涡轮流量计在天然气计量中的应用

2020-11-27何婵

商品与质量 2020年37期

何婵

宜兴市产品质量和食品安全检验检测中心江苏无锡 214200

1 涡轮流量计简单概述

天然气进入流量计后，由燃气轮机流量计内的特殊先导液加速。在流体的作用下，涡轮叶片与流体流动方向形成一定的角度。此时，汽轮机将产生一个旋转转矩，在汽轮机开始旋转之前，需要克服阻力转矩和摩擦转矩。当旋转转矩、阻力转矩和摩擦转矩平衡时，涡轮转速将保持恒定。此外，涡轮转速与流量之间存在线性关系。叶轮的转速由一对齿轮减速，旋转趋势通过密封的磁力联轴器传递到仪器外的机械计数器。根据电磁感应原理，旋转涡轮叶片顶部的磁铁周期性地改变磁阻，使线圈两端产生与流体体积流量成正比的脉冲信号。通过测量脉冲信号的频率来获得流量。涡轮流量计应与流量计算机配套使用。流量计算机包括温度、脉冲、压力检测通道，并配有各种通讯接口[1]。

2 特点

（1）智能测量与补偿。燃气轮机流量可以直接测量燃气标准容积或饱和蒸汽质量流量，获得介质温度和压力的测量数据，并自动补偿流量，自动修正压缩系数。

（2）高精度。涡轮流量计的精度约为（0.5-0.1）%。在线性流量范围内，即使流量发生变化，累积流量的精度也不会降低。涡轮流量计的重复性可在短时间内达到0.05%。

（3）宽量程比。涡轮流量量程比可达8-10。涡轮流量计的最大流量比其他同口径流量计的最大流量大。

（4）适应性强。涡轮流量计可制成封闭式结构，其转速信号为非接触式测量，易于实现高压电阻的设计。如果流量计的涡轮和轴承由耐高温、热膨胀系数小的材料制成，则可以在较宽的温度范围内使用。

（5）数字信号输出。涡轮流量计的输出是与流量成比例的脉冲数字信号。其优点是在传输过程中不降低精度，易于积累，易于送入计算机系统。

3 涡轮流量计在天然气计量中具体应用

由于中国天然气项目的积极发展，涡轮流量计已广泛用于天然气贸易结算过程。在使用涡轮流量计测量天然气流量之前，请先安装涡轮流量计。在安装涡轮流量计之前，请确保燃气管道清洁，并且没有水，灰尘等。否则可能会损坏涡轮叶片和涡轮流量计的机械零件。损坏的杂质，如果测试的天然气中含有杂质，则应添加过滤器以防止损坏涡轮流量计。安装期间必须将涡轮流量计调平。不要垂直安装。如果天然气管道中装有水，则应将涡轮流量计倾斜放置，以使天然气流出流量计。天然气的输送方向必须与涡轮流量计上指示的方向匹配，不允许以相反的方向进行安装。通常，建议在涡轮流量计的入口和出口端增加直管。入口端的长度必须至少为管段内径的10 倍，出口端的长度必须至少为管段内径的5 倍，并且可以安装在节流装置与涡轮流量计之间。在两者之间安装整流器[2]。

当天然气进入流量计时，首先要使它通过燃气涡轮流量计内部特殊结构的感应流体来加速。在流体的作用下，涡轮叶片与流体的流动方向形成一个角度。此时，涡轮产生旋转扭矩，该扭矩必须在涡轮开始旋转之前克服阻力扭矩和摩擦扭矩。当旋转扭矩，阻力扭矩和摩擦扭矩达到平衡时，涡轮速度恒定。另外，涡轮转速与流量具有线性关系。叶轮的速度通过一对齿轮降低，并且密封的磁耦合装置将旋转趋势传递到机器外部的机械计数器。利用电磁感应原理，通过旋转的涡轮叶片尖端磁体周期性地改变磁阻，以感应出与跨过线圈的流体的体积流量成比例的脉冲信号，并测量脉冲信号的频率以获得流速。涡轮流量计必须与包括温度，脉冲和压力感应通道并配备各种通讯接口的流量计算机一起使用。

4 涡轮流量计运行管理及维护要求

4.1 涡轮流量计在进行通气和停气控制要求

通气顺序：检查流量计背面的阀门是否关闭，然后慢慢打开流量计正面的阀门，以检查压力上升率≤35KPa/S。最后，缓慢打开流量计背面的阀门，以小流量将其调节至所需值。整个过程面临保持有压启动。停止气体顺序：首先缓慢关闭流量计的后阀，然后缓慢关闭流量计的前阀。

4.2 有效控制长时间超量运行

超流量运行会严重影响使用寿命，降低测量精度并增加误差。（仪表头的流量长时间不应超过100%）即时流量：观察即时流量，以查看是否有小火在使用用户的当前气体和混合气体后不会消失，或者大火是否超出范围。流量计运行时，流量范围应在20%-70%之间。如果长期的下限操作或上限操作影响测量，则无论用户的燃气负荷或燃气设备是否发生变化，都必须及时解决。

4.3 维护和抄表检查

如果电池符号闪烁，则表明电池即将耗尽，需要及时更换电池。任何不正常的警报或警告符号都需要及时发现，以帮助处理和检测用户的非法燃气使用情况。4.4 对于具有机械读数和校正功能的进口涡轮流量计，除了复制标准状态下的体积值外，同时还必须将基本的仪表读数与校准器的运行状况进行比较。两者应处于正常状态，应没有太大的区别[3]。