摘要對(duì)影響雙葉片氣體渦輪流全計(jì)流范圍和性能的個(gè)主要因素葉片安裝角、硅電轉(zhuǎn)換器的磁感應(yīng)強(qiáng)度、葉片軸架安裝位五和軸尖軸承添加潤(rùn)清油進(jìn)行了大全試臉。通過(guò)數(shù)據(jù)分析,對(duì)上述4個(gè)因素確定出***佳取值范圍。目前已批貢生產(chǎn),并在大慶長(zhǎng)垣南部油田來(lái)油七廠計(jì)全站上已推廣應(yīng)用26臺(tái)DN25流蚤計(jì),其中6臺(tái)流貢計(jì)已連續(xù)使用半年多未出現(xiàn)任何故降,用戶(hù)反映良好。從而解決了大慶低產(chǎn)油田井口瀏氣的技術(shù)難題,滿(mǎn)足了生產(chǎn)禽要。
1、前言：
  雙 葉片氣體 渦輪 流量 計(jì)是一種**新型 流量計(jì),其結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)新穎 獨(dú)創(chuàng),流量變送器 的轉(zhuǎn)子 上只有 2 個(gè)葉片,采 用摩擦力矩 ***小 的軸尖軸承,設(shè)計(jì)了一個(gè)尺 寸很小 的軸 架。具 有靈 敏度高、壓 力損失 小、耐砂 性 強(qiáng)、使用 壽命長(zhǎng)、體積小、重量 輕、安裝 維修方便 等特點(diǎn)。該流 量計(jì) 于 1 9 9 2 年獲專(zhuān) 利 ( 專(zhuān) 利號(hào) Z L 9 2 2 2 7 9 0 7.1 )。
  目前 已生 產(chǎn) 了 量 程 范圍為 15 ~ 1 5 o m3h/ 和 30一 Zo o m3/ h 的 D N 25 和 D N 50 兩 種 規(guī)格 雙 葉 片氣 體渦輪流量計(jì)。為滿(mǎn)足氣產(chǎn) 量變化幅度大的生產(chǎn)實(shí) 際需要,特別 是老 油 田 和低 產(chǎn)油 田產(chǎn)氣 量較 低的需要,只需 擴(kuò) 大 D N 25 和 D N 50 流量 計(jì) 流 量 范 圍的下 限。為此對(duì) 可 以改 善小 流量性能 的 4 個(gè) 主要 因素 ( 葉 片安 裝 角、磁 電轉(zhuǎn) 換 器 的磁 感 應(yīng)強(qiáng)度、 ,葉片軸架安裝位置和 軸尖 軸承 添 加潤(rùn) 滑油 ) 做 了大量 試驗(yàn),并對(duì)試驗(yàn)數(shù) 據(jù)進(jìn) 行 了研 究分析,***后得 出了它 們的***佳取值范 圍,達(dá)到 了擴(kuò)大 下限 量程 的 目的。

2、主要技術(shù)指標(biāo)：
  擴(kuò) 大 流 量 范 圍下 限 的流 量 計(jì) 的主 要 技 術(shù) 指標(biāo)如下:
  公稱(chēng)通 徑 D N 2 5,D N 5 o流量 范 圍 5 ~ 50s m h,1 0~ 1 3 9 m3/ h安裝角度 儀 表系數(shù) K ( 次 / m3)
  介質(zhì)溫度一20°C~100 °C***大工作壓力6. 4MPa精度等級(jí)2級(jí)防爆標(biāo)志is I BT3關(guān)聯(lián)設(shè)備JZA-1晶體管組合安全柵防護(hù)等級(jí)IP54外供電壓12VDC:士2000累積值顯示位數(shù)9999999. 9m'瞬時(shí)值顯示位數(shù)999m'/h輸出信號(hào)脈沖V＞9V.  2ms環(huán)境溫度一20~50°C。

3、試驗(yàn)研究：
   試驗(yàn)是在原油大流量計(jì)量站的噴嘴式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置和150L鐘罩式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上完成的，其準(zhǔn)確度為士0. 5%和±0. 2.該噴嘴式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的***大流量上限為139m'/h。
3. 1、葉片安裝角試驗(yàn)：
   對(duì)DN25流量計(jì)分別做了葉片安裝角。為270和34。的變角度試驗(yàn)，其結(jié)果見(jiàn)表1和圖1.對(duì)DN 50流量計(jì)分別做了a為13. 50, 270, 320和370變角度試驗(yàn)，其結(jié)果見(jiàn)表2和圖2。

表1  DN25流量計(jì)變角度試牲結(jié).

圖1  DN25流f計(jì)變角度試驗(yàn)曲線
    當(dāng)葉片安裝角a較小時(shí)，葉片所受驅(qū)動(dòng)力矩較小，阻力矩相對(duì)較大，使儀表系數(shù)較小，導(dǎo)致小流量時(shí)性能曲線較差，下限流量值較高，量程范圍變窄，啟動(dòng)流量較高。反之，當(dāng)a較大時(shí)，儀表系數(shù)變大，使小流量性能曲線變好，可測(cè)量較低的流量，量程范圍變寬。通過(guò)變角度試驗(yàn)可知，增大葉片安裝角，可改善小流量性能，達(dá)到擴(kuò)大量程的目的。但是，當(dāng)a太大時(shí)，葉片所受驅(qū)動(dòng)力矩很大，使葉片高速旋轉(zhuǎn)，則軸尖軸承將受到較大的推力，使軸尖軸承磨損較大，流量計(jì)使用壽命降低。因此，a取值要適當(dāng)，既要保證流量計(jì)的量程范圍，又要考慮軸承磨損問(wèn)題。

表2  DN50流量計(jì)變角度試驗(yàn)結(jié)果

圖2  DN50流f計(jì)變角度試驗(yàn)曲線

    3. 2、磁感應(yīng)強(qiáng)度試驗(yàn)：
   位于流量計(jì)之上，緊貼殼體處安裝著磁電轉(zhuǎn)換器，它將對(duì)渦輪葉片(由鐵磁性材料制成)產(chǎn)生一個(gè)恒定的磁性阻力矩。無(wú)論葉片處在靜止或轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，都將始終受到這一磁力作用。這一磁力將直接影響著流量計(jì)的性能，尤其小流量時(shí)影響更大。為了研究該磁力對(duì)流量計(jì)性能的影響情況，我們選取適當(dāng)?shù)拇鸥袘?yīng)強(qiáng)度，對(duì)同一臺(tái)DN25流量計(jì)進(jìn)行了變磁感應(yīng)強(qiáng)度B的影響試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3和圖3。
    試驗(yàn)結(jié)果表明，同一臺(tái)流量計(jì)使用兩個(gè)不同磁感應(yīng)強(qiáng)度的磁電轉(zhuǎn)換器，其測(cè)試結(jié)果不同。當(dāng)B為660 X 10-'T時(shí)，葉片將受到一個(gè)較大的磁性阻力矩作用，使葉片轉(zhuǎn)速變低，儀表系數(shù)較小，致使小流量特性曲線較差。反之，當(dāng)B為320 X 10-'T時(shí)，葉片所受磁性阻力矩較小，葉片轉(zhuǎn)速加快，儀表系數(shù)變大，因而使小流量特性曲線變好。由此可知，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小主要影響流量計(jì)小流量的性能曲線，一般選用較小的強(qiáng)感應(yīng)強(qiáng)度，可以改善小流量性能，達(dá)到擴(kuò)大量程的目的。但是，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度較低時(shí)，其輸出的脈沖信號(hào)幅值也較低。當(dāng)流量計(jì)殼體或管路偶而發(fā)生較大振動(dòng)時(shí)，磁電轉(zhuǎn)換器也將輸出一低幅值的脈沖信號(hào)，從而給流量測(cè)量帶來(lái)誤差。因此，為了減小振動(dòng)干擾影響，提高測(cè)量精度，則要求選擇適當(dāng)?shù)拇鸥袘?yīng)強(qiáng)度。既要保證流量計(jì)的量程，又要使流量計(jì)具有一定的抗干擾能力。
   3. 3、軸架位置試驗(yàn)：
   葉片靜止時(shí)由于受磁電轉(zhuǎn)換器的吸引，葉片所在位置如圖4所示。當(dāng)氣體流過(guò)時(shí)，由于軸架幾乎把上部葉片的迎流面積擋住，這時(shí)只有下部葉片受到氣體的沖力，而上部葉片幾乎不受力，所以需要較大的啟動(dòng)流量才能使葉片轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)對(duì)DN25流量計(jì)的試驗(yàn)，當(dāng)軸架垂直時(shí)***小啟動(dòng)流量為5mh。

圖4軸架垂直
    為了降低啟動(dòng)流量，把圖4中的軸架順時(shí)針旋轉(zhuǎn)900，軸架為水平位置如圖5所示。這樣，上、下葉片都受到氣流作用，則***小啟動(dòng)流量為3. 7m/H。由此看出，軸架水平安裝較好，不但所需的啟動(dòng)流量較小，亦可達(dá)到擴(kuò)大量程范圍的目的。

    3. 4、軸尖軸承添加潤(rùn)滑油試驗(yàn)：
   通常，流量計(jì)在出廠標(biāo)定前都在軸尖和軸承處加入少量的潤(rùn)滑油，以防軸尖和軸承磨損過(guò)快。但是，由于潤(rùn)滑油具有一定的粘性，它將影響流量計(jì)的性能，故我們對(duì)同一臺(tái)流量計(jì)做了不加潤(rùn)滑油和加潤(rùn)滑油的試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4和圖6。
    通過(guò)試驗(yàn)表明，潤(rùn)滑油對(duì)流量計(jì)小流量的性能的影響較大，隨著流量的增大，兩條曲線之間的差值逐漸減小。由于軸尖和軸承的摩擦阻力很小，并且采用硬質(zhì)合金材料制成，耐磨性很強(qiáng)，故建議流量計(jì)在出廠標(biāo)定前可以不必加入潤(rùn)滑油。

圖5軸架水平 表4  DN50流f計(jì)軸尖軸承添加潤(rùn)滑油試驗(yàn)結(jié)果 圖6  DN50流t計(jì)軸尖軸承添加潤(rùn)滑油試驗(yàn)曲線

4、結(jié)論：
   目前，經(jīng)過(guò)改進(jìn)后的DN25雙葉片氣體渦輪流量計(jì)已經(jīng)在大慶長(zhǎng)垣南部的低產(chǎn)油田采油七廠計(jì)量站中推廣應(yīng)用26臺(tái)，其中已有6臺(tái)流量計(jì)已連續(xù)運(yùn)行半年以上，沒(méi)有出現(xiàn)故障，用戶(hù)反映良好。它為解決大慶外圍低產(chǎn)油田井口測(cè)氣創(chuàng)造了條件。
   (1)隨著葉片安裝角度的增大，將使流量計(jì)的小流量性能變好，量程擴(kuò)大。但是，軸尖軸承磨損亦大，所以在流量計(jì)設(shè)計(jì)中，葉片安裝角度取值要適當(dāng)，既要保證流量計(jì)的量程，又要考慮軸承磨損問(wèn)題。    （2)減小磁電轉(zhuǎn)換器的磁感應(yīng)強(qiáng)度，也可達(dá)到擴(kuò)大量程的目的。但是，外部振動(dòng)干擾信號(hào)也將影響流量測(cè)量粘度，因此磁感應(yīng)強(qiáng)度取值要適當(dāng)，要同時(shí)考慮流量計(jì)的量程和抗干擾能力。
   (3)由于該流量計(jì)2個(gè)葉片，應(yīng)該盡量增大葉片的迎流面積，減小啟動(dòng)流量，擴(kuò)大量程范圍，所以軸架要求水平放置為好。
 （4)由于軸尖軸承的摩擦阻力很小，并采用硬質(zhì)合金制成，耐磨性強(qiáng)，因此建議該流量計(jì)出廠前可不必在軸尖軸承處添加潤(rùn)滑油。現(xiàn)場(chǎng)推廣應(yīng)用，證明該種流量計(jì)是一種理想的油田井口測(cè)氣儀表。它具有測(cè)量范圍寬，耐砂性強(qiáng)，故漳率低等突出優(yōu)點(diǎn)。