摘要對影響雙葉片氣體渦輪流全計流范圍和性能的個主要因素葉片安裝角、硅電轉(zhuǎn)換器的磁感應(yīng)強度、葉片軸架安裝位五和軸尖軸承添加潤清油進行了大全試臉。通過數(shù)據(jù)分析,對上述4個因素確定出***佳取值范圍。目前已批貢生產(chǎn),并在大慶長垣南部油田來油七廠計全站上已推廣應(yīng)用26臺DN25流蚤計,其中6臺流貢計已連續(xù)使用半年多未出現(xiàn)任何故降,用戶反映良好。從而解決了大慶低產(chǎn)油田井口瀏氣的技術(shù)難題,滿足了生產(chǎn)禽要。
1、前言：
  雙 葉片氣體 渦輪 流量 計是一種**新型 流量計,其結(jié)構(gòu)設(shè) 計新穎 獨創(chuàng),流量變送器 的轉(zhuǎn)子 上只有 2 個葉片,采 用摩擦力矩 ***小 的軸尖軸承,設(shè)計了一個尺 寸很小 的軸 架。具 有靈 敏度高、壓 力損失 小、耐砂 性 強、使用 壽命長、體積小、重量 輕、安裝 維修方便 等特點。該流 量計 于 1 9 9 2 年獲專 利 ( 專 利號 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。為滿足氣產(chǎn) 量變化幅度大的生產(chǎn)實 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 大 D N 25 和 D N 50 流量 計 流 量 范 圍的下 限。為此對 可 以改 善小 流量性能 的 4 個 主要 因素 ( 葉 片安 裝 角、磁 電轉(zhuǎn) 換 器 的磁 感 應(yīng)強度、 ,葉片軸架安裝位置和 軸尖 軸承 添 加潤 滑油 ) 做 了大量 試驗,并對試驗數(shù) 據(jù)進 行 了研 究分析,***后得 出了它 們的***佳取值范 圍,達到 了擴大 下限 量程 的 目的。

2、主要技術(shù)指標：
  擴 大 流 量 范 圍下 限 的流 量 計 的主 要 技 術(shù) 指標如下:
  公稱通 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2級防爆標志is I BT3關(guān)聯(lián)設(shè)備JZA-1晶體管組合安全柵防護等級IP54外供電壓12VDC:士2000累積值顯示位數(shù)9999999. 9m'瞬時值顯示位數(shù)999m'/h輸出信號脈沖V＞9V.  2ms環(huán)境溫度一20~50°C。

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

表1  DN25流量計變角度試牲結(jié).

圖1  DN25流f計變角度試驗曲線
    當葉片安裝角a較小時，葉片所受驅(qū)動力矩較小，阻力矩相對較大，使儀表系數(shù)較小，導(dǎo)致小流量時性能曲線較差，下限流量值較高，量程范圍變窄，啟動流量較高。反之，當a較大時，儀表系數(shù)變大，使小流量性能曲線變好，可測量較低的流量，量程范圍變寬。通過變角度試驗可知，增大葉片安裝角，可改善小流量性能，達到擴大量程的目的。但是，當a太大時，葉片所受驅(qū)動力矩很大，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，流量計使用壽命降低。因此，a取值要適當，既要保證流量計的量程范圍，又要考慮軸承磨損問題。

表2  DN50流量計變角度試驗結(jié)果

圖2  DN50流f計變角度試驗曲線

    3. 2、磁感應(yīng)強度試驗：
   位于流量計之上，緊貼殼體處安裝著磁電轉(zhuǎn)換器，它將對渦輪葉片(由鐵磁性材料制成)產(chǎn)生一個恒定的磁性阻力矩。無論葉片處在靜止或轉(zhuǎn)動過程中，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的性能，尤其小流量時影響更大。為了研究該磁力對流量計性能的影響情況，我們選取適當?shù)拇鸥袘?yīng)強度，對同一臺DN25流量計進行了變磁感應(yīng)強度B的影響試驗，其試驗結(jié)果見表3和圖3。
    試驗結(jié)果表明，同一臺流量計使用兩個不同磁感應(yīng)強度的磁電轉(zhuǎn)換器，其測試結(jié)果不同。當B為660 X 10-'T時，葉片將受到一個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B為320 X 10-'T時，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)強度的大小主要影響流量計小流量的性能曲線，一般選用較小的強感應(yīng)強度，可以改善小流量性能，達到擴大量程的目的。但是，當磁感應(yīng)強度較低時，其輸出的脈沖信號幅值也較低。當流量計殼體或管路偶而發(fā)生較大振動時，磁電轉(zhuǎn)換器也將輸出一低幅值的脈沖信號，從而給流量測量帶來誤差。因此，為了減小振動干擾影響，提高測量精度，則要求選擇適當?shù)拇鸥袘?yīng)強度。既要保證流量計的量程，又要使流量計具有一定的抗干擾能力。
   3. 3、軸架位置試驗：
   葉片靜止時由于受磁電轉(zhuǎn)換器的吸引，葉片所在位置如圖4所示。當氣體流過時，由于軸架幾乎把上部葉片的迎流面積擋住，這時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流量才能使葉片轉(zhuǎn)動。通過對DN25流量計的試驗，當軸架垂直時***小啟動流量為5mh。

圖4軸架垂直
    為了降低啟動流量，把圖4中的軸架順時針旋轉(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，不但所需的啟動流量較小，亦可達到擴大量程范圍的目的。

    3. 4、軸尖軸承添加潤滑油試驗：
   通常，流量計在出廠標定前都在軸尖和軸承處加入少量的潤滑油，以防軸尖和軸承磨損過快。但是，由于潤滑油具有一定的粘性，它將影響流量計的性能，故我們對同一臺流量計做了不加潤滑油和加潤滑油的試驗，其試驗結(jié)果見表4和圖6。
    通過試驗表明，潤滑油對流量計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，故建議流量計在出廠標定前可以不必加入潤滑油。

圖5軸架水平 表4  DN50流f計軸尖軸承添加潤滑油試驗結(jié)果 圖6  DN50流t計軸尖軸承添加潤滑油試驗曲線

4、結(jié)論：
   目前，經(jīng)過改進后的DN25雙葉片氣體渦輪流量計已經(jīng)在大慶長垣南部的低產(chǎn)油田采油七廠計量站中推廣應(yīng)用26臺，其中已有6臺流量計已連續(xù)運行半年以上，沒有出現(xiàn)故障，用戶反映良好。它為解決大慶外圍低產(chǎn)油田井口測氣創(chuàng)造了條件。
   (1)隨著葉片安裝角度的增大，將使流量計的小流量性能變好，量程擴大。但是，軸尖軸承磨損亦大，所以在流量計設(shè)計中，葉片安裝角度取值要適當，既要保證流量計的量程，又要考慮軸承磨損問題。    （2)減小磁電轉(zhuǎn)換器的磁感應(yīng)強度，也可達到擴大量程的目的。但是，外部振動干擾信號也將影響流量測量粘度，因此磁感應(yīng)強度取值要適當，要同時考慮流量計的量程和抗干擾能力。
   (3)由于該流量計2個葉片，應(yīng)該盡量增大葉片的迎流面積，減小啟動流量，擴大量程范圍，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，因此建議該流量計出廠前可不必在軸尖軸承處添加潤滑油?，F(xiàn)場推廣應(yīng)用，證明該種流量計是一種理想的油田井口測氣儀表。它具有測量范圍寬，耐砂性強，故漳率低等突出優(yōu)點。