氣體渦輪流量計(jì)在燃?xì)庥?jì)量中運(yùn)用分析
氣體渦輪流量計(jì),由于其具有:計(jì)量精度高、量程寬、靈敏度高<P=lOPa,Qy=0.6m'/h)、體積小、易安裝維護(hù)、故障低等綜合特點(diǎn),已越來(lái)越廣泛地使用在油(氣)田、化工部門(mén)、城市煤氣、夭然氣工程以及各種無(wú)腐蝕性氣體的計(jì)量,并將成為城市燃?xì)夤S脩粲?jì)量的理想儀表。
氣體渦輪流量計(jì),是采用一軸流式氣動(dòng)渦輪。當(dāng)氣體流經(jīng)渦輪葉片時(shí),驅(qū)動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)。其轉(zhuǎn)速與流量成正比,通過(guò)中心傳動(dòng)系統(tǒng)、磁連軸器,將渦輪轉(zhuǎn)速累積成立方米體積流量在機(jī)械計(jì)數(shù)器上直接顯示,同時(shí)經(jīng)脈沖發(fā)生器系統(tǒng)將機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)換或脈沖信號(hào)輸出,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳送和抄表。
由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn),該產(chǎn)品的流量顯示,與流經(jīng)儀表中的介質(zhì)壓力(密度),有著直接關(guān)系。本文著重從運(yùn)用的角度分析其內(nèi)在關(guān)系,以便正確使用該產(chǎn)品,進(jìn)行高精度的計(jì)量。
一、***小流量(Qmin)分析:
氣體渦輪流量計(jì)所給出的***小流量,一般由承制廠家根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造工藝等特點(diǎn),并經(jīng)用空氣作介質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)器具標(biāo)定的進(jìn)入精度的***小計(jì)量流量。該指標(biāo)的確定,一般規(guī)定在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下(P = 101.325kPa , T= 293土5x)的指標(biāo)。該指標(biāo)與流入儀表中氣體密度倒數(shù)的平方根(即W成正比。
標(biāo)定由空氣作介質(zhì),而實(shí)際上工作介質(zhì)可能是夭然氣、煤氣或其它氣體。因而針對(duì)不同的工作介質(zhì),其標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的***小流量是有區(qū)別的.其值由公式(1)計(jì)算即:
1. Qmin與海拔高度關(guān)系分析 不同海拔用戶,由于當(dāng)?shù)卮髿饷芏入S海拔高度增大而降低,因而實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的***小流量也隨著變化。其值可按公式(2)計(jì)算即:
式中:`KSbmio:實(shí)際***小流量(m'/h) Q bmie:標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下***小流量(m'/h)
P.,標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力(101. 325kPa ) Pm:實(shí)際大氣壓力(Pa) d:介質(zhì)密度與空氣密度之比. 以空氣作為介質(zhì),以LWQ一50 <DN50)氣體渦輪流量計(jì)為例,其***小流量與海拔高度關(guān)系即Qm;o – H關(guān)系見(jiàn)圖(1)所示。表1 LWQ一50(DN50)Qm;o-H關(guān)系計(jì)算值
表1 LwQ一50(DN,50)Qmin-H關(guān)系計(jì)算值
2.Qmi。與介質(zhì)工作壓力關(guān)系分析 隨著介質(zhì)工作壓力增大,實(shí)際Qmi。值可按公式(3)計(jì)算即(以空氣為例):
此處d=1 其實(shí)際***小流量Qm ;。與壓力(空氣)關(guān)系見(jiàn)圖2,Qmm;o-P二關(guān)系. 從2;o-P。關(guān)系曲線可看出,Qm~值在工作壓力Pm = 0 ^- 0. 4MPa之間,減小幅度較大;而在0. 4MPa以上,該值變化幅度變緩。 從曲線中可看出,壓力增大,Q*變小,其小流量性能變優(yōu),而且儀表量程比增大,表現(xiàn)出氣體渦輪表的明顯優(yōu)異特征。
圖2 Qmin mas-P關(guān)系圖
二、壓力、溫度補(bǔ)償分析由氣態(tài)方程
表2氣體渦輪流量計(jì)產(chǎn)品流量范圍及壓力修正值
一般氣體,工作壓力在1. OMPa以內(nèi)工作時(shí),壓縮系數(shù)接近1,此時(shí)壓縮系數(shù)可忽略不計(jì)。
如果在計(jì)量中工作介質(zhì)溫度變化不大,則溫度影響也可忽略不計(jì),則上述公式可簡(jiǎn)化成: 例如:某燃?xì)庥脩?,燃?xì)夤ぷ鲏毫?0kPa,兩次抄表間儀表實(shí)際累計(jì)流量為4300m',其實(shí)際標(biāo)方流量應(yīng)為: 先從表(2)中查表壓為20kPa時(shí)的P,/P。值,其P,/Po=1. 1971,則實(shí)際標(biāo)方流量為 4300 X 1. 1971~5147. 53 (m3) 從表(2)中(P}/Po)值可看出,工作壓力在lOkPa以內(nèi)該值很小。則實(shí)際計(jì)量中若介質(zhì)工作壓力小于10kPa可不作壓力補(bǔ)償。而工作壓力大于lOkPa時(shí),必須作壓力補(bǔ)償,以避免計(jì)量損失.
三、結(jié)論:
根據(jù)氣體渦輪流量計(jì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析,可知該產(chǎn)品既適用小壓力、小流量的燃?xì)庥?jì)量,又可以適用于大壓力、大流量的燃?xì)庥?jì)量.尤其適用于高壓、大流量的燃?xì)庥?jì)量,在高壓下工作,氣體流量計(jì)的性能顯然變好、量程變寬。
1.用于城市低壓公福姍氣用戶計(jì)t 根據(jù)以上分析,若將氣體渦輪流量計(jì)用于城市低壓公福燃?xì)庥脩粲?jì)量,則必須按當(dāng)?shù)氐暮0胃叨?、?dāng)?shù)卮髿鈮旱拿芏葘?shí)際值來(lái)確定該介質(zhì)實(shí)際***小流量值,并按此值選擇使用。 例:某地區(qū)海拔高度H= 2000m,采用城市煤氣,其表前壓力為1000Pa,如何選擇氣體渦輪流量計(jì)? 首先計(jì)算實(shí)際***小流量,查表1 H =2000,大氣壓=79500Pa
從以上計(jì)算可知,標(biāo)定為Qbmin- 1 Om3/h的氣體渦輪表在該地區(qū)計(jì)量城市煤氣,表前壓力為1000Pa情況下實(shí)際進(jìn)入精度的***小流量為17. 7 <m3/h ),因而若用氣體渦輪流量計(jì)只能用于流量大于20m'/h的公福用戶.
例:北京地區(qū)某公福用戶使用天然氣,其灶前壓力為1500Pa,如何選用氣體渦輪流量計(jì)? 首先計(jì)算實(shí)際***小流量:
從以上計(jì)算可得知,若采用氣體渦輪表用于北京城區(qū),如果介質(zhì)是天然氣則選用流量大于(13m'/h)以上公福用戶為好.
對(duì)北京地區(qū)的人工煤氣,用同樣方法計(jì)算則Qsm;o =15. 7m' /h,因而可結(jié)論為:在平原地區(qū),灶前壓力為1500Pa的公福用戶若選用氣體渦輪流量計(jì)用于人工煤氣,必須用于流量大于16m'/h,
2.用于高、中壓憋氣管道計(jì)t 若用于壓力大于表壓1. 0MPa以上,則標(biāo)方流量須按公式(6)計(jì)算,即要進(jìn)行壓力、溫度修正并且要考慮氣體壓縮系數(shù)修正;若用于壓力小于表壓1. 0MPa以下,可僅進(jìn)行壓力、溫度修正,不進(jìn)行氣體壓縮系數(shù)修正。 對(duì)于高中壓,實(shí)際***小流量都比標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下標(biāo)定的***刁硫量要小,因而可根據(jù)實(shí)際流量以及實(shí)際管徑直接選用氣體渦輪流量計(jì)。
3.確保計(jì)t的準(zhǔn)確性 在選用氣體渦輪流量計(jì)時(shí),要確保表前直管段長(zhǎng)度大于10倍DN,表后直管段長(zhǎng)度大于5倍D,以保證氣體以良好的氣動(dòng)品質(zhì)通過(guò)流量計(jì),從而得到正確的計(jì)量。