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聯(lián)系我們 一般情況，油田等特種生產單位的現(xiàn)場工況比較苛刻，如* / 極低溫度、超高壓、流量范圍寬等。尤其是壓力，在熱注采油、洗井、壓裂等工藝中，zui高的壓力達 64Mpa 以上，常規(guī)流量儀表往往難以適應其惡劣環(huán)境，無法達到計量要求；由此派生的其他諸多計量儀表，由于存在諸多不確定因素，也不能滿足現(xiàn)場的計量要求。
以角式渦街為例，雖然角式渦街的機械強度能夠滿足現(xiàn)場的壓力要求，但由于渦街的測量原理，其抗震性能較差，熱注等工藝過程中產生機械振動時，會導致在無流體經過情況下渦街的無規(guī)則計量效應，不利于計量。
1、新型旋進旋渦流量計
經過多年的現(xiàn)場經驗總結和技術沉淀，結合行業(yè)相關技術力量，現(xiàn)成功開發(fā)出一種適應此類高壓工況、低壓損、寬量程的新型旋進旋渦流量計，樣機經檢測*符合相關技術要求?，F(xiàn)就該新型產品相關的技術參數(shù)，做如下簡介：
1）主要機械結構
① 殼體：304 不銹鋼材料，低壓壓鑄工藝，壁厚按照公稱壓力計算，適用于高壓工況。
② 起旋器：采用直葉片結構，線切割，芯棒按照數(shù)學模型的角度割槽，精密焊接組裝。
③ 壓電晶體外殼：不銹鋼材料，配置加法蘭盤，密封安裝，滿足高壓密封要求。
④ 內部腔體：標準旋進旋渦文丘里管，相切部分圓滑角過度，zui大限度避免介質流動過程中的銳角影響，減小壓損。
2）主要電子結構
① 壓電晶體：使用兩對壓電晶體封裝技術，呈前后位置組裝，以采集不同強度的震動信號。同時，將兩個傳感器的信號分別前置放大，一路提取流量上限信號，另一路提取流量下限信號，流量范圍經過放大整形后，送入主板處理，兩路信號選通，由單片機模糊控制選擇。
② 主板：主板部分除具備常規(guī)積算儀功能外，另加入流量范圍選通電路，選通點可以根據(jù)需要進行設置，由單片機發(fā)出切換指令。大流量切換到大流量傳感器，前置放大信號端接入；小流量則切換到小流量傳感器，前置放大信號端接入，根據(jù)不同的流量切換不同的流量傳感器和前置放大器，從而使對應的電路部分有效工作。
③ 前置放大器：設計雙路前置放大器，一個大流量，一個小流量，根據(jù)流量的大小調整放大倍數(shù)，使其工作在狀態(tài)，隨時向主板提供穩(wěn)定的流量信號。每個前置放大器都具備雙路 180°相位差信號放大功能，可以有效的提取差模信號，濾掉共模信號。
3）工作原理
旋進旋渦流量計是根據(jù)旋渦進動定理設計一種流量計，具有量程范圍寬、無可動部件、不容易腐蝕、計量準確性高、安裝便捷、安裝直管段沒有很高要求等優(yōu)點，適用于石油、化工、天然氣等多種氣體的流量測量。傳統(tǒng)旋進旋渦流量計在應用中存在壓損大的難點，在大流量時，流量損失過大。因而使用受限。新型選型漩渦流量計對該氣旋器進行了優(yōu)化改進，使壓損降低，提高了流量計對工況的適應
能力。
新型旋進旋渦流量計對旋渦發(fā)生體進行了重新設計，將傳統(tǒng)的鋁合金螺旋形葉片改為直線型葉片，同時將葉片與發(fā)生體中心軸的夾角減小，減少葉片對介質的阻礙，從而降低壓損；將鋁合金葉片改為不銹鋼薄板，制成等變化曲線形狀，同時將壓電晶體傳感器設計為薄片形壓電晶體結構，進一步降低了流量計的壓力損失。
2、機械部分工作原理
旋進旋渦流量計幾個部分組成：起旋器、文丘里管、消旋器和壓電晶體傳感器，其結構原理如圖 1 所示。
旋進旋渦流量計是基于渦流進動現(xiàn)象工作的。流體流過旋進旋渦流量計，首先通過一組由固定螺旋葉片組成的旋渦發(fā)生體后被強制旋轉，使流體形成旋渦流。旋渦中心為“渦核”，是流體旋轉運轉速度很高的區(qū)域，其外圍是環(huán)流。流體流經收縮段時旋渦加速，沿流動方向渦核直徑逐漸縮小，而強度逐漸加強。此時渦核與流量計的軸線一致。當進入擴散段后，旋渦急劇減速，壓力上升，中心區(qū)域的壓
力比周圍的壓力低，于是產生局部回流。在回流的作用下，渦核偏離中心軸向在擴張段壁面做螺旋進動。并且是圍繞中心軸進行的，進動頻率與流體的流速成正比。因此，測得旋進旋渦的進動頻率，即能反映流速和體積流量的大小。
3、機械結構優(yōu)化方案
旋進旋渦流量計中起旋器是旋渦信號發(fā)生的關鍵，也是zui大的阻流件，本文針對現(xiàn)有旋進旋渦流量計壓損太大的問題給出了一種結構設計方案。以一個 DN80 氣體旋進旋渦流量計為優(yōu)化研究對象，將旋渦發(fā)生體改制成直葉片結構。原葉片與來流之間夾角為 60°，來流不是切向 ，會造成嚴重的流動分離。流動分離使得流動擾動和流動阻力增大。因此，改進方案中考慮把原來旋渦發(fā)生體葉片做成直葉片如圖 2 所示，使得入口與來流夾角減小到 30°，即流體接近切向進入，以期改善流動狀態(tài)。
4、電子積算儀部分工作原理
使用 2 對壓電晶體封裝技術，呈前后位置封裝的傳感器，插入表體內部，拾取不同強度的震動信號。分別將兩個傳感器所拾取的 180°相位差強震動信號和弱震動信號送至 2 路前置放大，因放大倍數(shù)的設計差別，一路前置放大負責提取流量上限震動比較強的信號，另一路提取流量下限震動比較弱的信號，做不同流量范圍流量信號的放大整形，送入主板的選通電路做識別處理，而兩路信號的選通，
則由單片機做模糊控制選擇。
在初始狀態(tài)下，主板的單片機默認為上限流量前置放大器工作，當有流體留過后，如果檢測的信號在上限前置放大可接受的流量范圍時，繼續(xù)由該上限前置繼續(xù)送入流量信號。從而進行流量積算功能。如果在 4s 內所檢測的流量信號不在上限前置放大的可接受范圍，那么，在 4s 后，在第 5s 的時候由單片機發(fā)出選通指令，選通電路動作，切換到下限前置放大器電路，由下線前置放大器提供小流量
前置放大信號，則單片機進行流量積算功能。反之，進行上述功能的逆工作。
在正常測量狀態(tài)下，出現(xiàn)流量范圍的變化時，也是根據(jù)此原理進行選通切換，選通切換時的計算時間可根據(jù)具體情況人為的設置時間 0s ～ 10s。選通動作時間視單片機的實際處理速度而定，本機為毫秒級。
積算儀主板部分除具備常規(guī)積算儀功能外，另加入流量選通電路，選通點可以隨意設置，由單片機發(fā)出指令，什么時候切換到什么狀態(tài)。大流量則切換到大流量傳感器前置放大信號端接入，小流量則切換到小流量傳感器前置放大信號端接入。也就是說根據(jù)不同的流量來切換不同的流量傳感器，和前置放大器，使相對應的電路部分有效。前置放大器：通過實驗數(shù)據(jù)，得出結論，每路前置放大的放大倍數(shù)以不超過 250 倍，不低于 150 倍時狀態(tài)。因流量范圍的問題，壓電晶體所拾取的信號模擬量幅值差別很大，zui低 0.7mv zui高 40mv。如此寬范圍的輸入信號使前置放大器的放大值出現(xiàn)局限，往往會有自激、干擾等非正常情況發(fā)生，嚴重的會燒毀芯片。所以，設計 2 個雙路前置放大器：一個大流量，一個小流量；根據(jù)流量的大小，調整放大倍數(shù)，使其工作在狀態(tài)，隨時向主板提供穩(wěn)定的流量信號。每個前置放大器都具備雙路 180°相位差信號放大功能，可以有效的提取差模信號，濾掉共模信號。
此設計不但有效的剔除了各種干擾，還提高了量程比。
主要技術參數(shù)：
1）電源：電池供電 DC3.6V 外供電 DC9-30V
2）量程比：1：30
3）公稱壓力：6.4Mpa ～ 64Mpa
4）除以上功能外還具備常規(guī)旋進旋渦的全部技術參數(shù)。
5、市場前景分析
對油田等特種用戶而言，由于現(xiàn)場工況相對惡劣，好多產品不能勝任。本產品重點針對此類特種工況而進行了深入優(yōu)化設計，完夠滿足特種用戶的使用要求，給特種用戶的測量帶來了極大方便。據(jù)不*調查，僅國內油田的使用量每年不會低于 10 萬臺，如果量產，經濟效益相當可觀。
