天然气流量计 www.abg58.com/abg188-Products-7459921
一、天然气流量计概述
①技术特点
1.无可动件,结构简单、牢固,寿命长.
2.测量范围宽.在测量范围内,仪表常数的精确不受介质温度、压力、粘度、密度的影响，所以,仪表适应的介质种类多.
3.压力损失小。
适合于测量中高流速范围的液体、气体及蒸汽。
不适于在低流速范围内使用，不适于高粘度液体。
②天然气流量计包括以下不同功能产品
1.现场显示天然气流量计
2.天然气流量传感器
3.两线制天然气流量计
4.插入式大口径天然气流量计/传感器
5.智能流量显示仪、热量显示仪
③天然气流量计各功能产品构成如下
1.DN15～DN250为管道夹装系列.
2.DN300以上为插入式天然气流量计(系列)。
3.现场显示天然气流量计.有电池供电、12V外供电和12V外供电带累计量脉冲输出三种.（不带温压补偿)
4.天然气流量传感器与智能流量显示仪配套组成天然气流量计.同时配套压力变送器和温度变送器,可对介质进行温度压力补偿,与热量显示仪配套,还可以进行热量计量.
5.两线制天然气流量计,输出4～20mA电流信号。
须配套具有24V直流馈电的仪表,然后电流信号串联进入仪表(或计算机、记录仪等)的电流信号输入端.
二、天然气流量计测量原理
①力矩分析
作用在涡轮上的力矩有:
a.流体流过涡轮时对叶片产生的转动力矩Tr，它是主动力矩。
b.涡轮轴与轴承之间摩擦产生的机械摩擦力矩Trm 。
c.流体流经涡轮时对涡轮产生的流动阻力力矩Trf。
d.电磁转换器对涡轮产生的电磁阻力力矩Tre。
因此，涡轮的旋转角速度。
可表示为:
式中，J是涡轮的转动惯量。
一般情况下，电磁阻力力矩Tre很小。
涡轮以恒定的旋车转角速度旋转，因此，旋转角速度w对时间的微分为零。
即有:
O=Tr-Trm-Trf
如图所示，旋翼的导流片与轴线之间夹角为θ，流体的入口和出口流速为u1和u2。
它们与圆周方向的夹角分别是α1和α2。
流体对旋翼作用产生的旋转力是圆周方向的。
根据动量原理，其圆周方向的力fr等于单位质量流体量在圆周方向的动量变化，即:
fr=gvρ(u1cosα1-u1cosα2)
式中，qv和ρ是流体的体积流量和密度。
因入口和出口圆周运动速度相等，有:ur1=ur2=ur=wr。
流体离开叶片的相对速度与圆周运动方向夹角等于叶片倾角θ，因此，有:β2 =90°-θ。
因流体流速的轴向分量没有变化，有:u1=u2sinα2
经化简，得：fr=qvρ(u1tanθ-wr)。
因此，主推力力矩为：Tr=frr=rqvρ(u1tanθ-wr)
考虑u1-qv/A。
A是流通截面积。
则有：
用仪表系数K表示，即：
式中，z是涡轮叶片数;f是涡轮产生的脉冲率。
根据上述，有下列结论:
a.当与Tr比较，Trm,和Trf可忽略时，即可近似认为它们的值为零，这时，天然气流量计的体积流量qv与涡轮产生的脉冲频率了成正比。
叶片数Z增加，则K增加，同样脉冲频率下流体体积流量减小，换言之，同样体积流量时的脉冲数增加。
倾角θ增加，则K增加，同样脉冲频率下流体体积流量减小，换言之，同样体积流量时的脉冲数增加。
叶片半径r减小或流通截面积A减小，则K增加，同样体积流量时的脉冲数增加。
考虑实际应用时，涡轮需要先克服静摩擦力矩后才能转动，因此，Trm不为零.仍假设流体阻力力矩Trf忽略。
则刚开始旋转时的流量称为始动流量，这时，输出脉冲频率仍为零，即有：
因此，始动流量qvmin为：
始动流量与涡轮轴与轴承之间摩擦产生的机械摩擦力矩Trm有关，该力矩大则始动流量也大。
倾角θ增加，从上式可知，一方面它使始动流量减小;另一方面，它增加了机械摩擦力矩，使始动流量增大。
因此，倾角θ有一个优化值。
叶片半径r增大或流通截面积A减小，可减小始动流量。
但也对仪表系数K有影响。
流体密度大，则始动流量小。
因此，当流体温度变化引起其密度变化时，始动流量变化。
当流体流量大于始动流量后，流体主推力力矩主要克服流体阻力力矩，可忽略动摩擦力矩。
因此，可根据流体流动状态进行分析。
层流流动。
流体层流流动的阻力力矩可表示为流体体积流量的线性函数:Trf=C2μqv
式中，C1是阻力系数;μ是流体黏度。
紊流流动。
流体紊流流动的阻力力矩可表示为流体体积流量的二次方函数:Trf=C2ρqv
式中，C2是阻力系数。
ρ是流体密度。
仪表系数K。
根据上述，绘制如图所示仪表系数与流体流量之间的关系曲线。
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