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气体涡轮流量计的特点分析及应用研究

发布时间:2018/07/23 17:56 点击量:

近年来,随着各行业对成本核算、贸易往来、节约能源、自动控制等工作的重视,用户对流量测量的需求日益增多, 同时对流量计的测量精度、量程比、适用介质等技术指标提出了越来越高的要求。由于城市燃气管网遍布于整个城市,考虑 到供气安全、管道的沿程压力损失等问题,管道中的介质(液化天然气、煤制气)一般压力较低、流速不高,因此其流量测 量有固有的特殊性。基于此,本文主要气体涡轮流量计特点及应用进行研究。

随着我国天然气工业的快速发展,用于天然气计量的流 量计数量日益增多,天然气贸易计量直接涉及到贸易双方巨 大的经济利益,因此,确保流量计的计量准确度也就成为了 供需双方关注的焦点。

1.涡轮流量计的原理

涡轮流量计是一种速度式流量计,利用气体推动流量计 叶轮转动,叶轮旋转的速度与流体体积流量成正比,根据电 磁感应原理,利用磁敏传感器从同步转动的叶轮上感应出与 流体体积流量成正比的脉冲信号,经运算处理得出体积流量。 其测量精度较高,准确度等级可达到0.5级、1.0级、1.5 级;量程比宽,一般为1: 10测量范围宽;结构紧凑轻巧, 装维护方便前后直管段要求较低,可用于中、高压计量。

2.涡轮流量计的特点

涡轮流量计是一种有很多优点的流量仪表归纳起来,它 有如下特点:(1)准确度高。涡轮流量计的准确度在 (0.5-0. 1)%左右,在线性流量范围内,即使流量发生变化,

累积流量准确度也不会降低,并且在短时间内,涡轮流量计 的再现性可达0.05%。(2)量程比宽。涡轮流量计的量程比 可达8-10,在同样口径下,涡轮流量计的最大流量值大于很 多其它流量计。(3)适应性强。涡轮流量计可以做成封闭结 构,其转速信号是非接触测量,所以容易实现耐高压设计。 如果流量计的涡轮和轴承选择耐高温、热膨胀系数小的材料, 就可以在较宽的温度范围内使用。(4)数字信号输出。涡轮 流量计输出为与流量成正比的脉冲数字信号,它具有在传输 过程中准确度不降低、易于累积、易于送入计算机系统的优 点。

3.误差的产生及消除

涡轮流量计同样存在以下缺点:有可动部件,易于损坏, 关键件轴承易磨损,抗脏污能力差,对介质的干净程度要求 较高,难以长期保持校准特性,需要定期校验。造成误差的 原因有:计量表自身质量问题,设计选型不合理,安装不到 位,运行中维护保养不当等。

(1)合理选型,由于涡轮流量计涡轮惯性的存在,在 流量波动频繁的场合不宜使用,否则会降低计量精度。要比 较准确地估计用气量的峰谷值和介质的压力情况,正确确定 流量计的规格。从涡轮流量计误差特性曲线可以看出,应使 流量计的工作流量范围20%Qmax-80%Qmax (Qmax为流量计的 最大流量)。(2)气体涡轮流量计前必须安装过滤器;应保 持过滤器畅通,若发现过滤器堵塞(可凭过滤器进出压差来 判断)时,应及时对过滤器进行清洗,若未配差压计的每月 清洗一次。(3)涡轮流量计对上、下游直管段有一定要求。 对于工业测量,一般要求上游10D,下游5D的直管长度。为 消除二次流动,最好在上游端加装整流器。若上游端能保证 有10D左右的直管段,并加装整流器,可使流量计的测量准 确度达到标定时的准确度等级.尤其是表前有缩径或半开阀 门的情况。安装时,密封垫不得突入管道中,流量计与管路 轴线目测不得有明显偏差,不得产生安装应力。

4.涡轮流量计的应用

为了使检定合格的涡轮流量计在现场正常运行,需要注 意以下几方面的问题。

4.1天然气介质对涡轮流量计的影响

1)在实际使用过程中,涡轮流量计经常会出现脏污情 况,从而影响流量计叶轮的转动,如不进行处理,就会影响 流量计脉冲输出。2)表体内壁及上游直管段的表面粗糙度 变化引起流速分布的变化,从而影响流量计的准确度和稳定 性。不同厂家的涡轮流量计的传感器敏感程度各不相同。一 般来说,脏污堆积对口径小的涡轮流量计较之口径大的涡轮 流量计的影响更大。

4.2工况条件对涡轮流量计的影响

由于涡轮流量计涡轮惯性的存在,在流量波动频繁的场 合不宜使用,否则会降低计量精度。同时,要比较准确地估 计用气量的峰谷值和介质的压力情况,正确确定流量计的规 格。从涡轮流量计误差特性曲线可以看出,应使流量计的工 作流量范围在20%Qmax〜80%Qmax (Qmax为流量计的最大流 量)之间。当被测介质流量小于所选流量计的20%Qmax以下 时,介质流体在管道中流速迟缓处于层流状况,流量计的测 量线性变差,难以达到用户要求的计量精度。当介质工况流 量大于所选流量计的80%Qmax时,涡轮转速将变的很快,减 速轴承和支架的磨损会影响涡轮流量计的使用寿命。

4.3涡轮流量计在安装中的要求

1)介质流体流速分布不对称和旋涡流是影响涡轮流量 计测量精度的重要原因,要清除流速不对称和旋涡流则需要 在涡轮流量计前端有足够长的直管段。2)涡轮流量计的安 装位置不能有激烈的机械震动和强的电磁干扰。3)涡轮流 量计安装时,密封垫不得突入管道中,流量计与管路轴线目 测不得有明显偏差。不得产生安装应力。

4.4带机械读数涡轮流量计的要求

对于有机械读数带修正仪的涡轮流量计,除抄取标况体 积值之外,同时应该及时比对基表读数与修正仪上的工况流 量是否一致,两者正常情况下应该是相差不大的。

4.5流量计拆卸要求

工艺管道检修时应拆下流量计,然后用干净的布把流量 计两端包好,防止污物、铁屑等落入流量计将涡轮叶片损坏。

4.6流量计的日常检查

为保证涡轮流量计长期正常工作,应加强仪表的运行检 查,监测叶轮旋转情况,如声音异常应及时卸下检查传感器 内部零件,涡轮轴承磨损严重或叶片损坏的,必须维修更换, 并重新检定。

4.7流量计的日常维护

有润滑油或清洗液注入口的传感器,应按要求定期注入 润滑油或清洗液,保证叶轮良好运行。在无润滑油情况下长 期连续运行,势必造成致命磨损,阻尼力增加而导致运行变 慢,计量结果产生负差并且影响使用寿命。

5.结语

为保证气体涡轮流量计的现场计量性能,需要正确使用 流量计,并进一步深入研宄不同介质和压力标准装置检定涡 轮流量计的差异,以及影响涡轮流量计测量误差的关键因素, 以指导现场流量计的使用,保证流量计现场计量量值的准确

可靠。