智能渦輪流量計應用于燃氣計量領(lǐng)域中的應用分析
點(diǎn)擊次數：1931 發(fā)布時(shí)間：2021-01-13 17:50:36
氣體的測量相比較于液體的測量有著(zhù)更高的標準與要求，因為要考慮到壓力和溫度對于燃氣等氣體介質(zhì)密度的影響，要做到精確測量，要有更多的方面的因素需要照顧到。目前對于氣體精確計量的儀表種類(lèi)中，有一種智能渦輪流量計應用較為廣泛，所以在當前的燃氣計量領(lǐng)域倍受青睞，已成為主流的燃氣計量方法。由于智能渦輪流量計具有高精度、高靈活性、占地面積小、操作簡(jiǎn)單、故障率低等多種優(yōu)勢，隨著(zhù)認識程度的不斷加深，該流量計的應用逐漸延伸至油田、化工企業(yè)、城市燃氣以及大型燃氣工程當中，具有客觀(guān)的發(fā)展前景，是迄今為止最為理想的氣體介質(zhì)計量?jì)x表。
智能渦輪流量計實(shí)際上就是一種檢測封閉狀態(tài)下輸氣管道內部氣體流速與流量的裝置，表現為速度型儀表。智能渦輪流量計具有精度高、操作簡(jiǎn)便等多種顯著(zhù)特點(diǎn)，在當前的燃氣計量領(lǐng)域中的應用十分廣泛，為確保智能渦輪流量計能夠發(fā)揮出最佳的性能，還需對其實(shí)際應用進(jìn)行針對性的分析和研究。本文細致的分析了氣體渦流量計在使用過(guò)程中的基本原理，并對該流量計在燃氣計量中的實(shí)際應用進(jìn)行闡述，旨在提高智能渦輪流量計的使用水平。
一、智能渦輪流量計的工作原理
該流量計將內部渦輪安置在全封閉管道中，在管道中氣體介質(zhì)經(jīng)過(guò)流量計以后，渦輪在受到一定的動(dòng)能以后會(huì )進(jìn)行轉動(dòng)，因此渦輪轉動(dòng)的速度通過(guò)換算就可以得到管道中氣體的實(shí)際流量與流速，智能渦輪流量計內部結構如圖1所示。
1.導流裝置；2.旋轉軸承；3.氣體渦輪；4.裝置殼體；5.前端放大器；
6.總流量計算裝置；7.氣體流量顯示儀表（瞬時(shí)）
圖1 智能渦輪流量計內部結構示意圖
使渦輪葉片與其軸線(xiàn)保持一定的夾角，夾角的大小為α，將渦輪的轉速定義為n；被測氣體的流量為qv ；渦輪葉片直徑（平均值）為r0；葉柵位置的氣體流通截面面積為S0，則可得到公式：
該公式說(shuō)明，如果氣體渦輪的內部結構保持穩定，也就是夾角的大小α、渦輪葉片直徑（平均值）r0以及葉柵位置的氣體流通截面面積S0都不會(huì )發(fā)生變化，則此時(shí)該裝置的被測氣體的流量qv會(huì )與渦輪轉速n呈正比關(guān)系，換言之就是此時(shí)的渦輪轉速n就是被測氣體的實(shí)際流速，通過(guò)計算可以進(jìn)一步得出氣體的流量。
然而，上述公式的提出是在忽略一切摩擦等外界客觀(guān)影響條件下進(jìn)行的。在實(shí)際情況中，被測氣體在不斷沖擊渦輪葉皮時(shí)會(huì )產(chǎn)生一定旋轉力矩，需要克服多種力矩，包括粘滯摩擦、軸承之間的摩擦以及反作用等。由于氣體渦輪自身存在的轉動(dòng)慣量與結構方面具有相應的誤差，加之多種力矩的作用，使得實(shí)際的轉速n與流量是無(wú)法維持理想狀態(tài)下的線(xiàn)性關(guān)系的。只是在某種程度上，上述力矩可以不加以考慮，才能達到公式（1）所提出的線(xiàn)性關(guān)系。
在實(shí)際情況中使用廣泛的渦輪流量計通常都使用磁電轉換設備，以此方式將轉速情況轉化為電磁脈沖。在被測氣體經(jīng)過(guò)渦輪葉片以后，會(huì )使傳感裝置中的周期出現某種程度的變化。在固定的范圍之內，葉片的轉速會(huì )與被測氣體的流速保持正比關(guān)系，進(jìn)而生成同種類(lèi)型的脈沖信號，由流量計前端放大裝置進(jìn)行處理，然后到達單片機中的測量系統。通過(guò)復雜的計算與修正，最后得出被測氣體的實(shí)際流量瞬時(shí)值，并在顯示屏幕上顯示。
二、智能渦輪流量計在燃氣計量中的應用
（一）智能渦輪流量計是一種高精度測量?jì)x器，所以在運輸、裝卸以及存放等環(huán)節都要格外的小心，一個(gè)細小的失誤都有可能導致儀器癱瘓或者是影響到儀器測量的準確度。
（二）在實(shí)際應用之前，應徹底拆封，除去商標貼條，并使用吹起等簡(jiǎn)單的方法檢查其氣體渦輪葉片的轉動(dòng)是否流暢、靈活。
（三）在實(shí)施安裝以前，尤其是在那些新建成的輸氣線(xiàn)路中使用時(shí)，應事先對線(xiàn)路進(jìn)行徹底的清潔和打掃，除掉金屬管路安裝、連接所留下的殘渣與銹跡等，如果線(xiàn)路中存在雜質(zhì)，不僅會(huì )影響到流量測量，還有可能損壞葉片。
（四）管道清掃完成之后，需對其進(jìn)行液壓靜力實(shí)驗，在實(shí)驗結束之后，應將管道中的液體清理干凈，決不允許有任何殘留，否則會(huì )對智能渦輪流量計造成嚴重的破壞。如果該實(shí)驗環(huán)節不可省略，則應使用一個(gè)其他管段替換智能渦輪流量計，并在完成實(shí)驗以后認真檢查，確保管道中無(wú)液體殘留。
（五）智能渦輪流量計的安裝應保持水平，如果應用要求流量計需自帶潤滑系統，則在應用安裝的過(guò)程中應確保潤滑油系統的送油口向上。此外，在應用之前應檢查流量計一側的氣流方向是否為由上至下。
（六）在所有情況中，在管道氣流方向相對于智能渦輪流量計的上方，需要設置一個(gè)直管段，該管段長(cháng)度應切實(shí)小于等于2DN。此外，在管道下游與上述管段對稱(chēng)的位置同樣需要設置一個(gè)直管段或者是彎管，長(cháng)度也需小于或等于2DN。
（七）智能渦輪流量計沿管道向上設置的氣體漸縮管與漸擴管需張開(kāi)小于30°的開(kāi)口，為確保燃氣能夠順利的進(jìn)行輸送，方便日常維護，則需在該流量計安裝的輸氣管道上設置一個(gè)旁通管。
在啟動(dòng)智能渦輪流量計時(shí)，應保持相對較慢的加壓速度，如果過(guò)快的加壓將有可能損壞氣體渦輪的葉片，智能渦輪流量計啟動(dòng)的各項指標要求如表2所示。
（八）如果智能渦輪流量計的安裝管道上需要進(jìn)行焊接處理，則在焊接之前必須將智能渦輪流量計完全拆除。如果為拆除就進(jìn)行管道焊接，焊接過(guò)程產(chǎn)生的高溫將有可能使智能渦輪流量計受損，導致無(wú)法使用等嚴重后果。
（九）在應用安裝的過(guò)程中，應留意管道中燃氣的流動(dòng)方向是否與流量計外殼上標注的方向相同，如不相同應立即重新安裝，否則會(huì )使流量計渦輪葉片反轉，輕則失靈，重則損壞葉片等主要部件。
（十）燃氣輸送管道需不存在任何震動(dòng)，而且氣體中不能參雜雜質(zhì)，確保氣體的清潔性，如果燃氣中夾雜雜物，將會(huì )對渦輪造成損害。如果燃氣的運輸不能控制清潔性，則需在燃氣通過(guò)流量計之前的位置設置氣體過(guò)濾裝置。
（十一）如果智能渦輪流量計需安裝應用在室外的燃氣管道中，應結合實(shí)際條件設置對應的防風(fēng)與防雨裝置。
（十二）在一般情況下，實(shí)際使用的范圍應為最大限度的20～80%以?xún)取?strong>智能渦輪流量計在某種程度上可以進(jìn)行短時(shí)間的過(guò)載，但實(shí)際的過(guò)載量不能超過(guò)流量計最大限度的20%，過(guò)載的時(shí)間也應在0.5h以?xún)取?br /> （十三）應用時(shí)必須保證流量計的氣體出口與入口連接準確，并且每一個(gè)螺栓都應受力勻稱(chēng)，為了確保測量準確度，需保障管線(xiàn)中不含任何形式的密封件，密封件的使用需根據設計要求，尺寸類(lèi)型如表3所示。
三、本文小結
總而言之，智能渦輪流量計在我國油田領(lǐng)域中的應用越來(lái)越廣泛，然而由于該流量計的應用時(shí)間還比較短，仍有許多地方需要不斷學(xué)習和借鑒國外的先進(jìn)經(jīng)驗與技術(shù)，從而做到少走彎路推動(dòng)油田事業(yè)快速發(fā)展。
智能渦輪流量計實(shí)際上就是一種檢測封閉狀態(tài)下輸氣管道內部氣體流速與流量的裝置，表現為速度型儀表。智能渦輪流量計具有精度高、操作簡(jiǎn)便等多種顯著(zhù)特點(diǎn)，在當前的燃氣計量領(lǐng)域中的應用十分廣泛，為確保智能渦輪流量計能夠發(fā)揮出最佳的性能，還需對其實(shí)際應用進(jìn)行針對性的分析和研究。本文細致的分析了氣體渦流量計在使用過(guò)程中的基本原理，并對該流量計在燃氣計量中的實(shí)際應用進(jìn)行闡述，旨在提高智能渦輪流量計的使用水平。
一、智能渦輪流量計的工作原理
該流量計將內部渦輪安置在全封閉管道中，在管道中氣體介質(zhì)經(jīng)過(guò)流量計以后，渦輪在受到一定的動(dòng)能以后會(huì )進(jìn)行轉動(dòng)，因此渦輪轉動(dòng)的速度通過(guò)換算就可以得到管道中氣體的實(shí)際流量與流速，智能渦輪流量計內部結構如圖1所示。
1.導流裝置；2.旋轉軸承；3.氣體渦輪；4.裝置殼體；5.前端放大器；
6.總流量計算裝置；7.氣體流量顯示儀表（瞬時(shí)）
圖1 智能渦輪流量計內部結構示意圖
使渦輪葉片與其軸線(xiàn)保持一定的夾角，夾角的大小為α，將渦輪的轉速定義為n；被測氣體的流量為qv ；渦輪葉片直徑（平均值）為r0；葉柵位置的氣體流通截面面積為S0，則可得到公式：
該公式說(shuō)明，如果氣體渦輪的內部結構保持穩定，也就是夾角的大小α、渦輪葉片直徑（平均值）r0以及葉柵位置的氣體流通截面面積S0都不會(huì )發(fā)生變化，則此時(shí)該裝置的被測氣體的流量qv會(huì )與渦輪轉速n呈正比關(guān)系，換言之就是此時(shí)的渦輪轉速n就是被測氣體的實(shí)際流速，通過(guò)計算可以進(jìn)一步得出氣體的流量。
然而，上述公式的提出是在忽略一切摩擦等外界客觀(guān)影響條件下進(jìn)行的。在實(shí)際情況中，被測氣體在不斷沖擊渦輪葉皮時(shí)會(huì )產(chǎn)生一定旋轉力矩，需要克服多種力矩，包括粘滯摩擦、軸承之間的摩擦以及反作用等。由于氣體渦輪自身存在的轉動(dòng)慣量與結構方面具有相應的誤差，加之多種力矩的作用，使得實(shí)際的轉速n與流量是無(wú)法維持理想狀態(tài)下的線(xiàn)性關(guān)系的。只是在某種程度上，上述力矩可以不加以考慮，才能達到公式（1）所提出的線(xiàn)性關(guān)系。
在實(shí)際情況中使用廣泛的渦輪流量計通常都使用磁電轉換設備，以此方式將轉速情況轉化為電磁脈沖。在被測氣體經(jīng)過(guò)渦輪葉片以后，會(huì )使傳感裝置中的周期出現某種程度的變化。在固定的范圍之內，葉片的轉速會(huì )與被測氣體的流速保持正比關(guān)系，進(jìn)而生成同種類(lèi)型的脈沖信號，由流量計前端放大裝置進(jìn)行處理，然后到達單片機中的測量系統。通過(guò)復雜的計算與修正，最后得出被測氣體的實(shí)際流量瞬時(shí)值，并在顯示屏幕上顯示。
二、智能渦輪流量計在燃氣計量中的應用
（一）智能渦輪流量計是一種高精度測量?jì)x器，所以在運輸、裝卸以及存放等環(huán)節都要格外的小心，一個(gè)細小的失誤都有可能導致儀器癱瘓或者是影響到儀器測量的準確度。
（二）在實(shí)際應用之前，應徹底拆封，除去商標貼條，并使用吹起等簡(jiǎn)單的方法檢查其氣體渦輪葉片的轉動(dòng)是否流暢、靈活。
（三）在實(shí)施安裝以前，尤其是在那些新建成的輸氣線(xiàn)路中使用時(shí)，應事先對線(xiàn)路進(jìn)行徹底的清潔和打掃，除掉金屬管路安裝、連接所留下的殘渣與銹跡等，如果線(xiàn)路中存在雜質(zhì)，不僅會(huì )影響到流量測量，還有可能損壞葉片。
（四）管道清掃完成之后，需對其進(jìn)行液壓靜力實(shí)驗，在實(shí)驗結束之后，應將管道中的液體清理干凈，決不允許有任何殘留，否則會(huì )對智能渦輪流量計造成嚴重的破壞。如果該實(shí)驗環(huán)節不可省略，則應使用一個(gè)其他管段替換智能渦輪流量計，并在完成實(shí)驗以后認真檢查，確保管道中無(wú)液體殘留。
（五）智能渦輪流量計的安裝應保持水平，如果應用要求流量計需自帶潤滑系統，則在應用安裝的過(guò)程中應確保潤滑油系統的送油口向上。此外，在應用之前應檢查流量計一側的氣流方向是否為由上至下。
（六）在所有情況中，在管道氣流方向相對于智能渦輪流量計的上方，需要設置一個(gè)直管段，該管段長(cháng)度應切實(shí)小于等于2DN。此外，在管道下游與上述管段對稱(chēng)的位置同樣需要設置一個(gè)直管段或者是彎管，長(cháng)度也需小于或等于2DN。
（七）智能渦輪流量計沿管道向上設置的氣體漸縮管與漸擴管需張開(kāi)小于30°的開(kāi)口，為確保燃氣能夠順利的進(jìn)行輸送，方便日常維護，則需在該流量計安裝的輸氣管道上設置一個(gè)旁通管。
在啟動(dòng)智能渦輪流量計時(shí)，應保持相對較慢的加壓速度，如果過(guò)快的加壓將有可能損壞氣體渦輪的葉片，智能渦輪流量計啟動(dòng)的各項指標要求如表2所示。
（八）如果智能渦輪流量計的安裝管道上需要進(jìn)行焊接處理，則在焊接之前必須將智能渦輪流量計完全拆除。如果為拆除就進(jìn)行管道焊接，焊接過(guò)程產(chǎn)生的高溫將有可能使智能渦輪流量計受損，導致無(wú)法使用等嚴重后果。
（九）在應用安裝的過(guò)程中，應留意管道中燃氣的流動(dòng)方向是否與流量計外殼上標注的方向相同，如不相同應立即重新安裝，否則會(huì )使流量計渦輪葉片反轉，輕則失靈，重則損壞葉片等主要部件。
（十）燃氣輸送管道需不存在任何震動(dòng)，而且氣體中不能參雜雜質(zhì)，確保氣體的清潔性，如果燃氣中夾雜雜物，將會(huì )對渦輪造成損害。如果燃氣的運輸不能控制清潔性，則需在燃氣通過(guò)流量計之前的位置設置氣體過(guò)濾裝置。
（十一）如果智能渦輪流量計需安裝應用在室外的燃氣管道中，應結合實(shí)際條件設置對應的防風(fēng)與防雨裝置。
（十二）在一般情況下，實(shí)際使用的范圍應為最大限度的20～80%以?xún)取?strong>智能渦輪流量計在某種程度上可以進(jìn)行短時(shí)間的過(guò)載，但實(shí)際的過(guò)載量不能超過(guò)流量計最大限度的20%，過(guò)載的時(shí)間也應在0.5h以?xún)取?br /> （十三）應用時(shí)必須保證流量計的氣體出口與入口連接準確，并且每一個(gè)螺栓都應受力勻稱(chēng)，為了確保測量準確度，需保障管線(xiàn)中不含任何形式的密封件，密封件的使用需根據設計要求，尺寸類(lèi)型如表3所示。
三、本文小結
總而言之，智能渦輪流量計在我國油田領(lǐng)域中的應用越來(lái)越廣泛，然而由于該流量計的應用時(shí)間還比較短，仍有許多地方需要不斷學(xué)習和借鑒國外的先進(jìn)經(jīng)驗與技術(shù)，從而做到少走彎路推動(dòng)油田事業(yè)快速發(fā)展。