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一、概述

石油流量計(jì)是以流體動(dòng)量矩原理為基礎(chǔ)的流量計(jì)量?jī)x表。有些科技文獻(xiàn)又將其劃分為速度式儀表，因?yàn)樵谝欢ǖ牧髁糠秶鷥?nèi)，石油流量計(jì)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度與流體的流速成比例關(guān)系。

石油流量計(jì)使用中的主要特點(diǎn)：體積??；重量輕；準(zhǔn)確度高(有的石油流量計(jì)可以當(dāng)作計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)儀表)；反應(yīng)時(shí)間快(有些可達(dá)到毫秒級(jí))；量程比寬(一般為10∶1)；壓力損失?。贿m用工作流體溫度高；輸出為脈沖信號(hào)，故不易受到干擾；可以長(zhǎng)距離傳輸，便于各種參數(shù)處理。當(dāng)它與多功能、多參數(shù)的顯示儀表(以下簡(jiǎn)稱儀表)組合使用時(shí)，可以同時(shí)對(duì)累積流量、瞬時(shí)流量或流體溫度、內(nèi)部壓力等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量及分析、調(diào)節(jié)。

ABGY系列智能一體化石油流量計(jì)是采用先進(jìn)的超低功耗單片微機(jī)技術(shù)研制的渦輪流量傳感器與顯示積算一體化的新型智能儀表，采用雙排液晶現(xiàn)場(chǎng)顯示，具有機(jī)構(gòu)緊湊、讀數(shù)直觀清晰、可靠性高、不受外界電源干擾、抗雷擊、成本低等明顯優(yōu)點(diǎn)。儀表具備儀表系數(shù)三點(diǎn)修正，智能補(bǔ)償儀表系數(shù)非線性，并可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)修正。高清晰液晶顯示器同時(shí)顯示瞬時(shí)流量（4位有效數(shù)字）及累積流量（8位有效數(shù)字，帶清零功能）。所有有效數(shù)據(jù)掉電后保持10年不丟。該類石油流量計(jì)均為防爆產(chǎn)品，防爆等級(jí)為：ExdIIBT6。

該類石油流量計(jì)按照供電方式、是否具備遠(yuǎn)傳信號(hào)輸出可分為ABGY-□B型和ABGY-□C型。

ABGY-□B型：供電電源采用3.2V10AH鋰電池（可連續(xù)運(yùn)行4年以上）；無信號(hào)輸出功能。

ABGY-□C型：供電電源采用24VDC外供電，輸出4-20mA標(biāo)準(zhǔn)兩線制電流信號(hào)，并可根據(jù)不同的現(xiàn)場(chǎng)需要，可增加RS485或HART通訊。

二、渦輪旋轉(zhuǎn)的基本原理

流量計(jì)主要組件包括：導(dǎo)流體組件、渦輪組件、殼體、磁電轉(zhuǎn)換器和放大機(jī)構(gòu)等。通過對(duì)流體流過管道及渦輪結(jié)構(gòu)的分析，我們可以得出，當(dāng)流體沿管道的軸線方向流動(dòng)而沖擊渦輪葉片時(shí)，便有與流量Q、密度φ和流速V的乘積成比例的力作用于葉片上，推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)。

如圖所示，由于渦輪對(duì)流體是作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，如果渦輪旋轉(zhuǎn)的圓周速度V＝w·r與軸線平行的流速與葉片的夾角為θ，流通面積為A，則介質(zhì)流速V＝Q/A，則推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)的力矩M可用下式表示：

式中：K1——與流量計(jì)結(jié)構(gòu)尺寸、流體質(zhì)量、狀態(tài)有關(guān)的參數(shù)；r——平均半徑，常取葉片寬度1/2到中心的距離。

由(2)式可知，力矩M除與流量Q有關(guān)外，與流體介質(zhì)密度ρ、流動(dòng)狀態(tài)與流向等多個(gè)因素有關(guān)。

在渦輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，除推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩M外，還同時(shí)存在阻礙渦輪旋轉(zhuǎn)的阻力矩，其中包括：介質(zhì)粘度對(duì)渦輪摩擦引起的阻力矩M1，軸承摩擦引起的阻力矩M2，磁電轉(zhuǎn)換器引起的磁電反應(yīng)阻力矩M3。根據(jù)動(dòng)量矩守恒原理，渦輪的運(yùn)動(dòng)方程式可以用以下函數(shù)關(guān)系式表示：

Jdω/dt＝M－M1－M2－M3(3)

式中：J——渦輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；dω/dt——渦輪的角加速度。

由(3)式可知，當(dāng)dω/dt為零時(shí)，渦輪以角速度ω作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)流量發(fā)生變化時(shí)，dω/dt≠0，渦輪將作加速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過一段時(shí)間后，隨著流量的穩(wěn)定，

渦輪又會(huì)達(dá)到新的力矩平衡狀態(tài)，即dω/dt又等于零值。就是說，渦輪將以另一新的角速度勻速旋轉(zhuǎn)，以適應(yīng)新的流量，并出現(xiàn)了新的穩(wěn)定狀態(tài)。

通過分析和計(jì)算可知，在dω/dt＝0時(shí)，渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)角速度ω與體積流量Q有如下式的近似關(guān)系：

ω＝ξQ－ξa

式中：a——與流量計(jì)結(jié)構(gòu)參數(shù)、流體介質(zhì)、流動(dòng)狀態(tài)有關(guān)的系數(shù)；ξ——流量計(jì)轉(zhuǎn)換系數(shù)，當(dāng)介質(zhì)流量大于某一數(shù)值時(shí)，在一段區(qū)間內(nèi)可以近似看作為一常

數(shù)，有時(shí)也稱為儀表常數(shù)。

儀表常數(shù)ξ是流量計(jì)重要的特性參數(shù)，由于流量計(jì)是通過磁電轉(zhuǎn)換器將角速度ω轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的脈沖數(shù)，因而我們可以把ξ看成是單位體積流量Q通過流量計(jì)時(shí)，轉(zhuǎn)換器輸出的脈沖數(shù)(脈沖數(shù)/升)，故也稱為流量系數(shù)。流量計(jì)作為產(chǎn)品出廠時(shí)，生產(chǎn)單位則是測(cè)取測(cè)量范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)換系數(shù)平均值作為儀表常數(shù)，因而可以認(rèn)為流體總量V與脈沖數(shù)N的關(guān)系，如(5)式所示：

V＝N/ξ

三、、產(chǎn)品特點(diǎn)

1.高精確度，一般可達(dá)±1%R、±0.5%R，高精度型可達(dá)±0.2%R；

2.重復(fù)性好，短期重復(fù)性可達(dá)0.05%~0.2%,正是由于具有良好的重復(fù)性，如經(jīng)常校準(zhǔn)或在線校準(zhǔn)可得到*的精確度，在貿(mào)易結(jié)算中是優(yōu)先選用的流量計(jì)；

3.具備儀表系數(shù)三點(diǎn)修正，智能補(bǔ)償儀表系數(shù)非線性，并可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)修正

4.所有有效數(shù)據(jù)掉電后保持10年不丟；

5.范圍度寬，中大口徑可達(dá)1:20，小口徑為1:10；

6.結(jié)構(gòu)緊湊輕巧，安裝維護(hù)方便，流通能力大；

7.適用高壓測(cè)量，儀表表體上不必開孔，易制成高壓型儀表；

8.型傳感器類型多，可根據(jù)用戶特殊需要設(shè)計(jì)為各類型傳感器，例如低溫型、雙向型、井下型、混砂型等；

9.可制成插入型，適用于大口徑測(cè)量，壓力損失小，價(jià)格低，可不斷流取出，安裝維護(hù)方便。

四、基本參數(shù)與技術(shù)性能

1.技術(shù)性能：表1

2.測(cè)量范圍及工作壓力：表2

五、儀表選型

注：DN15～DN40常規(guī)為螺紋連接，如希望采用法蘭連接，請(qǐng)?jiān)?ldquo;公稱通徑”后加“（FL）”

例如，選用一臺(tái)法蘭連接式防爆型石油流量計(jì)測(cè)量水，需要現(xiàn)場(chǎng)顯示并遠(yuǎn)傳4-20mA信號(hào)，管道為DN40，要求精度0.5級(jí)，304不銹鋼材質(zhì)，儀表耐壓16MPa測(cè)量范圍為標(biāo)準(zhǔn)量程，其產(chǎn)品型號(hào)應(yīng)為：ABGY-40(FL)C/05/S/S/E/H16