摘要:論述了渦輪流量計的工作原理及在燃氣工程中的應(yīng)用范圍和選型、施工安裝等內(nèi)容, 并探討了在使用管理中解決實際問題的途徑。目前, 燃氣工程中廣泛應(yīng)用的燃氣表有皮膜表、渦輪流量計、孔板流量計、渦接流量計、旋進旋渦流量計等, 它們分別適用于不同的用戶。 應(yīng)根據(jù)用戶的燃氣壓力、使用情況、***大和***小流量等參數(shù)和安裝環(huán)境作出合理的選擇。 筆者對燃氣渦輪流量計的應(yīng)用與管理進行一些探討。

1、渦輪變送器的工作原理：
  渦輪流量計由渦輪、軸承、前置放大器 、顯示儀表組成,如圖 1 所示。

圖 1　渦輪流量計變送器結(jié)構(gòu)
  渦輪變送器的工作原理是:當(dāng)流體沿著管道的軸線方向流動, 并沖擊渦輪葉片時, 便有與流量 qv、流速V 和流體密度ρ乘積成比例的力作用在葉片上, 推動渦輪旋轉(zhuǎn)。 在渦輪旋轉(zhuǎn)的同時, 葉片周期性地切割電磁鐵產(chǎn)生的磁力線, 改變線圈的磁通量。 根據(jù)電磁感應(yīng)原理, 在線圈內(nèi)將感應(yīng)出脈動的電勢信號, 此脈動信號的頻率與被測流體的流量成正比, 即N =Q·ξ其中,ξ為流量系數(shù)。渦輪變送器輸出的脈沖信號經(jīng)前置放大器放大后, 送入顯示儀表, 就可以實現(xiàn)流量的測量。

2、渦輪流量計的應(yīng)用范圍和選型：
燃氣流量計的選型可按五個方面比較進行:
(1)儀表性能方面:度、范圍度 、壓力損失、上下限流量、信號輸出特性、響應(yīng)時間等;
(2)流體特性方面:流體壓力、溫度、密度、黏度、化學(xué)性質(zhì)、磨損、腐蝕、結(jié)垢、臟污、氣體壓縮系數(shù)、等熵指數(shù)、比熱容、電導(dǎo)率、聲速、混相流、脈動流等;
(3)安裝條件方面:管道布置方向、流動方向、上下游管道長度、管道口徑、維護空間、管道振動、接地、電源、附屬設(shè)備(過濾、排污)、防爆等;
(4)環(huán)境條件方面:溫度、濕度、安全性、電磁干擾等;
(5)經(jīng)濟因素方面:購置費、安裝費、維修費 、校驗費、使用壽命、運行費(能耗)、備品備件等。
  渦輪流量計是繼孔板流量計之后的第二個法定燃氣流量計, 城市用燃氣流量計需要解決的測量對象大致為中壓(1.6MPa 以下)、中小流量(DN200 以下)、安裝條件差(直管段長度不足)、管理維護力量薄弱、功能簡明易懂、操作方便、免維護、價格適中等。
選擇渦輪流量計時, 應(yīng)按以下幾點進行考慮:
(1)流量計本體***好選用 316 不銹鋼材料以防腐, 如是防爆區(qū)還必須是防爆設(shè)計。
(2)軸承一般有炭化鎢、聚四氟乙烯、碳石墨三種規(guī)格。
  碳化鎢的精度***高, 可應(yīng)用于燃氣工程;聚四氟乙烯、碳石墨能防腐, 一般在化工場所優(yōu)先考慮。
(3)感應(yīng)探頭是檢測轉(zhuǎn)動體的運動并把它轉(zhuǎn)化為脈沖數(shù)字電信號, 電磁線圈電壓輸出值接近正弦曲線, 脈沖信號的頻率范圍隨測量的流量大小成線性變化, 典型的范圍有 10∶1 、25∶1 和 100∶1 三種規(guī) 格 。 電磁 線圈的電阻 一般小 于2000Ψ。

3、渦輪流量計的安裝：
渦輪流量計的安裝如圖 2 所示。
(1)安裝渦輪流量計前, 管道要清掃。 被測介質(zhì)不潔凈時, 管道上游要加過濾器, 否則渦輪、軸承易被卡住, 測不出流量來。
(2)變送器的電源線采用金屬屏蔽線, 接地要良好可靠。電源為直流 24V, 650Ψ阻抗。
(3)變送器應(yīng)水平安裝, 避免垂直安裝, 并保證其前、后有適應(yīng)的直管段, 一般前 10D, 后 5D。
(4)保證流體的流動方向與儀表外殼的箭頭方向一致,不得裝反。
(5)被測介質(zhì)對渦輪不能有腐蝕作用, 特別是軸承處, 否則應(yīng)采取措施。
(6)投運前先進行儀表系數(shù)的設(shè)定。 仔細檢查, 確定儀表接線無誤, 接地良好, 方可送電。
(7)安裝渦輪流量計時, 前后管道法蘭要水平, 否則管道應(yīng)力對流量計影響很大。
(8)拆裝流量計時, 注意對磁感應(yīng)部分不能碰撞。

圖 2　渦輪流量計安裝示意圖
4、渦輪流量計的組態(tài)與校正 、顯示儀表：
  渦輪流量計的組態(tài)與校正, 標準的標定方法是十點水標定法, 黏度不同, 標定值就不同, 故通常要做黏度標定曲線。顯示儀表的任務(wù)是將單位時間輸出脈沖數(shù)和輸出脈沖總數(shù)轉(zhuǎn)換成瞬流量和總流量, 并顯示出來。 由前放大器輸出的脈沖信號, 其幅值、波形都是不規(guī)則的, 在進入顯示儀表后, 先需經(jīng)整形電路整形成為有規(guī)則的具有一定幅值的矩形電脈沖信號, 再經(jīng)過頻率/ 電流轉(zhuǎn)換電路, 將頻率信號變?yōu)橄鄳?yīng)的電流信號(4m A ～ 20m A), 再轉(zhuǎn)換成瞬時流量值 , 總量由轉(zhuǎn)換及積算電路得到。 有的顯示儀表就地顯示, 有的送 DCS顯示。

5、渦輪流量計的管理計量儀表:
  既是供需雙方貿(mào)易結(jié)算的依據(jù), 亦是生產(chǎn)部門用氣效率的主要技術(shù)指標。 對燃氣公司, 燃氣供銷差的控制是管理中的工作重點。 造成供銷差的主要因素是:主觀上有用戶設(shè)備配置、抄表、失效表更換及時率等因素, 客觀上有燃氣表質(zhì)量、用戶竊氣等因素。 有效地控制上述因素, 才能減少供銷差產(chǎn)生。 渦輪計量表的使用管理應(yīng)從以下幾方面考慮:(1)做好計量表的設(shè)計、選型與現(xiàn)場調(diào)查。 設(shè)計中嚴格按委托書提供設(shè)備數(shù)據(jù)選用計量表流量范圍, 保證計量精度, 對儀表性能質(zhì)量和測量對象特性須確切了解, 許多選型的失敗就是因為提供參數(shù)不準確所致。 通氣前, 對用氣設(shè)備現(xiàn)場確認, 如有不符, 確保在通氣前更換計量表。(2)進行技術(shù)改進, 提高計量管理。 采用一種高效整流作用的整流器與渦輪流量傳感器耦合成結(jié)構(gòu)一體化的氣體渦輪流量計, 在上游側(cè)阻流件為彎頭或有半開截止閥條件下, 只需要 2D 直管段長度, 對于城市用安裝空間窄小的, 它具有很突出的特點。(3)嚴把燃氣表首檢質(zhì)量關(guān), 定期展開計量表巡檢及檢定工作。燃氣渦輪表應(yīng)為首檢合格、限期使用、到期更換的計量表, 首次檢定一定要質(zhì)量過關(guān)。 派專人定期抄表和維護, 定期對其進行巡檢和檢定。