摘要:論述了渦輪流量計的工作原理及在燃氣工程中的應用范圍和選型、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構
  渦輪變送器的工作原理是:當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)電磁感應原理, 在線圈內(nèi)將感應出脈動的電勢信號, 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、響應時間等;
(2)流體特性方面:流體壓力、溫度、密度、黏度、化學性質(zhì)、磨損、腐蝕、結垢、臟污、氣體壓縮系數(shù)、等熵指數(shù)、比熱容、電導率、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)變送器應水平安裝, 避免垂直安裝, 并保證其前、后有適應的直管段, 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, 否則應采取措施。
(6)投運前先進行儀表系數(shù)的設定。 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, 否則管道應力對流量計影響很大。
(8)拆裝流量計時, 注意對磁感應部分不能碰撞。

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碾娏餍盘?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)易結算的依據(jù), 亦是生產(chǎn)部門用氣效率的主要技術指標。 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從以下幾方面考慮:(1)做好計量表的設計、選型與現(xiàn)場調(diào)查。 設計中嚴格按委托書提供設備數(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構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, 定期展開計量表巡檢及檢定工作。燃氣渦輪表應為首檢合格、限期使用、到期更換的計量表, 首次檢定一定要質(zhì)量過關。 派專人定期抄表和維護, 定期對其進行巡檢和檢定。