對(duì)于天然氣生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)，如何進(jìn)行天然氣流量的精確測(cè)量是關(guān)系到企業(yè)部門經(jīng)濟(jì)分析、降低運(yùn)行成本的重要因素。直接影響到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，倍受供需雙方關(guān)注。隨著能源供求關(guān)系的日益緊張，人們都越來(lái)越關(guān)心并尋求一種精度高，適應(yīng)性強(qiáng)的流量計(jì)來(lái)測(cè)量天然氣流量，以維護(hù)企業(yè)的利益。本文則是從氣體渦輪流量計(jì)的原理和工作特性出發(fā)，解析了在選型、安裝、使用中應(yīng)該注意的問(wèn)題.并從實(shí)際應(yīng)用中與旋進(jìn)旋渦流量計(jì)的對(duì)比計(jì)量，分析了氣體渦輪流量計(jì)用于流量波動(dòng)較大的場(chǎng)合的適應(yīng)性，以及應(yīng)注意的問(wèn)題.
　　因?yàn)榫哂兄貜?fù)性好、量程比寬、精度高等特點(diǎn)，氣體渦輪流量計(jì)在天然氣商貿(mào)計(jì)量中占據(jù)了重要的地位。目前，正在建設(shè)中的西氣東輸工程，中小型站場(chǎng)就選用DN50一200mm渦輪流量計(jì)。自2001年起，我處也陸續(xù)引進(jìn)了10余臺(tái)不同廠家、不同規(guī)格的氣體渦輪流量計(jì)。

　一、渦輪流量計(jì)的工作特性
　　(1)工作原理
　　渦輪流量計(jì)由渦輪流量傳感器和顯示儀表組成，是利用置于流體中的葉輪感受流體平均速度，來(lái)測(cè)量流體流量的流量計(jì)。葉輪的轉(zhuǎn)速與流量成正比，通常由殼體上固定安裝的檢測(cè)裝置測(cè)得。
　　儀表系數(shù)由流量校驗(yàn)裝置得出，但要注意，測(cè)出儀表系數(shù)的校驗(yàn)條件是參考條件，如果使用時(shí)偏離此條件，系數(shù)將發(fā)生變化，變化的情況視傳感器類型，管道安裝條件和流體物性參數(shù)的情況而定。
　　(2)工作特性
　　K一qv的關(guān)系曲線稱為渦輪流量計(jì)的特性曲線。理論上，K一qv關(guān)系應(yīng)該是一條直線，但實(shí)際上由于在不同的流動(dòng)狀態(tài)下，流體產(chǎn)生阻力機(jī)理不同，效果也不同，所以使特性曲線成為曲線形狀，
　儀表系數(shù)可分為二段，即線性段和非線性段。在非線性段，特性受軸承摩擦力，流體粘性阻力影響較大。當(dāng)流量低于傳感器流量下限時(shí)，儀表系數(shù)隨著流量迅速變化。壓力損失與流量近似為平方關(guān)系。線性段約為工作段的三分之二，其特性與傳感器結(jié)構(gòu)尺寸及流體粘性有關(guān)。隨流量的變化其儀表系數(shù)K也會(huì)有一定的變化，但變化不大，通常將其變化幅度稱為流量計(jì)的測(cè)量準(zhǔn)確度。

　二、渦輪流量計(jì)的選型
　　根據(jù)渦輪流量計(jì)的工作特性，我們可以看出，保證渦輪流量計(jì)的高精度、高重復(fù)性以及使用中的良好穩(wěn)定性，正確的選型、安裝和使用是關(guān)鍵，這點(diǎn)應(yīng)特別引起重視。
　　渦輪流量計(jì)的特性易受介質(zhì)物性和流體流動(dòng)特性的影響，愈是高精確度，其影響愈敏感。例如介質(zhì)臟污、結(jié)垢使葉片及通道發(fā)生變化，流量計(jì)特性亦隨之改變;軸承磨損使特性偏移等。流體流動(dòng)特性有來(lái)流速度分布和流體脈動(dòng)等的影響，要保持儀表校驗(yàn)時(shí)的參比流動(dòng)條件，其儀表系數(shù)才保持不變，否則需進(jìn)行相應(yīng)的修正或?qū)嵭性诰€校準(zhǔn)，以獲得現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的流量計(jì)特性。

　三、氣體渦輪流量計(jì)的安裝
　　渦輪流量計(jì)應(yīng)安裝在便于維修，管道無(wú)振動(dòng)、無(wú)強(qiáng)電磁干擾與熱輻射影響的場(chǎng)所。
　　(1)直管段
　　渦輪流量計(jì)對(duì)管道內(nèi)流速分布畸變及旋轉(zhuǎn)流是敏感的，進(jìn)人傳感器應(yīng)為充分發(fā)展管流，因此要根據(jù)傳感器上游側(cè)阻流件類型配備必要的直管段或整流器。若上游側(cè)阻流件情況不明確，一般推薦上游直管段長(zhǎng)度不小于20 D，下游直管段長(zhǎng)度不小于5D，如安裝空間不能滿足上述要求，可在阻流件與傳感器之間安裝整流器。
　　(2)屏蔽
　　變送器的電源線采用金屬屏蔽線，接地要良好可靠。電源為直流24V, 650Ω阻抗。
　　(3)防護(hù)措施
　　變送器安裝在室外時(shí)，應(yīng)有避陽(yáng)光直射和防雨淋的措施。安裝渦輪流量計(jì)時(shí)，前后管道法蘭要水平，否則管道應(yīng)力對(duì)流量計(jì)影響很大。并保證氣流方向與儀表外殼的箭頭方向一致，不得裝反。
　　(4)過(guò)濾
　　由于渦輪流量計(jì)對(duì)被測(cè)介質(zhì)的清潔度要求較高，通過(guò)安裝過(guò)濾器以適應(yīng)臟污介質(zhì)，但亦會(huì)帶來(lái)壓損增大、維護(hù)量增加等副作用。

　　四、注意事項(xiàng)
　　(1)環(huán)境條件
　　安裝地點(diǎn)應(yīng)選擇在避免管道振動(dòng)、避免強(qiáng)磁場(chǎng)及熱輻射影響的場(chǎng)所。
　　(2)安裝渦輪流量計(jì)前，管道要清掃。
　　視氣流的潔凈程度而定，定期掃線清管的工藝流程，掃線清管時(shí)所用的流體流向、流量、壓力、溫度等均應(yīng)符合渦流流量傳感器的規(guī)定，否則會(huì)引起精確度降低甚至損壞。
　　(3)投運(yùn)前行儀表系數(shù)的設(shè)定。
　　仔細(xì)檢查，確定儀表接線無(wú)誤，接地良好，方可送電。
　　(4)拆裝流量計(jì)時(shí)，對(duì)磁感應(yīng)部分不能碰撞。
　　(5)啟閉閥應(yīng)盡可能平緩。
　　嚴(yán)禁傳感器在無(wú)流體的狀態(tài)下受高速流體的沖擊，以確保其準(zhǔn)確度。

　五、氣體渦輪流量計(jì)的應(yīng)用
　　我處自2001年陸續(xù)引進(jìn)了Daniel, Elster, Ac-taris等幾種品牌的氣體渦輪流量計(jì)，作為與用戶計(jì)量交接的儀表，公稱通徑范圍DN50一DN 100。在長(zhǎng)期使用中，性能穩(wěn)定，具有較高的準(zhǔn)確度。現(xiàn)以孟家配氣站所用的Actaris TZ型渦輪流量計(jì)與TDS型旋進(jìn)旋渦流量計(jì)的比較為例進(jìn)行分析。
　　(1)對(duì)比曲線
　　我處孟家配氣站ACTARIS TZ80 6250渦輪流量計(jì)與原TDS一SOB旋進(jìn)旋渦流量計(jì)串接對(duì)比，自2003年5月12日安裝到6月30共49天，比對(duì)百分量如圖3所示。　　
　　由圖3可以看出，兩者的相對(duì)差基本上都高于2%，平均值為2.67%。兩類流量計(jì)的誤差特性曲線見(jiàn)圖4.　　
　　(2)現(xiàn)場(chǎng)情況及主要誤差因素
　　計(jì)量用戶屬性為民用氣和工業(yè)用氣，工況壓力為O.5MPa(**壓力)，此時(shí)渦輪流量計(jì)的標(biāo)況流量范圍是(100一2 000) m3/h, TDS為(50一650) m3/h。僅有民用氣時(shí)，日用氣量為3 000m3左右;當(dāng)加上工業(yè)用氣，日用氣量在13 000m3左右。這期間工業(yè)用氣為間斷用氣，因而用氣量波動(dòng)較大，低2 300m3/d，高達(dá)18 000m3/d。因此我們可以對(duì)兩者的工作點(diǎn)作一個(gè)簡(jiǎn)單的推算:
　　令工業(yè)用氣為10 000m3/d,
　　小時(shí)流量為:10 000 ÷ 24=417m3/h
　　①渦輪流量計(jì)工作點(diǎn)
　　民用氣低峰時(shí)，約為21%;
　　民用氣高峰時(shí)，約為44 % 。
　　②旋進(jìn)旋渦流量計(jì)工作點(diǎn)
　　民用氣低峰時(shí)，約為64 % ;
　　民用氣高峰時(shí)，約為135%。
　　在實(shí)際應(yīng)用中，用氣高峰和低峰時(shí)刻，渦輪流量計(jì)均處于可測(cè)流量區(qū)間，但高峰時(shí)流量已超過(guò)旋進(jìn)旋渦輪流量計(jì)的測(cè)量上限，有相當(dāng)一部分氣量未能計(jì)人，表現(xiàn)為渦輪流量計(jì)所計(jì)量要比旋進(jìn)旋渦高出許多。所以兩者的比對(duì)百分量較高，主要是由工作點(diǎn)的選取和兩儀表基本誤差造成的。

　　六、結(jié)論
　　(1)渦輪流量計(jì)量程比寬，有效測(cè)量區(qū)間大，更適合流量變化較大的場(chǎng)合;
　　(2)氣體渦輪流量計(jì)選型時(shí)應(yīng)注意長(zhǎng)期工作點(diǎn)應(yīng)高于20 % qmax;
　　(3)上游直管段應(yīng)盡可能大于20 D ,避免旋渦流對(duì)葉輪旋轉(zhuǎn)的影響;
　　(4)在使用時(shí)應(yīng)選擇外部手動(dòng)潤(rùn)滑油泵，即使兩軸承是**的潤(rùn)滑，并同傳動(dòng)機(jī)構(gòu)全密封，但氣體渦輪流量計(jì)對(duì)氣質(zhì)要求高，這樣更能保持渦輪的精度和使用壽命;
　　(5)閥門開(kāi)閉應(yīng)盡量平緩，好采用“兩段開(kāi)啟、兩段關(guān)閉”方式，防止葉輪受到流體突然沖擊而損壞;
　　(6)保持過(guò)濾器暢通，通過(guò)其入口、出口處壓力表讀數(shù)差的增大來(lái)判斷是否被雜質(zhì)堵塞，及時(shí)清除，否則堵塞嚴(yán)重會(huì)降低流量;
　　(7)氣體渦輪流量計(jì)是一種靈敏度高，重復(fù)性好，量程比寬，準(zhǔn)確度高，維護(hù)量小，具有推廣和應(yīng)用價(jià)值的流量?jī)x表。
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