新型节能流量计

2024-09-18

新型节能流量计（精选8篇）

新型节能流量计篇1

国际组织对2007~2030年间的世界能源基础设施投资额做出了展望, 累计投资大约为26.0万亿美元。到2030年为止, 预计单是保持目前能源供需将占世界能源注资的大半资金, 而且, 到那时全球各地的能源基础设施都将需要更新换代。长远来看, 从能源行业的投资力度来说, 石油石化行业和能源行业板块的应用将有很大空间。同样的, 作为传统流量计的延伸, 节能流量计在石油石化行业也将迎来新的发展机遇。在行业应用上, 节能流量计广泛应用于石油石化、环保、纺织、冶炼、开矿、给水、医疗、食品、制糖、酿造等行业。

1 V锥形流量计

相较于常规的差压式仪表, V锥形流量计作为新的差压式流量计, 具备绝对优势。因此, 从V锥形流量计产生之日开始, 迅速在流量测量领域占领了一席之地。V锥形流量计的节流方式是边壁逐步收缩的方式, 克服了传统节能流量计的不足, 是差压式流量计的颠覆性产品。V锥形流量计的工作原理与传统差压式流量计相同, 遵循封闭管道中的能量守恒定理以及流动连续性定理[1]。

V锥形流量计具备自清洁、自保护的功能, 它的直管长度很短, 这可以避免积污和堵塞, 以此保持长期的可靠性和功能稳定性。V锥形流量计的锥形后端有高频低幅的小噪声, 因此具有较低的测量下限, 而且, 它的永久压损远远小于孔板流量计。伴随着这些优点, V锥流量计被广泛应用于石油石化、化工、电力等能源行业中。

2 威力巴均速管流量计

威力巴均速管流量计带有子弹头形状的探头, 它的探头能够精确测量压力分布。低压取压孔位于探头后两头、流质分离点前面, 可以能够稳定的差压信号。威力巴均速管流量计的内部结构一体化, 这可以防止信号渗透, 增强结构的强度, 并长期维持较高的准确度。探头前部表面的粗糙处理可以有效降低流体表面张力, 提高流质速度较低时的测量精确度。由于涡街力的效果, 尘土、沙等杂质在通常情况下将聚集于流量计的后半部分, 很快就能将探头的低压取压孔堵死[2]。

威力巴均速管流量计采用了非收缩节流措施, 压损比孔板流量计降低了至少95%, 因此, 威力巴均速管流量计是一种高效、节能的流量计。例如, 在镇海炼化7万t/a硫磺回收的改造中, 采用了威力巴均速管流量计, 每年每台可以节约13 000元。

由于威力巴均速管流量计的子弹型探头使用了非收缩的节能结构, 具有强大的节能效果, 威力巴均速管流量计测量精度高、量程比大, 可测量各种液体、气体在内的多种流质, 在石油石化领域, 可用于测量石油、天然气等。

3 楔形流量计

以孔板和喷嘴为主的节流差压流量计存在一个不可忽视的缺陷, 即压损过大。随着低压损节能流量计受到越来越多的重视, 楔式流量计的出现吸引了测量领域从业人员的注意。

3.1 楔形流量计的特点

楔式装置与差压变送器组成了楔形流量计。测量时, 流质通过流量计, 流质体积的变化将产生压差, 然后差压变送器把得到的差压转换成电信号。然后, 将测量介质的压力、温度输入计算机, 自动进行修正测量结果, 给出瞬时流量以及累计流量。楔形流量计按照其基本结构, 可分为一体型与分离型。一体型楔形流量计是将节流楔形装置与差压变送器制作成一体, 而分离型楔形流量计将节流楔形装置与差压变送器分开。

楔形流量计的结构特点具备其他节能流量计没有的优点:

1) 较多杂质的流体也能容易地通过, 且不容易淤积、黏附, 增加了测量精确度, 增加了使用时间, 适合范围广, 能够满足石油、天然气等能源的测量。

2) 孔板入口磨损相对较小, 延长了仪表修检周期, 提高了测量精度。

3) 因为楔形块的导流效果的存在, 其流动性高于孔板, 楔形流量计的差压小于孔板的差压, 因此楔形块的节流效果较低, 尤其合适测量黏度较高流质。

4) 楔形流量计的量程比宽, 一般能够达到10∶1, 且测量精度高。

5) 楔形流量计压损小, 它的内角通常为60°~90°, 夹角越大, 则静压越小, 产生的压损越小。楔形孔板的结构比较特殊, 呈现具备导流效果的倒三角, 被测量流质流动时能使流线圆滑过渡, 因此, 楔形块产生的压损比孔板要小。

6) 楔形流量计具备自清洁的优点, 当被测量流质中含有污物或固体时, 由于楔形孔板有圆缺孔板的特质, 流动线路将经过各个角落, 将从楔形孔板底下经过, 而不会淤积在楔形孔板四周, 这就是楔形孔板的自清洗效果。

7) 楔形流量计适合测量雷诺数较低的流质。标准孔板、文丘里管等不适合在低雷诺数下进行测量, 在雷诺数超过4000时, 标准孔板的流量系数一般会趋于稳定, 在低雷诺数时, 其流量系数会随雷诺数的变化而变化。如果雷诺数不超过1800, 将会打破流量与差压间的平方根关系, 很大程度上将会影响测量的精确度。而楔形孔板的具有线性的流量系数, 其特点是喷口的入口曲线流畅、无滞流区, 受雷诺数影响程度低。如果雷诺数小于500, 则流量计的精确性和流量系数的变化都不大, 如果雷诺数处于400~10 000, 测量误差将不超过3%。

8) 楔形流量计安装非常便利, 安装时, 将流量计两端用法兰与工艺管道相接就可以了, 与此同时, 楔形流量计需要的日常维护量小, 运行成本低, 使用寿命长[3]。

楔形流量计也存在缺点, 由于没有得到标准化, 楔形流量计属于非标准节能流量计。楔形流量计的设计、研发、制造、安装等全都由企业自己确定, 导致了楔形流量计的参数无法标准化。虽然楔形流量计缺乏标准化, 但是从工业现场的应用中可知, 非标准化的流量计还是能够暂时满足测量需求的。从长远来说, 随着节能楔形流量计的不断发展与在各个行业的广泛应用, 标准化是其必经之路。

3.2 楔形流量计的应用

实践证明, 楔形流量计在石油石化领域的应用中的, 具备较高的可靠性与稳定性, 测量精确度较高, 结构简单, 安装便利, 维护量小, 能够顺利测量各种流质, 普及度逐年增加。但是, 相对于孔板流量计, 由于楔形流量计的造价较高, 且缺乏标准化, 在设计、研发、制造、安装等方面, 楔形流量计缺少应有的参考与规范。现如今, 楔形流量计和孔板流量计各自有一定的应用优势, 但是, 随着楔形流量计标准化的实现, 楔形流量计将成为代差压式流量计的发展方向。总而言之, 对于一些测量要求不十分严格的工业现场, 楔形流量计十分适合, 可以带来巨大的节能效益以及经济效益, 在石油石化行业有着巨大的发展应用空间[4]。

4 结束语

节能是一项长期国策, 节能需要石油石化行业不放过任何一个细节, 不仅工艺、设备要做到节能, 仪表节能也是节能的一个重要方面。

在石油石化行业中, 不仅工艺、设备是节能的重要部分, 流量计也同样不可忽视, 是实现节能的一个重要方面。

参考文献

[1]孙延祚.“V”型内锥式流量计[J].天然气工业, 2009 (3) :24-26.

[2]林国强.威力巴流量计的应用[J].冶金标准化与质量, 2013 (6) :13-14.

[3]孙明权, 穆立新.楔式流量计及其应用[J].自动化仪表, 2010 (10) :25-27.

[4]葛军德.做好油品出厂计量防止经济效益流失[J].工业计量, 2009 (S1) :26-28.

新型节能流量计篇2

如今，节能环保是当代环境保护首当其冲的措施，诚然，节能环保产品也受到了广泛的关注，很可惜，人们关心越大，失望也越大，结果，人们对新型节能环保产品持淡然态度。这一次，人们应该感到高兴了，因为，经过考察，市场上新出了一种产品，名叫能量源，它作为一种新型节能环保产品，它的功能，无比强大，它很好的诠释了节能环保产品的内容。让我们来看看能量源的具体功能吧，能量源是能量科技第一品牌，能量源·整水机的使命就是把长寿村水引到身旁。能量源·整水机系列产品是建立在世界卫生组织“健康水理论”基础上研制出来的最高科技产品。能量整水是净水、活水、整水完整统一、缺一不可的健康水。能量整水是新型节能环保产品，它让老百姓喝上健康、有营养、小分子团的水，能量源·整水机是目前市场上独一无二的功能最全，档次最高，性价比最优的前沿科技领航的功能水设备，是现代都市人享受高品质生活首选的健康产品，新型节能环保产品就具有这些独领风骚的特性。

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沃鑫能够在新型节能环保产品中独领风骚，靠的是信誉，靠的是强大的功能，新型节能环保产品有能量源，定能为社会做出杰出的贡献。

新型靶式流量计的研究篇3

1 工作原理与结构

1.1 新式靶式流量计工作原理

在测量管 (仪表表体) 中心同轴与传感器刚性连接的受力元件 (靶板) , 当被测介质以一定的速度 (m/s) 流动时, 其自身会产生相对应的动能, 该动能直接作用于受力元件 (靶板) 上, 由于受力元件与传感器刚性连接, 传感器也就直接受到由流体动量而产生的作用力F, 它与流速V, 介质密度ρ和靶板受力面积A之间关系式如下:

F为靶板上受的力, N;CD为阻力系数;ρ为流体密度, Kg/m3;V为流体流速, m/s;A为靶板受力面积, m2;经推导与换算, 得流量计算如下:

Qm、Q v为分别为质量流量和体积流量, Kg/h, m3/h;α为流量系数;D为测量管内径, mm;β为直径比, β=d/D;d为靶板直径, mm;其余符号同上。

靶板受力经传感器转换成电信号, 经前置放大, A/D转换及计算机处理后, 可得到相应的瞬时流量和总量。

1.2 新式靶式流量计结构

主要由测量管 (壳体) 、受力元件、感应元件 (力传感器、压力传感器、温度传感器) 、过渡部件 (根据温度、压力而增减) 、积算显示和输出部分, 其结构如图1。

2 主要的优缺点

2.1 感测件为无可动部件, 结构牢靠简单

2.2 应用范围和适应性广泛

可适用不同性质的介质、液态或气态、高温 (可达450℃) 或低温 (-196℃) 、高压 (可达42MPa) 、高粘度等等均可测量;有多种连接方式, 可以管道法兰式、管道螺纹式、夹装式、插入式、在线拆装式等等, 口径范围大 (Φ15～Φ2000mm) 安装和维护方便;有不同方式的通讯输出功能, 可现场读数, 也可远传输出, 有电流、电压或脉冲输出、485或哈特协议等, 可以说它与应用广泛的孔板流量计有同样的适应范围, 所以当前靶式流量计被广泛采用。

2.3 计量准确, 精度高

总量测量可达0.2%, 测量范围宽, 最大测量范围可达1∶30, 可解决困难的流量测量问题。因为靶式流量计的受力元件是悬臂梁结构, 若受力不均衡它很容易产生“共振现象”, 计量误差将是正常计量工作的几倍到上百倍不等, 误差大多随共振频率增大而增大。若共振频率大, 流量又大, 只需几分钟就可把流量计的传感器或靶杆折断;不适合测量含颗粒纤维浆的流体, 若靶板上堆积过多的纤维, 容易阻塞工艺管道, 影响正常生产。

3 选用需要考虑的要点

3.1 确切了解被测流体的实际参数

包括流体名称 (组分) , 流露范围 (最大、最小及正常流量) , 流体工作压力、温度, 工作状态下的密度、粘度, 安装处管道内径及允许的压力损失等。

3.2 进行辅助计算

被测介质在测量管中的流速确定, 一般规范为根据:

液体V平均=5m/s;气体V平均=30m/s;蒸汽V平均=50m/s。

以上介质流速为状态流速, 一般条件下将介质的平均状态流速作为被测介质通过流量计的最大流速。

3.3 流量计测量精确度与流量测量范围度的选择

精确度是流量计在一定流量范围内测量误差百分数。范围度是流量计在一确定精确度条件下的测量范围。同一公称口径的流量计可适用于很宽的测量范围, 但如果在要求精确度的条件下, 其测量范围就受到相应的限制, 即最大被测流量与最小被测流量间的范围受到限制, 总之一精确度条件下对应一相应的测量范围度。为此, 只有在一一对应的前提下, 才能保证流量计测量的精确性。

3.4 流量计接液材质的选择

根据流体 (组分) 的不同, 选用相对应的材料, 遇到腐蚀性大的流体 (组分) , 流量计内部要进行防腐处理;根据流量计所处的环境, 注意其防爆等级和防护级别。

4 标定的方法及安装使用注意事项

4.1 关于新型靶式流量计的检定

每台流量计在出厂时均经过检定, 方法有二种:一是检定台的实流检定;二是砝码挂重法, 即干式检定。采用实流检定所采用的介质可能与厂家的水或空气不同, 或许是用柴油、机油等介质, 其密度差异的换算问题, 可按生产厂家的流量计使用说明书所提供的换算公司进行换算。采用干式检定, 其方法和计算公式可按生产厂家的流量计使用说明书所说明的进行, 然后对照生产厂家所提供的检定报告中的砝码挂重的相应数据。

4.2 关于新型靶式流量计的安装

对于新完工的工艺管道, 应先进行初步吹扫后再安装流量计。

4.3 新型靶式流量计的使用注意事项

流体流动前, 应先关闭流量计下游阀门, 打开上游阀门, 让流体进入流量计管段。然后缓慢打开流量计下游阀门, 同时关闭旁通阀门, 使流体缓慢增加, 切忌突然打开阀门冲击靶板损害仪表。流量计长期运行后, 清除靶板、测量管的积垢后, 应重新标定。

5 结语

总之, 没有一种流量计对各种流体及流动情况都能适应的, 每种流量计都有它特有的优缺点。因此, 应在对各种测量方式和仪表特性作全面比较的基础上选择适于生产要求的, 既安生可靠又经济耐用的最佳型式, 希望新型靶式流量计在现代控制技术基础上越做越完善。

摘要：本文介绍了新型靶式流量计的概述、工作原理与结构、主要的优缺点、选用需要考虑的要点、标定的方法及安装使用注意事项等, 使我们对靶式流量计有新的认识, 便于更好选用和使用。

新型内外管差压流量计特性研究篇4

关键词：内外管差压流量计,特性,湿气

0 前言

随着社会经济不断发展, 我国社会各领域对能源需求量日渐增加, 能源开采逐渐受到了越来越多的关注。特别是石油开采, 在油井实时产量作为一项基础性工作, 测量装置必不可少, 基于此减少测量装置造成的能源浪费, 降低生产成本, 逐渐成为全社会关注的焦点问题。因此为了推进能源开采科学化、规划化发展, 落实好节能工作显得尤为必要。而流量计作为一项基础设备, 在石油开采工作中发挥着十分重要的作用。

1 新型内外管差压流量计装置概述

本文主要介绍的设备基本结构, 前后两个直管段, 其中设备两侧为外管, 节流装置为四个取压孔, 与直管段相邻。节流段是由两个直管段与中间梯形管段构成, 取压孔作为流量管段支撑, 一般位于设备的最中间位置。

在使用过程中, 该设备在不改变流体横截面积条件下能够达到节流的目标。通过设备的4 个取压孔得到差压质量后, 然后通过对内外管差压流量计的四个取压孔进行取值, 最终获得到具体的流量值, 以此来为实践工作提供科学依据和参考, 达到事半功倍的准确测量目。

2 新型内外管差压流量计特性分析

2.1 新型流量计与内锥流量计比较

为了了解设备在流量测量方面的特性, 笔者选择了内锥流量计进行对比。由于本装置取压方式具有独特性, 本章选择第1 路差压信号作为压降, 并后者进行对比。在实验中, 我们将模拟内锥设备进行模拟, 将其设置在与新型设备同样的条件下, 求解计算出流量情况。值得说明的一点是, 由于内锥压降就是节流件前后的差压信号, 因此为了保证管道压力能够恢复到最初状态, 我们将内锥的压力损失确定为节流件前后2D的差压信号。表1 为二者在不同速度下的压损对比。

就上表数据来看, 随着 β 的增加, 在同等速度情况下, 二者在压损、压降及压损比三个方面都存在不同程度的下降, 但是对比能够发现, 新型设备小于内锥设备变化较小。简单来说, 新型设备稳定性较强, 且在相同情况下, 新型设备压降比内锥设备变化要小, 如当节流比在0.4、速度为1.5 时, 前者压降为9688Pa, 后者为48321Pa。, 同时压力损失也明显更小, 进而内锥设备的25%, 充分证明了在同等耗能情况下, 新型设备能够节省更多测量成本, 可见新型设备在测量方面具有较强的有效性。

2.2 精度与量程比

为了对新型设备的测量精度、量程比等进行标定, 笔者对设备进行油、气水三相流模拟标定实验, 主要采取质量法、容积法。根据相关标准规定, 对实验数据进行相应处理, 标定出了内外管差压流量计在不同雷诺数下的流出系数。为了拓展本设备的测量范围, 主要围绕着2.101~21.741m3/h范围内的试验数据进行分析, 我们能够发现二者之间存在一定差别。

综合实验结果来看, 新型设备与内锥设备相比, 能够发现误差曲线较为平缓, 且峰值处于较低水平, 说明了误差较小。同时, 在实验中, 我们发现新型设备曲线几乎集合重合, 可见设备预测虚高值在预期范围, 能够符合实践工作的节能减排需求, 一般误差在5% 以内, 具有稳定性特点[3]。同时为了检验出流出系统, 提高流量值准确性和真实性, 笔者还结合了两组实验数据进行验证, 得到了该误差更小, 在1% 之内, 满足差压式流量计流量测量的精度需求。在工业生产中, 可以将设备测出数据作为参考依据, 为后续生产工作提供支持, 真正意义上实现节能减排的目标, 提高资源利用效率, 创造更多效益。

3 结论

根据上文所述, 本文通过对两个设备进行模拟实验, 结合实验数据进行分析, 最终确定了节流比 β=0.6 为新型设备的最佳尺寸, 同时为了验证方针结果的可靠性和真实性, 笔者对各类数据进行了比对后发现, 方针结果无论是信度, 还是效度都符合要求。

将内锥设备作为参照设备, 对比结果表明, 新型设备在多个方面都具有较为突出的特性, 其中新设备对流体产生的扰动较小, 压损比减小, 差压信号具有较强的稳定性。针对工业领域而言, 压力损失耗能仅为内锥设备的25%, 能够在很大程度上节约更多成本, 为工业生产带来更多经济收益。同时为了深入了解设备特性, 笔者又进行了很多标定实验, 从实验结果中我们发现, 设备量程比10:1, 测量精度较高, 与设备技术要求相契合, 充分证明了设备在工业生产领域具有较强的适用性。

参考文献

[1]李小亭, 王小杰, 卢庆华等.新型内外管差压流量计特性研究[J].仪器仪表学报, 2012, (10) :2371-2379.

[2]方立德, 张万岭, 庞丽丽.新型内外管差压流量计湿气测量模型研究[J].传感技术学报, 2013, (08) :1173-1177.

泵-缸复合结构新型动态流量计篇5

动态流量的测量对于评价伺服阀、比例阀等液压元件以及液压控制系统的动态特性测试非常重要。由于油液流动状态的复杂性,以及流量计自身运动部件惯性的影响,市场上的多数流量计都不能直接用于动态流量的测量。

液压系统中流量计主要有三种类型:压差/压力式流量计、转子式流量计、无载液压缸流量计。在通过压差/压力进行动态流量测量方面,文献[1,2]提出了通过文丘里管或多孔孔板结构两端压力,同时结合液压管路动态模型来确定管路瞬时流量的计算方法。华南理工大学交通学院也开发了一种智能化差压式双向流量计。通过电磁式位移传感器可以测出阀芯位移,再采用单片机来进行信号处理以解决流量与位移的非线性问题,也能进行一定的动态流量测量。此外,文献[3,4]提出了基于软测量技术的虚拟动态流量计模型,在流量测量中引入软测量技术,以层流流量计的基本结构为基础建立动态层流流量模型。文献[5,6]针对动态流量软测量中算法效率低及容易陷入局部极小的问题,结合遗传算法与BP算法各自的优势,提出了一种测量动态流量适应性更强的协同遗传BP算法。压差式流量计响应快,但动态模型难以建立,且存在流量频率越高、压差振荡幅度越大的问题,因此,测量的精度一般不高。

在通过转子流量计进行动态流量测量方面,王松等[7]提出了涡轮流量计的动态流量测量方法,先求出涡轮流量计的动态数学模型,然后通过时域特性和频域特性分析出响应时间常数较长、频带较窄的问题,应用零极点相消原理对其进行动态补偿[7]。文献[8,9]基于传统齿轮流量计设计了行星齿轮流量计,并推导出行星齿轮内啮合和外啮合变位系数的计算方法,据此进行结构合理化设计,通过进一步降低流量脉动来实现高压动态流量的测量。这种流量计的改进方法虽然在一定程度上提高了自身的动态性能,但没有从根本上解决流量计主要计量元件惯性大、响应慢的问题,因而适用的频宽范围有局限性。

目前在电液伺服阀动态特性实验中广泛应用的是无载液压缸,其动态特性好、泄漏小、精度高,通过测试液压缸活塞速度即可得到流量信号。但由于无载缸的行程限制,不能用于有偏置的动态流量连续测量,即便是扫频法测量伺服阀频率特性,也需对伺服阀增加位置控制信号使无载缸平衡位置归零。本文设计了一种泵-缸复合结构的新型动态流量计,建立了泵-缸复合结构流量计机电液联合仿真模型,并进行了测试过程仿真。

1 流量计结构设计

流量计工作原理如图1所示。无载缸与计量泵并联连接,无载液压缸部分动态性能好,负责高频流量成分的测量;计量泵部分可连续往复计量,负责低频稳态流量的计量。计量泵用伺服电机驱动,通过对计量泵的角速度控制,使无载缸的平衡位置归零。利用速度传感器采集活塞速度信号及电机转速信号,传入计量模块进行数学运算得出被测流量值并实时显示,被测流量计算公式为

式中,v为无载缸速度;A为无载缸作用面积;n为计量泵转速;V为计量泵排量。

流量计的整体结构设计如图2所示。无载伺服缸与计量泵采用板式集成的方法连接在一起,通过阀板中钻出的孔道使计量泵的进出油口与无载缸顶面开出的连接油孔互通。计量泵与伺服电机间采用插入式连接结构,电机轴的另一端安装旋转编码器,对泵的角位移及角速度进行测量。无载缸采用双出杆设计,两杆端部分别安装速度传感器和位置传感器。在无载缸缸体上预设测试油腔及连接孔,用于连接阀类液压元件或管路进行动态性能测试。

1.旋转编码器2.电机3.过渡板4、15.连接工作腔5、10.测试工作腔6.速度传感器7、11.油缸工作腔8.油管9.密封塞12.位移传感器13.测试阀板连接孔14.无载缸16.过渡阀板17.计量泵

2 流量计控制系统设计

流量计控制系统原理如图3所示,连接在无载缸活塞杆上的位置传感器检测无载缸活塞位移,经平均化滤波处理后送入无载缸位置控制器。活塞位置的设定值为零,意味着活塞位置在流量作用下偏离腔体中位时,流量计系统将不断调整电机转速,通过改变流经计量泵的流量,使活塞能始终围绕中位的小范围内运动。

信号处理模块对指定时间段T内的活塞位移信号进行处理,公式如下:

式中,i为第i个时间段内位移平均值,i=N,N-1,N-2;为第N个时间段内信号处理输出;a、b、c为不同时间段加权系数。

经此处理,在进行动态流量测量,尤其是伺服阀等阀类液压元件动态性能测试时,可以避免时刻改变电机转速,提高计量泵转速控制的稳定性。

3 复合流量计机电液联合仿真建模

利用AMESim构建流量计机液系统仿真模型,如图4所示。主要参数设定如下:齿轮计量泵排量为4.75mL/r,额定转速为1500r/min,根据功率及转速要求,采用伺服电机驱动。计量泵及电机总的转动惯量为1.03×10-2kg·m2,无载缸活塞直径为50mm,质量为0.5kg,活塞杆直径为20mm。

利用MATLAB中Simulink设计控制部分,并将AMESim流量计机液系统仿真模型以C函数模块嵌入其中构建机电液联合仿真模型,如图5所示。

信号处理模块中指定时间段T取0.1s,即每过0.1s重新进行一次平均化滤波处理,加权系数a为0.5,b为0.35,c为0.15;流量计量模块主要按照式(1)对采集到的活塞位移及计量泵转速信息进行运算处理,得到被测流量大小;PID中三个参数分别为kP=0.85,kI=1.2,kD=0.03。

4 复合流量计测试过程仿真

利用Simulink信号源模拟输入的被测流量曲线如图6所示,包含10 Hz的正弦分量和低频变化分量。图7所示为无载液压缸的活塞位移曲线,图中活塞的实际位移曲线存在着周期性波动,均值处理曲线为经过均值滤波处理后的曲线,作为无载缸位置反馈信号送入计量泵转速控制器,提高了控制稳定性。

图8、图9所示分别为无载缸活塞运动速度曲线和计量泵的电机转速曲线。

当被测流量稳态部分不变时,活塞在正弦形式波动的动态部分作用下其运动速度形式也为同频率下的正弦运动,并可一直保持在腔体中位附近往复运动,在此阶段,活塞位移的平均值在指定时间段内为零,因而电机转速将无需时刻调整,电机保持在相应转速上。当稳态部分发生变化时,活塞平均位移指定时间段内不为零,电机转速发生变化。由于计量泵对活塞位置的调节作用,活塞在偏离中位较大距离后依然可以重新回到中位附近运动,不会出现顶缸现象。

泵、缸测试流量曲线如图10所示。图10表明无论被测测量如何变化,计量泵主要进行被测流量稳态部分的测量,而无载缸则进行被测流量动态部分的测量。实现了流量计系统的设计要求。最终得到的测试流量曲线如图11所示。比较图6、图11可以看出,测得流量曲线与被测流量曲线的变化情况基本一致,流量计具有较好的动态特性。当稳态部分处于稳定阶段时,测量精度较高;当稳态部分处于变化阶段时,由于计量泵惯性的作用,测量流量的精度会受到影响。当稳态部分由变化阶段再次进入稳定阶段时,测得流量值经过短暂调整依然可恢复较高测量精度,所需调整时间同样与计量泵惯性有关。

5 结论

(1)本文设计了一种泵-缸复合结构的新型动态流量计,采用板式集成方式,体积小,结构紧凑。

(2)建立了泵-缸复合结构流量计机电液联合仿真模型,并进行了测试过程仿真。

(3)仿真结果表明,泵-缸复合结构流量计具有较高动态性能,能够对任意复杂流量进行连续测量。尤其适用于对偏置高频动态流量的测试,既可应用于电液伺服阀的动特性测试[10],也可应用于比例流量阀等液压元件的动态性能测试,具有良好的应用前景。

参考文献

[1]Singh V K,Tharakan T J.Numerical Simulations for Multi-hole Orifice Flow Meter[J].Flow Measurement&Instrumentation,2015,45:375-383.

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新型节能流量计篇6

1 大庆油田天然气计量方式现状

天然气的计量在我国以体积计量为主, 目前大庆油田天然气计量主要有三种方式:孔板流量计计量、涡轮流量计计量和超声流量计计量。其中孔板流量计结构简单, 维修方便, 性能稳定, 已成为天然气计量的主要方式。据大庆油田天然气分公司统计, 大庆油田的天然气计量80%左右是孔板差压式流量计计量。随着科技发展, 现孔板流量计计量多引入孔板流量计计算机系统, 对天然气的压力、温度以及差压进行自动采集, 对天然气瞬时量和累计量进行自动计算。自动化程度的提高一方面有利于天然气的生产和传输过程的控制, 另一方面则由于压力、温度、压差等信号在传输过程中产生了一定量的信号衰减, 对测量或计量结果产生影响, 影响天然气生产控制和天然气流量的统计。

2 孔板流量计计算机系统的基本原理

孔板流量计计算机系统因生产厂家众多, 名称和外表各不相同, 但原理相同:用温度变送器、压力变送器、压差变送器将现场的温度、压力、压差转化为输出统一的4~20 m A的信号。其中, 4 m A值对应温度 (压力、压差) 的变化范围最小值, 而20 m A值对应温度 (压力、压差) 的变化范围最大值, 成比例线性关系, 从而可以将测量的电流值转化成对应的温度 (压力、压差) 值。孔板流量计计算机系统将采集到的压力、温度、压差和其他相关值引入相关计算从而得出天然气流量。

3 孔板流量计计算机系统的测试方法

天然气在计量过程中准确度非常重要, 不仅瞬量计算要准确, 而且累计量也必须准确。累计量计算准确的前提是瞬量计算必须准确。针对孔板流量计计算机系统的基本原理, 采用相应的两种测试方法, 即瞬时量测试和累积量测试。瞬时量测试就是将标准信号源连接到相对应的信号输入端子, 选取零点、常用工作点、最大值三个试验点, 给定标准信号, 记录标准信号值和瞬时量显示值, 根据标准信号值、仪表量程、工况修正等信息计算瞬时量的理论值。模拟信号每个测试点的误差按如下公式计算:

式中:

Esi——每个测试点的误差;

si——该测试点瞬时量显示值;

sbi——该测试点瞬时量的理论值;

smax——仪表量程上限对应的理论最大值。

在累积量测试时, 将标准信号源连接到相对应

的信号输入端子, 选取常用工况状态作为试验点, 给定主测量量和温压补偿量的标准信号, 记录T时间 (T≥30 min) 累积值。针对标准信号值, 通过应用Labview语言编写的标准软件进行数据处理。该软件根据GB/T 21466—2008《用标准孔板流量计测试天然气流量》、GB/T 17747.1—2011《天然气压缩因子的计算第1部分:导论和指南》、GB/T17747.2—2011《天然气压缩因子的计算第2部分:用摩尔组成进行计算》等相关标准提供的参数计算方法对天然气流量进行精确计算。通常固定参数作为常数一次性写入并计算, 不需修改, 如需要在测量前也可进行修改, 然后根据固定参数计算出导出参数。数据循环采集, 测得数据带入标准公式计算出天然气流量的瞬时量和累积量。同时, 根据累积量计算数学模型、温压补偿量等信息按照相关标准计算累积量的理论值。测试点的累积量误差按照如下公式计算:

式中:

EL——测试点的累积量基本误差;

L——该测试点T时间累积量显示值;

Lb——该测试点T时间累积量的理论值。

4 计算机系统测试的实际应用

根据以上测试方法, 对大庆油田天然气分公司下属单位进行相关测试, 在测试中发现某些孔板流量计计算机系统存在偏差较大, 天然气计量有争议。如天然气某单位, 孔板流量计计算机系统显示的天然气来气量同上游单位存在偏差, 经实地测量, 发现系统显示的瞬时量、累计量都和标准存在误差, 测试数据见表1。

根据测算, 其每年少计量的天然气量约为18.1×104m3, 经过数据调整后, 天然气加工能耗明显降低。

5 结语

新型节能流量计篇7

我国几乎家家户户都在使用煤气, 是一个使用煤气的大国, 从节能降耗的角度出发, 设计合理而且便于广大人民群众使用的煤气流量计量仪表是至关重要的, 因此在新时代的发展过程中, 本着节能降耗的理念, 人们对于煤气流量计量仪表也在进行研究与改良。本文通过从煤气流量计量仪表的传统检测方法、改良方法及提高价值三方面入手, 进而分析煤气流量计量仪表的发展历程, 最终达到为国家节能降耗的目的。

1 传统煤气流量计量仪表的检测方法

流量计算量在石化生产过程控制和计量核算中具有重要地位, 特别是注重能源节约、以提高经济效益为核心的今天, 对流量计量的要求更为严格。选择合格的流量计量仪表在企业运行、维护和成本控制中占有重要的地位, 其经济效益显著。

1.1 传统煤气流量计量仪表中存在的问题

转型过渡期, 煤气成为人们生活中必不可少的东西。在这个前提下, 煤气流量计量仪表成为了一个关键的因素, 它的不断研发, 既能与人们日常生活紧密相连, 还与制造商的利益有着密切的联系, 又能响应国家号召———节约能源减少消耗。

传统煤气流量计量仪表在使用上难免会存在一些问题, 同时在节能降耗方面也存在缺陷。主要问题如下: (1) 该设备在某些情况下容易导致气体不流通, 因为对仪表生产标准的不一, 导致了其质量在生产过程中存在某些问题, 进而在使用中一些分子没有被完全过滤, 长时间的使用让仪表工作效率大大降低, 仪表也就失去了其使用价值。传统煤气流量计量仪表在以后的维修环节中, 因其堵塞物太多也不便清理。这也就导致了较多的污染物排放, 不能达到节能降耗; (2) 煤气流量计量仪表因长时间使用, 致使数据不精准。因为使用煤气的用户较多, 且都主要集中在固定的时间段内, 所以对流过的煤气数据检测难免会产生误差, 进而影响公司的利益; (3) 煤气流量计量仪表设计的缺陷。在设计之初因为考虑因素较少, 所以导致难以满足现在的需求, 这样的缺陷同样使煤气流通效率降低, 其节能降耗效率降低, 不能满足社会的需求。

1.2 煤气流量计量仪表的测量方法

基于节能降耗理念, 设计者们设计了多种检测方法, 为了方便煤气公司检测用户的使用情况及便于收费, 但大多数采用了压强法及流量监控法进行测量, 原理是提取流入或是流出的量进行计算。但是在实际操作中存在很多的问题, 比如在仪表内部设计线管道, 为了读取更精确的数值, 但是随着使用次数的不断增加, 因为杂物不断产生, 会导致管道流通不顺畅, 进而影响数值的精准度, 更为严重的是不能正常的运转, 从公司的角度上来说会影响收益, 从使用者的角度来讲会影响家庭正常的生活, 而且不能够实现节能降耗。所以为了解决这些问题, 制造者们开始进行改良, 主要从杂物不断流入的角度出发, 制作出非一次性可清洗的过滤网, 这些过滤网在数据精准度下降的时候, 就可以拆卸下来进行清洗, 然后循环利用, 这种方法有效解决了原来存在的问题, 既能够满足社会的需求, 又能响应国家节能降耗的口号。

2 新型检测仪表的诞生

通过分析传统煤气流量计量仪表中存在的问题及煤气流量计量仪表的测量方法, 设计者以节能降耗为理念, 对传统煤气流量计量仪表进行了改造, 诞生了几种新型检测仪表, 具体如下:

2.1 过滤网式煤气流量计量仪表

在传统的计算仪表中, 还存在仪表数据不能根据气流的大小的变化而变化。同时, 设计者们以节能降耗为理念, 在此之上进行了改良。过滤网测量法也将这个问题得到有效的解决, 该方法通过检测在单位时间内通过网的流量, 进而得出精准的数据, 也就是说不管通过仪表内部流量的多少, 都能准确地将其数据反映在仪表盘上。在家庭生活中, 一个煤气灶往往有多个灶台, 也就是说要增加分管道, 也可以在支管出增加过滤网, 达到单个控制的效果, 这种方法有效解决了传统煤气流量计量仪表中存在的问题。这种方法听起来非常的简单实用, 但是在构造期间, 需要大量的人力物力, 并且这种煤气流量计量仪表需要的空间也很大, 这样缺陷的存在, 使得该煤气流量计量仪表在现实生活中操作起来就变得很不方便, 如果经常更换就会产生很大的费用。再加上压力的不断改变对其影响也是不可忽视的, 所以煤气公司还想有更方便的仪表拖入使用, 在这种需求之下煤气流量计量仪表得到进一步的改良 (图1) 。

2.2 涡街测量煤气流量计量仪表

与第一次改良的仪表相比, 这种新一代的仪表具有高效、耐磨、精准度高、直观等优点, 并且能够节能降耗, 同样可以适应不同的煤气管道, 使环境有了明显的改善, 所以被广泛的使用。但是在新环境下也会遇到一些问题, 如下:

2.2.1 管道通畅问题

用涡街方法进行测量也有了很长的一段历史。从最初使用情况来看, 其使用原理是通过不断变化的微小振幅, 进而影响其压力大小的变化, 再通过零件的敏感性传到仪表盘中, 但是这种固定频率的振幅, 也会致使其中的杂物向某一方向聚集, 有效地减小了环境污染, 也会在某种程度上使煤气流通不顺畅, 并且处理起来也很麻烦。最终给这种煤气流量计量仪表的使用范围给予了限定, 其适合在一些纯度比较高、污染物相对较少的煤气管道中使用。在检测方法基础之上进行改良, 制造出结构设计合理, 被人们认可的元件。在煤气管道的内部增加一个区域, 使检测部位与煤气流通管道相分离, 这样不会接触到管道中的杂物, 也不会使管道出现堵塞, 并且响应了节能降耗的口号, 在被越来越多的家庭使用。

2.2.2 对煤气的要求较高

在之前的基础之上, 要求煤气的流速相对平稳, 不会产生太大的压强差, 使其表征粘性影响的相似准数较高 (例Re>5500) , 煤气的流速要达到一定的要求, 目的是让测量出来的数据精准度高, 如果管道相对较粗一些的话, 大多数的情况下要求其流速不能小于7.1m/s。但科学研究结果表明, 其内部流速的最大浮动范围在8.1m/s-11.9m/s之间, 但是在日常生活中, 在使用不是相对密集时期, 其流动速度不再增大, 可以降至0.6m/s, 这一数据与之前要求看起来相差甚远。所以, 想要解决以上所以问题, 就要通过不断地设计与改良, 创造出一个内部结构精细、外部监管系统标准的煤气流量计量仪表至关重要, 如果能够实现这一要求, 在很大程度上解决了多边问题。

2.2.3 振动频率的改良

煤气流量计量仪表在实际应用中, 其管道连接处难免会产生波动, 使用时间较长之后其震动频率就会加大, 影响测量数据的准确性, 虽然新型涡街技术能够减缓震动频率, 但是还是不能从根本上解决震动对信号发出及接受的影响, 也就是说其测量的结果会存在误差。

2.3 热式气体煤气流量计量仪表

热式气体煤气流量计量仪表是根据相对应的仪器进行改造的, 该方法采用了节能降耗技术, 经过数以万次的实验研究表明, 该种方法克服了种种环境, 使其测量的数据精准度更高, 安全性及内部构造从根本上得到了极大的改良, 让采用这种方式的煤气流量计量仪表广泛应用在现实生活中, 既方便了使用者, 又方便了煤气公司。

热式气体煤气流量计量仪表的原理是在原有基础之上在内部加入了温度检测软件, 工作的时候利用之间产生的热量进行检测。在仪表内部分别镶嵌了长短不一的零件, 这两个零件分工明确, 相对较长的一个叫做转换零件, 较短的一个叫做测温零件, 这两个零件的制作原材料及标准都相同, 都是用固定的模板刻出来的且长短不一的探头。在管道中, 因为两个零件所处的位置不同且长短不同, 所以他们两个的作用大相径庭, 二者相互配合, 从而检测出的结果精准度高。

这种新型煤气流量计量仪表可以自动地进行调控, 可以通过内部特有的构造使零件的温度更高一些, 改变电路的电流进而控制其温度, 是两者产生一个温度差, 让温度差维持在一个稳定的范围之内, 这是整个系统就处于相对稳定的状态, 其中相互的热能变化公式为:

在某种固定的条件下, 公式中部分数值可以看做为一个常熟, 也就是说流量和某时间段内释放出来的热量存在函数关系。在有关的科学研究中, 根据公式H=I2R (T) 可知, 在恒温的情况下, 其内的阻值也是固定不变的, 所以在精准度很高的煤气流量计量仪表中, 其流动速度不再增大, 可以降至0.06m/s。

3 新型煤气流量计量仪表的价值

3.1 过滤网式煤气流量计量仪表价值

过滤网式仪表研制的成功, 首次突破了传统检测方式。可以使检测仪表能够得到可循环利用的效果, 与前一种方式相比, 过滤网式煤气流量计量仪表可减少了对其成本的投入。同时在功能上使得精准度与前者相比数据更加准确, 在当时的社会下, 过滤网式煤气流量计量仪表有着很高的利用价值, 体现了节能降耗的作用, 也被广大人民群众所接受。

3.2 涡街测量煤气流量计量仪表价值

涡街测量方法的诞生, 借鉴了节能降耗的技术, 在很长一段时间内都采用了这种方法。作为当时新型仪表具有高效、耐磨、精准度高等优点, 涡街测量煤气流量计量仪表能适应高气压、低温度等多种多样的环境, 其改良也经历了很长的时间, 所以在当时涡街测量煤气流量计量是公司最常用的检测方式。

3.3 热式气体煤气流量计量仪表价值

作为现在仍然流行的一种测量方法, 有以下几方面的优点:

(1) 其内部组成简单, 外形设计更具有特点, 并且从根本上解决了气体流通不畅的问题及节能降耗的问题。其内部零件更为容易清洗, 方便、简洁并被人们认可, 具有很高的现实使用价值。在定期维修的过程中, 工作者操作简单, 且成本较小, 对每一方都有很大的好处。

(2) 使用的范围较广。因为这种测量方法可以准确地测量出不同环境下的准确数值, 而且其煤气的流速可以调控, 所以应用范围比较广。与之前过滤网及涡街检测方法相比, 热式气体煤气流量计量操作系统相对简单, 在保护与维修方面的程序不繁琐, 可有效解决人力物资资源, 有很高的实用价值。

(3) 测量出来的数据更为精确。在认定标准中, 热式气体煤气流量计量仪表的准确度达到了最高级别, 让燃气公司的利益在一定程度上有了很大的保障。

4 结语

本文通过对液体流量的设备检测和气体流量的设备检测进行分析, 探究出节能降耗的煤气流量计量仪表的选型, 为了更好地进行节能减耗, 不断地对煤气检测方法进行改进。最终设计出既符合当今时代社会具体要求的产品, 又能响应国家提出的节能口号。

摘要：煤气流量计量仪表在使用煤气的家庭中有着很大的作用, 它起到检测并节约能源的作用, 可以有效地减少污染物的排放。中国作为全球煤气使用量最大的国家, 对传统煤气流量计量仪表的改造成为了主要研究方向。经过改造的新型检测仪表一方面能准确的检测出相关数据, 并且在原理上得到很大程度的改良;另一方面为国家节能降耗做出了巨大的贡献。

关键词：传统检测方法,新型煤气流量计量仪表,节能降耗

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新型档板测气流量计研制篇8

测气是油井管理中极重要的工作之一, 只有掌握了准确的气量和气油比, 才能正确地分析和判断油井地下变化情况, 掌握油田、油井的注采等关系, 更好地管理油井。目前, 差压式流量计是在试油工程中使用历史最悠久、技术较成熟的测气流量计。其结构简单、牢固, 易于复制, 性能稳定可靠, 使用寿命长, 价格也便宜。尤其是标准节流式差压流量计无须实流校准, 只要按照相关标准设计、制造、安装和使用就能得到足够的测量精确度。

2 新型档板测气流量计结构说明

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:将孔板置于一个可以上下移动且持续保证密封的密闭容器中;密闭容器是整体精铸的长方形通体内腔结构体;容器上端安装升降丝杠装置;容器两侧用螺栓连接实现工作和密封的平面板。

1上主体;2档板;3密封套;4“0”型盘根;5基座;6定位环;7下主体;

8密封垫;9丝堵;10丝杠;11密封圈;12螺栓;13主体;14密封接头;15单向推力轴承;16锁紧帽;17轴承座;18手轮;19矩形平键;20螺母。

具体实施方式

本实用新型的上主体1丝扣部分是2 7/8油管螺纹, 与两相分离器气出口直通火把的中间直管段相连, 下主体7丝扣部分也是27/8油管螺纹, 与火把直管段相连。图中所示工作位置为档板2下行至下止点, 档板2是端面硬密封形式夹持在密封套3中;密封套3密封配合于基座5内径, 基座5两端端面装有“0”型盘根4分别与上主体1平面和下主体7平面密封配合。根据上流气体压力选择相应孔径的档板, 通过上主体1的压力表读数、温度表读数和下主体7的压力表读数输入计算表格, 获得油井产气量数据。当需要更换不同孔径的档板时旋转手轮18, 丝杠10随手轮18旋转直线提升基座5带着档板2上行至上止点。此时“0”型盘根4密封了丝堵9, 缓慢旋开丝堵9用专用工具取出密封套3, 更换相应孔径的档板2, 装入基座5后, 同理下行至下止点完成一次测气和更换档板的全部过程。流量计主体结构采用精密铸造工艺完成, 由主体、上主体和下主体三部分组成。采用铸造工艺的优点是比较经济的毛坯成形方法, 对于形状复杂的零件更能显示出它的经济性。流量计外形尺寸为330*198*470, 总重量约65Kg。

3 档板流量计计算公式

(1) 当气体达到临界状态时, 即在P2≤0.546P1时, 其公式为

Q=1860d2 (P1+P2) / (rg ZT) 1/2

式中:Q—气体流量, m3/d;d—孔板直径, m m;T—上流温度, K;P1—上流压力, MPa;P2—下流压力, MPa;rg—天然气的相对密度;Z—在P1、T条件下的天然气偏差系数, 当P1小于0.8MPa (绝对) 时, 可取Z=1。

(2) 当气体达到临界状态时, 即在P2>0.546P1时, 其公式为

Q=3.1 2 d 2/ (P 1+P 2) × (0.546P1+0.45P2) /rg ZT

(3) 螺栓强度计算主体内腔单面承压面积 (257*121-3.14/4*62*62=280.7946cm2)

上游通径气体压力值设定最大为5MPa

作用在承压面的压力为 (5*10*280.7946=14040Kgf)

单根M14螺栓的保证载荷为3560Kgf。密封结构单面紧固螺栓为14根M14螺栓, 共可承载 (14*3560=49840Kgf﹥14040Kgf)

(4) 档板流量计安装注意事项

通过孔板的气流必须达到临界流速 (即等于生声速P2≤0.546P1) ;