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涡轮流量计在天然气测量中应用
发布时间:2020-4-6 08:23:37

[摘要]涡轮流量计是在天然气流量测量中的应用较为广泛,它是将流速转换为涡轮的转速,再将转速转换成与流量成正比的电信号.其测量精确度高,重复性好,测量范圈广,但对介质要求较高.其安装质量要求高保证振动小,使用要求也较高。
1前言
  涡轮流量计是叶轮式流量计的主要品种,叶轮式流量计还有风速计.水表等。涡轮式流计是速度式流量计的主要种类,它采用多叶片的转子感受流体平均流速,从而推导出流量或总的仪表.其应用非常广泛,在欧洲和美国涡轮流量计是继孔板流量计之后的第二个法定天然气流量计,已发展成多品种.全系列、多规格、批量生产规模的天然气流量计。

2结构及工作原理
  涡轮流量计是先将流速转换为涡轮的转速,再将转速转换成与流量成正比的电信号。这种流量计用于检测瞬时流量和总的流量,其输出信号为频率,易于数字化。
  当被测流体流过涡轮流计传感器时,在流体作用下,叶轮受力旋转,其转速与管道平均流速成正比,叶轮的转动周期地改变磁电转换器的磁阻值。检测线圈中磁邇隨之发生周期性变化,产生周期性的感应电势,即电脉冲信号,经放大器放大后,送至显示仪表显示。
下图为涡轮流量计传感器的结构图:

对于涡轮流量计的流计算如下式所示:
q?=?/K
qm= q?ρ
  式中:qv, qm-分别为体积流量m3/s,质量流量kg/s;- -流量计输出信号的频率,Hz;K-流加计的仪表系数。
  流量计的仪表系数与流量关系曲线如图3所示,仪表系数分为线性段和非线性段。线性段约为工作段的三分之二,其特性与传感器结构尺寸及流体粘性有关。在非线性段,特性受轴承摩擦力,流体粘性阻力影响较大。当流量低于传感器流量下限时,仪表系数随着流迅速变化。压力损失与流量近乎为平方关系。当流量超过流量上限时要注意防止空穴现象结构相似的涡轮流量计特性曲线形状是类似的,它仅在系统误差水平方面有所不同。

3主要特点
涡轮流量计具有以下优点:
1)高精确度.对于液体- -般为土2.5%R~±5%R,高精度型可达±1.5%R;而介质为气体,一般为±1%R~±1.5%R,特殊专用型为±0.5%R~±1%R.在所有流量计中,它属于最精确的。
2)重复性好.短期重复性可达0.05%0.2%,正是由于具有良好的重复性,如经常校准或在线校准可得极高的精确度,在贸易结算中是优先选用的流量计。
3)输出脉冲频率信号,适用于总量计量及与计算机连接,无零点漂移,抗干扰能力强。
4)可获得很高的频率信号,信号分辨力强。
5)范围度宽。,
6)结构紧凑轻巧,安装维护方便,流通能力大。
7)适用高压测量,仪表表体上不必开孔,易制成高压型仪表。
8)专用型传感器类型多。
9)可制成插入型,适用于大口径测量,压力损失小,价格低,可不断流取出,安装维护方便。
涡轮流量计固然有很多优点,但是也存在其局限性:
1)难以长期保持校准特性,需要定期校验,对于无润滑性的液体液体中含有悬浮物或磨蚀性,造成轴承磨损及卡住等问题,限制了其使用范围,采用耐磨硬质合金轴和轴承后情况有改进。
2) 一般液体其不适用于较高粘度介质(高粘度型除外)。
3)流体物性对仪表特性有较大影响。气体流量计易受密度影响,而液体流量计对粘度变化反应敏感。由于密度和粘度与温度、压力关系密切,在现场温度、压力波动是难免的,要根据它们对精确度影响的程度采取补偿措施,才能保持高的计量精度。
4)流量计受来流流速分布畸变和旋转流的影响较大,传感器上下游侧需设置较长直管段。
5)不适于脉动流和混相流的测量。
6)对被测介质的清洁度要求较高,限制了其使用领域。
7)小口径(DN50以下)仪表的; 流量特性受物性影响严重。
4安装与使用
  传感器应安装在便于维修,管道无振动,无强电磁干扰与热辐射影响的场所.水平安装的传感器要求管道不应有目测可觉察的倾斜(一般在5°以内),垂直安装的传感器管道垂直度偏差也应小于5*。需连续运行不能停流的场所,应装旁通管和可靠的截止阀,测量时要确保旁通管无泄漏若流体含杂质,则应在传感器上游加装过滤器,若液体中含有气体需加消气器.若传感器安装位置处于管线低点,为防止流体中杂质沉淀滞留,应在其后的管线装排放阀,定期排放沉淀杂质。
涡轮流量计在使用中需要注意一些问题:
1)低温和高温流体的启用.低温流体在管道内流通前要排净管道中的水分,小流量先运行十几分钟,然后再慢慢升到正常流量。停流时也需要慢慢停止。
2)投人运行的启闭顺序。未装旁路的传感器要先以中等开度开启流量传感器上游阀,然后缓慢开启下游阀。装有旁路的传感器应先全开旁路管阀,以中等开度开启上游阀,缓慢开启下游阀,关小旁路阀开度小流量运行一段时间然后全开.上游阀,全关旁路阀,最后调节下游阀开度到所需流量。
5结语
  涡轮流量计目前应用已经非常广泛,其精确度高、重复性好,测量范围宽,适用性强。但涡轮流量计对介质要求高,粘度不能太高,清洁度也应比较好。涡轮流量计还有一点制约因素就是振动,所以安装要求也比较高,使用方面必须符合要求。

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