氣體渦輪流量計在燃?xì)庥嬃恐羞\用分析
氣體渦輪流量計,由于其具有:計量精度高、量程寬、靈敏度高<P=lOPa,Qy=0.6m'/h)、體積小、易安裝維護、故障低等綜合特點,已越來越廣泛地使用在油(氣)田、化工部門、城市煤氣、夭然氣工程以及各種無腐蝕性氣體的計量,并將成為城市燃?xì)夤S脩粲嬃康睦硐雰x表。
氣體渦輪流量計,是采用一軸流式氣動渦輪。當(dāng)氣體流經(jīng)渦輪葉片時,驅(qū)動渦輪轉(zhuǎn)動。其轉(zhuǎn)速與流量成正比,通過中心傳動系統(tǒng)、磁連軸器,將渦輪轉(zhuǎn)速累積成立方米體積流量在機械計數(shù)器上直接顯示,同時經(jīng)脈沖發(fā)生器系統(tǒng)將機械信號轉(zhuǎn)換或脈沖信號輸出,實現(xiàn)遠距離傳送和抄表。
由于其結(jié)構(gòu)特點,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。本文著重從運用的角度分析其內(nèi)在關(guān)系,以便正確使用該產(chǎn)品,進行高精度的計量。
一、***小流量(Qmin)分析:
氣體渦輪流量計所給出的***小流量,一般由承制廠家根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造工藝等特點,并經(jīng)用空氣作介質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)器具標(biāo)定的進入精度的***小計量流量。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),而實際上工作介質(zhì)可能是夭然氣、煤氣或其它氣體。因而針對不同的工作介質(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)計算即:
式中:`KSbmio:實際***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)氣體渦輪流量計為例,其***小流量與海拔高度關(guān)系即Qm;o – H關(guān)系見圖(1)所示。表1 LWQ一50(DN50)Qm;o-H關(guān)系計算值
表1 LwQ一50(DN,50)Qmin-H關(guān)系計算值
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,實際Qmi。值可按公式(3)計算即(以空氣為例):
此處d=1 其實際***小流量Qm ;。與壓力(空氣)關(guān)系見圖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、溫度補償分析由氣態(tài)方程
表2氣體渦輪流量計產(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,壓縮系數(shù)接近1,此時壓縮系數(shù)可忽略不計。
如果在計量中工作介質(zhì)溫度變化不大,則溫度影響也可忽略不計,則上述公式可簡化成: 例如:某燃?xì)庥脩?,燃?xì)夤ぷ鲏毫?0kPa,兩次抄表間儀表實際累計流量為4300m',其實際標(biāo)方流量應(yīng)為: 先從表(2)中查表壓為20kPa時的P,/P。值,其P,/Po=1. 1971,則實際標(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。則實際計量中若介質(zhì)工作壓力小于10kPa可不作壓力補償。而工作壓力大于lOkPa時,必須作壓力補償,以避免計量損失.
三、結(jié)論:
根據(jù)氣體渦輪流量計的結(jié)構(gòu)特點分析,可知該產(chǎn)品既適用小壓力、小流量的燃?xì)庥嬃?,又可以適用于大壓力、大流量的燃?xì)庥嬃?尤其適用于高壓、大流量的燃?xì)庥嬃?,在高壓下工作,氣體流量計的性能顯然變好、量程變寬。
1.用于城市低壓公福姍氣用戶計t 根據(jù)以上分析,若將氣體渦輪流量計用于城市低壓公福燃?xì)庥脩粲嬃?,則必須按當(dāng)?shù)氐暮0胃叨?、?dāng)?shù)卮髿鈮旱拿芏葘嶋H值來確定該介質(zhì)實際***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? 首先計算實際***小流量,查表1 H =2000,大氣壓=79500Pa
從以上計算可知,標(biāo)定為Qbmin- 1 Om3/h的氣體渦輪表在該地區(qū)計量城市煤氣,表前壓力為1000Pa情況下實際進入精度的***小流量為17. 7 <m3/h ),因而若用氣體渦輪流量計只能用于流量大于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? 首先計算實際***小流量:
從以上計算可得知,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.
對北京地區(qū)的人工煤氣,用同樣方法計算則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)計算,即要進行壓力、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,可僅進行壓力、溫度修正,不進行氣體壓縮系數(shù)修正。 對于高中壓,實際***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)實際流量以及實際管徑直接選用氣體渦輪流量計。
3.確保計t的準(zhǔn)確性 在選用氣體渦輪流量計時,要確保表前直管段長度大于10倍DN,表后直管段長度大于5倍D,以保證氣體以良好的氣動品質(zhì)通過流量計,從而得到正確的計量。