流量
大小成正比，不受流體物理性質(zhì)和密度的影響，檢測元件測得流體二次旋轉(zhuǎn)進(jìn)動頻率就能在
較寬的流量范圍內(nèi)獲得良好的線性度。信號經(jīng)前置放大器放大、濾波、整形轉(zhuǎn)換為與流速成
正比的脈沖信號，然后再與溫度、壓力等檢測信號一起被送往微處理器進(jìn)行積算處理，zui后
在液晶顯示屏上顯示出測量結(jié)果(瞬時流量、累積流量及溫度、壓力數(shù)據(jù))。
流量積算儀工作原理：
流量積算儀由溫度和壓力檢測模擬通道、流量傳感器通道以及微處理器單元組成，并配
有外輸出信號接口，輸出各種信號。流量計中的微處理器按照氣態(tài)方程進(jìn)行溫壓補(bǔ)償，并自
動進(jìn)行壓縮因子修正，氣態(tài)方程如下：
??????(2)
式中：
Q N ——標(biāo)況下的體積流量(m 3 /h)；
Q V ——工況下的體積流量(m 3 /h；
Pa ——當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ↘Pa）；
P ——流量計取壓孔測量的表壓（KPa）；
P N ——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的大氣壓力（101.325 KPa）；
T N ——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的絕對溫度（293.15K）；
T ——被測流體的絕對溫度（K）；
Z N ——氣體在標(biāo)況下的壓縮系數(shù)；
Z ——氣體在工況下的壓縮系數(shù)；
取 注：當(dāng)用鐘罩或負(fù)壓標(biāo)定時取 Z N /Z=1 ，對天然氣(Z N /Z) 1/2 =F Z 為超壓縮因子。按中國石油天然氣總公司的
標(biāo)準(zhǔn) SY ／T6143 －1996 中的公式計算。
三、主要技術(shù)參數(shù)與功能
3.1 流量計規(guī)格、基本參數(shù)和性能指標(biāo)（見表 1）
（表 1）
- 4 -
注：1.準(zhǔn)確度：為溫度、壓力修正后的系統(tǒng)精度；
2. A、B 用以區(qū)別相同通徑不同流量范圍。
3.2 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)條件：P=101.325KPa，T=293.15K
3.3 使用條件：
環(huán)境溫度：-30℃～+65℃
相對濕度：5%～95%
介質(zhì)溫度：-20℃～+80℃
大氣壓力：86KPa～106KPa
3.4 電氣性能指標(biāo)
3.4.1 工作電源：
A．外電源：＋24VDC±15%，紋波＜5％，適用于 4～20mA 輸出、脈沖輸出、報警輸
出、RS-485 等；
B．內(nèi)電源：1 組 3.6V 鋰電池（ER26500），當(dāng)電壓低于 3.0V 時，出現(xiàn)欠壓指示。
3.4.2 整機(jī)功耗：
A．外電源：<2W;
B．內(nèi)電源：平均功耗 1mW，可連續(xù)使用兩年以上。
3.4.3 脈沖輸出方式：
A． 工況脈沖信號，直接將流量傳感器檢測的工況脈沖信號經(jīng)光耦隔離放大輸出，高電
平≥20V，低電平≤1V；
B． 定標(biāo)脈沖信號，與 IC 卡閥門控制器配套，高電平幅度≥2.8V，低電平幅度≤0.2V，
單位脈沖代表體積量可設(shè)定范圍：0.001m 3 ~100m 3 。單選擇該值時必須注意：定標(biāo)
脈 沖信號頻率應(yīng)≤900Hz。
C． 定標(biāo)脈沖信號，經(jīng)光耦隔離放大輸出，高電平≥20V，低電平≤1V。
3.4.4 RS－485 通信（光電隔離），可實現(xiàn)以下功能：
A．采用 RS－485 接口，可直接與上位機(jī)或二次表聯(lián)網(wǎng)，遠(yuǎn)傳顯示介質(zhì)的溫度、壓力和
經(jīng)溫度、壓力補(bǔ)償后的標(biāo)準(zhǔn)體積流量和標(biāo)準(zhǔn)體積總量；
公稱通
徑 DN（mm）
類型*
流量范圍
(m3/ h)
工作壓力（MPa）
精確度等級
重復(fù)性
15 0.3-20
1.6
2.5
4.0
6.3
10
16
1.0
1.5
小于基本誤差
限絕對值的 1/3
20 0.5-25
25 1.0～30
32 2.0～60
40 3.0～70
50
A 型 3.0～150
B 型 2.5～75
80
A 型 20～400
B 型 10～200
100
A 型 40～800
B 型 30～600
150
A 型 100～1800
B 型 40～900
200 180～3600 1.6;2.5;4.0
- 5 -
B．由 RS－485 接口與 Zigbee 網(wǎng)絡(luò)適配器配套，可組成內(nèi)部無線局域網(wǎng)絡(luò)
3.4.5 4～20mA 標(biāo)準(zhǔn)電流信號（光電隔離）
與標(biāo)準(zhǔn)體積流量成正比，4mA 對應(yīng) 0 m 3 /h， 20 mA 對應(yīng)zui大標(biāo)準(zhǔn)體積流量（該值可在
一級菜單中進(jìn)行設(shè)置），制式：兩線制或三線制，流量計可根據(jù)所插電流模塊自動識別，并
正確輸出。
3.4.6 控制信號輸出：
A．下限報警信號（LP）：光電隔離，高低電平報警，報警電平可設(shè)定，工作電壓＋
12V~+24V，zui大負(fù)載電流 50mA；
B．上限報警信號（UP）：光電隔離，高低電平報警，報警電平可設(shè)定，工作電壓＋
12V~+24V，zui大負(fù)載電流 50mA；
3.5 實時數(shù)據(jù)存儲功能
3.5.1 流量計為了適應(yīng)數(shù)據(jù)管理方面的需要，增加了實時數(shù)據(jù)存儲功能，由設(shè)定選擇以下三
者之一：
A．起停記錄：zui近的 1200 次起停時間、總量、凈流量記錄。出廠默認(rèn)項。對應(yīng)通信協(xié)
議由公司另外提供）；
B．日記錄：zui近 920 天的日期、零點時刻的溫度、壓力、標(biāo)準(zhǔn)體積流量和總量記錄。
C．定時間間隔記錄：1200 條定時間間隔的日期時間、溫度、壓力、標(biāo)準(zhǔn)體積流量和總
量記錄。
3.5.2 通過電腦可讀取上述存儲數(shù)據(jù)，形成數(shù)據(jù)報表、曲線圖供分析。
3.6 網(wǎng)絡(luò)通信管理軟件功能
流量計與數(shù)據(jù)采集器配套，可通過線或?qū)拵ЬW(wǎng)進(jìn)行通信，對網(wǎng)絡(luò)中的每臺流量計的
歷史數(shù)據(jù)及參數(shù)進(jìn)行讀取與設(shè)置，同時通信管理軟件可實現(xiàn)完善的管理功能。
3.7 防爆標(biāo)志：ExdIIBT4;ExiaIICT4
3.8 防護(hù)等級：IP65
3.9 壓力損失
流量計實際壓力損失計算公式如下：
P P ? ? ?
205 . 1
1
?
???????(1)
壓力損失曲線
- 6 -
式中：
Δ P 1 ——流量計實際壓力損失（KPa）；
ρ ——被測介質(zhì)密度（kg/m
3 ）
Δ P ——介質(zhì)為干空氣時流量計的壓力損失(KPa),其特性曲線見下圖
3.10 接線口：出線接口為 M20×1.5 內(nèi)螺紋。
四、選型與安裝
4.1 流量計選型
在選型過程中應(yīng)把握兩條原則；即：一要保證生產(chǎn)安全，二要保證使用精度。為此必須
落實三個選型參數(shù)，即近期和遠(yuǎn)期的zui大、zui小及常用流量(主要用于選定儀表公稱通徑)、
被測介質(zhì)的設(shè)計壓力(主要用于選定儀表的公稱壓力等級)、實際工作壓力(主要用于選定儀
表壓力傳感器的壓力等級)。
a. 當(dāng)已知被測流量為工況體積流量時，可直接按表中的流量范圍選取適配的公稱通徑；
b. 當(dāng)已知被測流量為標(biāo)況條件下的體積流量時，應(yīng)先將標(biāo)況體積流量 Q N 換算為工況體積流
量 Qv，再按技術(shù)參數(shù)表中的流量范圍選取相應(yīng)的公稱通徑；
c. 當(dāng)兩種口徑流量計均能覆蓋zui低和zui高體積流量時，在壓損允許下，應(yīng)盡量選小口徑；
d.勿使實際zui小流量 Qmin 低于所選公稱通徑流量計的流量下限；
e.流量范圍、公稱壓力有特殊要求時可協(xié)議訂貨。
流量計外形尺寸及安裝外形尺寸圖
流量計的外形尺寸如圖 3 所示，圖中未注尺寸列于表 1 中，流量計采用法蘭連接方式，
法蘭尺寸執(zhí)行 GB/T9112～9113-2000 標(biāo)準(zhǔn)。
表 3 單位：mm
公稱通徑
Inside
Nominal
Diameter
DN(mm)
公稱壓力
Nominal
Pressure
(MPa)
外形尺寸
Outside Measurement（mm）
表體材質(zhì)
Material of Outer Part
重量
Weight
(kg)
表體長度
Length of Outer
Part A
高度
Height H
不銹鋼
Stainless
steel
鋁合金
Alumin
um
alloy
20
1.6/2.5/4.0 160 360 √ √ 6
6.3/10/16 160 365 √ 8
25
1.6/2.5/4.0 180 367 √ √ 7
6.3/10/16 180 378 √ 10
32
1.6/2.5/4.0 200 383 √ √ 9
6.3/10/16 200 402 √ 12
40
1.6/2.5/4.0 200 383 √ √ 9
6.3/10/16 200 402 √ 12
50
1.6/2.5/4.0 230 403 √ 11
6.3/10/16 230 421 √ 14
80
1.6 330 438 √ √ 11
2.5/4.0 330 438 √ 18
6.3/10/16 330 446 √ 21
- 9 -
100
1.6 410 468 √ √ 14
2.5/4.0 410 475 √ 18
6.3/10/16 410 483 √ 33
150
1.6 585 542 √ √ 21
2.5/4.0 585 549 √ 52
6.3/10/16 585 572 √ 72
200
1.6 700 618 √ √ 41
2.5 700 626 √ 117
4.0 700 634 √ 127
4.4 流量計安裝
4.4.1 流量計的安裝
? 流量計安裝時，嚴(yán)禁在其進(jìn)出口法蘭處直接進(jìn)行電焊，以免燒壞流量計內(nèi)部零件。
? 對于新安裝或檢修后的管道務(wù)必進(jìn)行清掃，去除管道中的雜物后方能安裝流量計。
? 流量計應(yīng)安裝在便于維修、無強(qiáng)電磁場干擾、無強(qiáng)烈機(jī)械振動以及熱輻射影響的場所；
? 流量計不宜用在流量頻繁中斷和有強(qiáng)烈脈動流或壓力脈動的場合；
? 流量計室外安裝時，上部應(yīng)有遮蓋物，以防雨水浸入和烈日曝曬影響流量計使用
壽命；
? 流量計可任意角度安裝，流體的流向應(yīng)與流量計上標(biāo)識的流向一致；
? 在管道施工中，應(yīng)考慮安裝伸縮管或波紋管，以免對流量計造成嚴(yán)重的拉伸或斷裂；
? 流量計應(yīng)與管道同軸安裝，并防止密封片和黃油進(jìn)入管道內(nèi)腔；
? 采用外電源時，流量計必須有可靠接地，不得與強(qiáng)電系統(tǒng)共用地線，在管道安裝或檢
修時，不得把電焊系統(tǒng)的地線與流量計搭接。
? 為了不影響流體正常輸送和便于維護(hù)，要求按圖 4 所示安裝旁通管道，并保證前
≥3DN、后≥1DN 的直管段；
