氣體渦輪流量計(jì)是在接近標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下進(jìn)行標(biāo)定的 ,因此在現(xiàn)場選型 、使用及維護(hù)情況下會出現(xiàn)許多問題 。本文僅就零部件的互換性和壓力增大即流量增大兩個(gè)問題作一討論 ,供大家參考 。

1、氣體渦輪流量計(jì)主要零部件的互換性：
  按照規(guī)定 ,渦輪流量計(jì)出廠前總是逐臺進(jìn)行標(biāo)定, 并給出儀表系數(shù) 。但在現(xiàn)場 ,尤其是高壓場合, 渦輪表損壞的事時(shí)有發(fā)生 ,維修人員經(jīng)常將表芯(包括葉輪和軸承在內(nèi)的組件)更換, 而不是整臺儀表更換, 換下的表芯帶回維修(在現(xiàn)場不允許進(jìn)行長時(shí)間的維修工作)。由此產(chǎn)生了這樣的疑問:整臺儀表更換與只更換表芯在流量計(jì)的性能方面, 尤其是儀表系數(shù)會有什么變化? 儀表系數(shù)究竟和哪些因素有關(guān) ? 帶著對這些問題的思考, 我們隨機(jī)抽取了6 臺儀表(口徑均為DN80),每兩臺儀表組成一組 ,共3 組進(jìn)行對比試驗(yàn) 。6 臺儀表檢定數(shù)據(jù)列于表 1。

表 1 　儀表檢定數(shù)據(jù)
  將每組儀表的 2 臺表芯對換 , 重新進(jìn)行檢定 , 獲取檢定數(shù)據(jù) , 列于表 2 。將同表芯的 2 臺儀表參數(shù)進(jìn)行比較 , 獲得比對結(jié)果 , 列于表 3 。其中儀表系數(shù)以相對變化(百分?jǐn)?shù))表示 。

表 2 　更換表芯后的儀表檢定數(shù)據(jù)

表 3 　同表芯的 2 臺儀表參數(shù)變化情況
  由表 3 中數(shù)據(jù)可以看出 , 渦輪流量計(jì)的儀表系數(shù)主要和表芯有關(guān) , 這是由于表芯幾乎集中了該表的所有重要零部件 , 包括影響儀表性能的軸承和葉輪 。渦輪流量計(jì)一次表的損壞主要是軸承和葉輪 , 因此既不提倡單獨(dú)更換軸承或葉輪進(jìn)行維修 , 也不需要更換整臺儀表 , 而是采用整體更換表芯的方式即可 。 每一個(gè)用于維修的表芯都需要進(jìn)行單獨(dú)標(biāo)定 , 每一個(gè)表芯都可確定一個(gè)儀表系數(shù) , 更換表芯后 , 輸入新的儀表系數(shù)就可以投入使用了 。

2 、“ 壓力增大時(shí)流量范圍增大” 的理解：
要理解這句話 , 首先要明白兩個(gè)問題 :
① 什么是流量范圍 ?廠家給出的流量范圍均指工況流量范圍 , 即在流量計(jì)工作溫度 、壓力等介質(zhì)條件下的可測量范圍 , 單位是 m3/h。工程上用做預(yù)算用量時(shí) , 單位是 Nm3/h 。
② 流量范圍與密度(壓力)的關(guān)系是怎樣的 ?這個(gè)問題可通過下面的選型實(shí)例進(jìn)行解答 。
  某燃?xì)夤居x擇流量計(jì)進(jìn)行天然氣的計(jì)量 , 其管路安裝情況完全滿足設(shè)計(jì)要求 , 所給出的選型條件如下 :被測介質(zhì)為天然氣 , 相對密度 0.65 ;壓力 1 ×1MPa(表壓);常用溫度 20 ℃;流量范圍 400 ～ 4800Nm3/h ;常用流量 3500Nm3/h;管道口徑 DN100 。針對上述實(shí)例 。欲選擇合適的儀表進(jìn)行計(jì)量 。則根據(jù)所給的條件首先進(jìn)行簡單的流量換算 , 將標(biāo)況流量 400 ～ 4800Nm3/h 換算成工況流量約為(36.3 ～ 436)m3/h , 常用流量為 318m3/h 。
  根據(jù)初步計(jì)算可以選擇 LWQZ -100 型氣體渦輪流量計(jì) , 再作進(jìn)一步核實(shí) 。
  由說明書可知 LWQZ -100 的流量范圍為 40 ～500m3/h , 與換算所得的實(shí)際流量進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn) , 小流量不在被測的范圍之內(nèi) 。這就需要了解生產(chǎn)廠家的標(biāo)定條件 。從世界范圍來看 , 除了幾個(gè)大型的流量標(biāo)定站外 , 所有的生產(chǎn)廠家包括一些計(jì)量站均使用空氣作為介質(zhì)進(jìn)行標(biāo)定 , 不能做到實(shí)際使用流體標(biāo)定 , 給出的流量范圍也是工況下的流量范圍 。因此需要對流量范圍受密度影響的渦輪流量計(jì)進(jìn)行流量范圍的重新計(jì)算 。根據(jù)渦輪流量計(jì)的工作原理 , 上限流量不受密度影響 , 下限流量受密度影響的變化規(guī)律如下 :

  式中 :Qmin operating為工作條件下的***小流量 ;Qmin air為工廠給出的***小流量 ;Patm為標(biāo)定時(shí)的壓力 , 通常為當(dāng)?shù)卮髿鈮?;Pm為工作條件下的壓力(壓);d 為被測氣體的相對密度 。
  所以 , 根據(jù)所給的工作條件計(jì)算出渦輪流量計(jì)在此工況下的流量范圍為(15 ～ 500)m3/h 。由此可知 , 被測流量范圍 36.3 ～ 436m3/h 在 LWQZ-100 的工作范圍15 ～ 500m3/h 之內(nèi) , 可以選用 。
  上面的兩個(gè)問題明白以后 , 再來看看使用現(xiàn)場提出的另一個(gè)問題 。
 **新疆某燃?xì)夤臼褂?DN25A 渦輪流量計(jì)(流量范圍2 ～ 20m3/h)進(jìn) 行食 堂用 氣的 計(jì)量 , 進(jìn)氣 壓力為0.4MPa(壓)。 因?yàn)樵谡f明書中提到“ 壓力增大時(shí)流量范圍增大” , 所以為了在用氣較小時(shí)也能夠準(zhǔn)確計(jì)量 ,沒有使用安裝于流量計(jì)前端的流量調(diào)節(jié)閥(此時(shí)壓力為 0.4MPa)。結(jié)果流量計(jì)不計(jì)量 , 而后將壓力慢慢下調(diào) , 則流量計(jì)開始轉(zhuǎn)動并逐漸加快了轉(zhuǎn)速 , 直到達(dá)到穩(wěn)定 。因此 , 該公司對說明書上的“壓力增大時(shí)流量范圍增大”這句話提出了質(zhì)疑 。
  其實(shí)這個(gè)問題就是渦輪流量計(jì)始動流量的問題 ,由于機(jī)械摩擦的存在 , 渦輪流量計(jì)并不是有流量就會轉(zhuǎn)動 , 而是有一個(gè)不轉(zhuǎn)的盲區(qū) 。只有當(dāng)流體驅(qū)動力矩克服摩擦阻力后才會旋轉(zhuǎn) 。那么驅(qū)動力矩和哪些因素有關(guān)呢 ?
  由于一臺已經(jīng)裝配完畢的流量計(jì) , 其機(jī)械摩擦阻力大小就已經(jīng)基本確定了 , 也就是說不管在任何條件下(溫度 、壓力 、介質(zhì)), 其機(jī)械摩擦阻力基本為定值 。所以用來克服機(jī)械摩擦阻力的驅(qū)動力也基本為定值 。
  而驅(qū)動力矩和密度與流量的平方成正比 , 即Md ∞ρmQ2m(2)式中 :Md為驅(qū)動力矩 ;ρn為工作狀態(tài)下的氣體密度 ;Qm為工作狀態(tài)下的體積流量 。
  在新疆的使用情況下 , 有一個(gè)大前提 , 就是進(jìn)氣壓力固定 , 即瞬時(shí)質(zhì)量流量一定 , 即有 ρmQm=常數(shù) =m 定 , 所以式(2)變?yōu)镸d∞m定Qm(3)因?yàn)?m定為定值 , 所以驅(qū)動力矩和 Qm成正比(此關(guān)系只在特定條件 下成立)。當(dāng)壓力逐漸下調(diào)時(shí) , ρm逐漸下降 , Qm逐漸增大 , 則 Md也逐漸增大 , 當(dāng) Md達(dá)到一定數(shù)值時(shí) , 渦輪開始旋轉(zhuǎn) 。
  在不同壓力下 DN25A 氣體渦輪流量計(jì)的流量應(yīng)用公式(1)進(jìn)行估算 , 詳見表 4 。由表 4 可以看出 , 壓力增大時(shí)量程比增大了 , 即流量范圍增大了 。

表4 　始動流量估算
  之所以提出這樣的問題 , 是因?yàn)樵诂F(xiàn)場忽略了一個(gè)問題 , 就是進(jìn)氣 zl 質(zhì)量流量為定值 , 不管通過流量計(jì)的壓力為多少 , 當(dāng)將工況流量換算成標(biāo)況時(shí) , 數(shù)值是一樣的 。 從表 4 的始動流量也可以看出 , 假設(shè)流量從 0.2m3/h(工況壓力 0.4MPa , 渦輪不轉(zhuǎn))上升到1m3/h(標(biāo)況壓力 0.1MPa , 渦輪開始旋轉(zhuǎn)), 從 0.44m3/h(壓力 0.4MPa , 剛開始旋轉(zhuǎn) , 但不在流量范圍內(nèi))上升到 2.22m3/h(壓力 0.1MPa , 在流量范圍之內(nèi))。因此 , 在供氣總量一定時(shí) , 高壓的不計(jì)量盲區(qū)比低壓時(shí)的大 。
  以上僅對有代表性的兩個(gè)問題進(jìn)行了分析 , 希望對氣體渦輪流量計(jì)的選型和使用有一定的幫助 。