在工业生产领域,会遇到各种各样的介质需要测量,比如天然气,煤气,天然气、煤制气、液化气、轻烃气等等,用于测量气体的流量仪表也有多种,比如孔板流量计,气体涡轮流量计,气体涡街流量计等等,气体涡轮流量计是一种气体流量测量仪表,通过流动流体的动力来驱使涡轮叶片旋转,涡轮叶片的旋转速度与体积流量近似成正比例关系。而且通过流量计的流体体积示值是以涡轮叶轮转数为基准的。
当天然气进入流量计时,首先要经过气体涡轮流量计内部特殊结构的前导流体并加速。在流体的作用下,涡轮叶片会与流体流向形成一定角度,这个时候涡轮就会产生转动力矩,这个转动力矩需要克服阻力力矩和摩擦力矩之后才能带动涡轮开始转动。当转动力矩、阻力力矩和摩擦力矩达到平衡时,涡轮的转速就会恒定。而且涡轮转动速度与流量成线性关系。叶轮的转速经一副齿轮减速,同时由一个密封的磁性耦合器件将转动的趋势传到仪表外部的机械式计数器。利用电磁感应原理,通过旋转的涡轮叶片顶端导磁体周期性地改变磁阻,从而在线圈两端感应出与流体体积流量成正比的脉冲信号,测出脉冲信号的频率便得到流量的大小。涡轮流量计要与流量计算机配套使用,流量计算机中含有温度、脉冲、压力检测通道,并配有各种通讯接口。
一、主要特点:
1、精度高、无零点漂移、高量程比、重复性好。由于涡轮流量计采用的是高质量的轴承和独特的导流片,大大增强了它的抗磨损性能,而且还能够在恶劣的环境下进行测量,测量数据不失真。
2、采用的是脉冲输出信号,容易对信号进行数字化。
3、采用了先进的超低功耗单片微机技术,使得整体的功能增强、功耗降低,从而使它的各项性能也更加优越。
4、涡轮流量计的叶轮具有防腐的效果,外部采用的也是全不锈钢结构,本身具有较强的抗磁干扰和振动能力,大大增强了仪表的使用年限。
5、维修容易,而且其内部含有自整流的结构,小型轻巧,结构简单,可以在很短的时间内将其组合完成。
二、涡轮流量计在天然气流量计量中的应用
气体涡轮流量计正广泛的应用于天然气贸易结算过程中。选用气体涡轮流量计计量天然气流量之前,首先要正确安装气体涡轮流量计,安装之前,要确认输气管线是清洁的,且没有水、脏污等,如果被测天然气中含有杂质,必须要添加过滤器,防止涡轮流量计损坏。涡轮流量计在安装的时候应该要保持水平,尽量不要垂直安装,如果天然气管道中含有水,则涡轮流量计要倾斜摆放,保证天然气能够从流量计中出来。天然气的传输方向要与涡轮流量计上标注的方向一致,不得反方向安装。一般推荐在涡轮流量计的入口和出口端各加接一段直管,入口端长度要不小于10倍管段内径,出口端长度不小于5倍管段内径,或者可以在阻流设备与涡轮流量计之间安装整流器。
三、气体涡轮流量计在实际应用中存在的问题及相关建议
由于各种因素的影响,在实际应用的过程中还是存在一些问题的。常见的问题有:无信号、运转速度忽慢忽快、涡轮流量计不计数、负偏差增加(准确度降低)以及设计流量与实际流量不匹配等等。
1、对于无信号的情况,要先检查电源,检查电源没问题后再对涡轮流量计本身进行检查,并判断是一次仪表还是二次仪表的故障,如果二次仪表没有问题,则检查信号线是否正确连接,如果仍然无信号输出,也有可能是流体的流速太慢或者传感器出现了问题,导致检测不到信号。
2、对于运转速度忽慢忽快的情况,首先可以通过调整仪表系数来控制速度,如果仪表系数变化较大,也可以检查插入杆深度是否恰当,大多数情况下,是由于叶轮无法运转,流量计内部含有污物,可以使用盐酸来清洗污物。
3、对于涡轮流量计不计数的情况,可能是由于电源或者开关接触不良导致的,所以要对涡轮流量计内部的器件进行检查,检查各个部件是否出现故障,如果出现了故障,要及时修理或更换零件。
4、作为速度式流量计,随着运行时间的增加(通常在运行两年后),内部轴承会逐渐磨损,容易造成叶轮转速变慢(与正常相比),计量负偏差增大,从而引起计量偏少的现象,对大流量的计量影响尤为突出。建议改善方式:与生产厂家及代理商积极沟通,进行有针对性的维护或者干脆定期更换轴承。
5、在计量管理中,常常会遇到流量表设计流量与实际流量不匹配的问题:要么设计流量过大,起步流量高,投产后造成小流量时不能正常计量甚至不计量(俗称“大马拉小车”);要么设计流量过小而造成过载运行甚至流量计损坏(俗称“小马拉打车”)。避免上述问题的发生,需要在仪表选型前,充分掌握下游用气单位及用气设备的负荷情况,考虑到相关的影响因素;同时,运行中随着用气情况的变化对计量表也要作相应调整。这些也是对输差控制的一项重要手段。
四、作为贸易计量仪表,利用涡轮流量计进行天然气流量计量,在我国天然气流量计量中的应用已相当的广泛。因此,作为管理单位,需要加强规范化管理:建立相应运行档案,定期对涡轮流量计进行维护保养,按时查看其安全性和运行状态并进行数据备份,严格按照使用说明书进行操作,执行法定周期检定制度,保持同生产厂家的技术交流,适时进行技术升级更新,确保涡轮流量计安全、正常运行。
气体涡轮流量计是属于叶轮式速度流量计的一种主要用于测量流量介质,在多个领域当中都有一定的应用。用户在购买气体涡轮流量计的时候需要考虑的问题是比较多的,气体涡轮流量计的精度、密度、流量范围等多种的问题都是用户在选型的时候需要注意的,对于以后的使用有很大的关联。
气体涡轮流量计的选型要从以下几个方面考虑:
1、准确度等级:一般来说,选用涡轮流量计主要是看中其高准确度,但是流量计准确度愈高,对现场使用条件的变化就愈敏感,所以,对仪表准确度的选择要慎重,应从经济角度考虑。
2、流量范围:涡轮流量计流量范围的选择对其准确度及使用年限有较大的影响,并且每种口径的流量计都有一定的测量范围,流量计口径的选择也是由流量范围决定的。选择流量范围的原则是:使用时的较小流量不得低于仪表允许测量的较小流量,使用时的较大流量不得高于仪表允许测量的较大流量。
3、气体的密度:对气体涡轮流量计,流体物性的影响主要是气体密度,它对仪表系数的影响较大,且主要在低流量区域。若气体密度变化频繁,要对流量计的流量系数采取修正措施。
4、压力损失:尽量选用压力损失小的涡轮流量计。因为流体通过涡轮流量计的压力损失愈小,则流体由输入到输出管道所消耗的能量就愈少,即所需的总动力将减少,由此可大大节约能源,降低输送成本,提高利用率。
5、结构型式:
(1)内部结构宜选用反推式涡轮流量计。因为反推式结构在一定流量范围内可使叶轮处于浮游状态,轴向不存在接触点,无端面摩擦和磨损,可延长轴承的使用寿命。
(2)按管道连接方式选型,流量计有水平和垂直安装两种方式,水平安装与管道连接方式有法兰连接、螺纹连接和夹装连接。
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气体涡轮流量计具有灵敏度高、重复性好、量程比宽、精度高等优点,已被广泛应用于天然气贸易结算计量,甚至还作为量值传递的标准仪表。随着我国城镇燃气工程的全面展开以及对燃气商业贸易、交接计量要求的不断提高,气体涡轮流量计已逐步成为我国城镇燃气商业贸易和交接计量的仪表之一。
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1.0级、1.5级;量程比宽,一般为1:20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。
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。
那如何控制误差呢?正确确定流量计使用的场所及规格。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。
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。要保证直管段的要求,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。安装时一定要清扫干净管道内的所有杂质,以防轴承和涡轮卡死。