智能渦輪（lún）流量計（jì）應用於燃氣計量領域中（zhōng）的（de）應（yīng）用分析
點擊次數：2300 發布時間：2021-01-13 17:50:36
氣體的測量相（xiàng）比（bǐ）較於液體（tǐ）的測量有著更高的標準與要求，因為要考慮到（dào）壓力和溫度對於燃氣等氣體介質密度的影（yǐng）響，要做到精確測量，要有更多的方麵的因素需要照顧到。目前對（duì）於（yú）氣體精確計量的儀表（biǎo）種類中，有一種智能渦輪流量計應用較為廣泛，所以在當前的燃氣計量領域倍受青睞，已成為主流的燃氣計量方（fāng）法。由於智能渦輪（lún）流量計具有高精（jīng）度、高靈活性、占地麵積小、操作（zuò）簡單（dān）、故障率低等多種優勢，隨著認識程度的不（bú）斷加深，該流量計的應用（yòng）逐漸延伸至油田、化工企業（yè）、城市燃氣以及大型燃氣工程當（dāng）中，具有客觀的發展前景，是迄今（jīn）為止*為理想的氣體（tǐ）介質計量（liàng）儀（yí）表。
智能渦輪流量計實（shí）際上（shàng）就是一種檢測封閉狀態下輸氣管道內部氣體流速與流量的裝置，表現為速度型儀表。智能（néng）渦輪（lún）流量計（jì）具有精度高（gāo）、操作簡便等多種顯著特點，在當前的燃氣計量領域中的應用十分廣泛，為確保（bǎo）智能渦輪流（liú）量計能夠發揮（huī）出*佳的性能，還（hái）需對其實際應用進行針對性的分析和研究。本（běn）文細致的分析了氣體渦流量（liàng）計在使用過程中的（de）基本（běn）原理，並對（duì）該流量計在燃氣計量中的（de）實（shí）際應（yīng）用進行闡述，旨在提高智能渦輪（lún）流量計的（de）使用水平。
一、智能渦輪流量計（jì）的工作（zuò）原理
該流量計將內部渦輪安置在全封閉管道中，在管（guǎn）道中氣體（tǐ）介質經過流量計以後，渦輪在受到一定（dìng）的動能以後會進行轉動，因此渦輪轉動的速度通過換算就可以得（dé）到（dào）管道中氣體的實際流量與流速，智（zhì）能渦輪流量計內部結構如（rú）圖1所示。
1.導流（liú）裝置；2.旋轉（zhuǎn）軸承；3.氣體（tǐ）渦（wō）輪；4.裝置殼（ké）體；5.前端放（fàng）大器；
6.總流量計算裝置；7.氣體流量顯示儀表（瞬時）
圖1 智能渦（wō）輪流量計內部結構示意圖
使渦輪葉片與其（qí）軸線保持一定的（de）夾角，夾角的大小為α，將渦輪的轉速定義為n；被測氣體的（de）流量為qv ；渦輪葉（yè）片（piàn）直徑（平（píng）均值）為r0；葉柵位置的氣體流通截麵麵積為S0，則可得到公式：
該公式說明（míng），如果氣體渦輪（lún）的（de）內部結構保（bǎo）持穩定，也就是夾角的大小α、渦輪葉片直徑（平均值）r0以及葉柵位置的氣體流通（tōng）截麵麵積S0都不會發生變化，則此時該裝置的被測氣體的流量qv會與渦輪轉速n呈正比關係，換言之（zhī）就（jiù）是此時的渦輪轉速n就是被測氣體的實際（jì）流速，通過計算可以進一步得出氣體的流（liú）量。
然而，上述公式的提出是在忽略一切摩擦等外界客觀影響條件下進行的。在實際情況中，被測氣體在（zài）不斷衝擊渦輪葉皮時會產生一定旋轉力（lì）矩，需要克（kè）服多種力矩（jǔ），包括粘滯摩擦（cā）、軸承之間的摩擦以（yǐ）及反作用（yòng）等。由於氣體渦輪自身存在的轉動慣量與結構方麵具有相應的誤差，加之多種力矩的作用，使得實際的（de）轉速n與流量（liàng）是無法（fǎ）維持理想狀態下的線性關係的。隻是在某種程度上，上述力矩可以不加（jiā）以（yǐ）考慮，才能達到公式（1）所提出的線性關係。
在實際情況中使用廣泛的渦（wō）輪流量（liàng）計通常都使用（yòng）磁電轉換設備，以此方式（shì）將轉（zhuǎn）速情況轉化（huà）為電磁脈衝。在（zài）被測氣體經過渦輪葉片（piàn）以後（hòu），會使傳感裝置中的（de）周期出現某種（zhǒng）程度的變（biàn）化。在固定的範圍之內，葉片的轉速會與被測（cè）氣體（tǐ）的流速保持正比關係，進（jìn）而生成同種（zhǒng）類型的脈衝（chōng）信號，由流量計前（qián）端放（fàng）大裝置進行處理，然後（hòu）到達（dá）單片機中的測量係（xì）統。通（tōng）過複雜的計算與修正，*後得出被測氣體的實際流量瞬時（shí）值，並在顯示屏幕上顯示。
二（èr）、智（zhì）能渦輪流量計在燃氣計量中的應用
（一（yī））智（zhì）能（néng）渦輪流量計（jì）是一種高精度（dù）測量儀器（qì），所以在運輸、裝卸以及（jí）存放等環節都要格外的小（xiǎo）心，一個細小（xiǎo）的失誤都有可能導致儀器癱瘓或者（zhě）是影響到儀器測（cè）量的準確度（dù）。
（二）在實際應（yīng）用之前，應徹底拆封，除去商標（biāo）貼（tiē）條，並使用吹起等簡（jiǎn）單的方法檢（jiǎn）查其氣體渦輪葉片的轉動是否流暢、靈活（huó）。
（三）在實施安裝以（yǐ）前，尤其是在那些新建（jiàn）成的輸氣（qì）線路（lù）中使（shǐ）用時，應事先對線路進（jìn）行徹底的清潔和打掃，除掉金屬管路安裝、連接所留下的殘（cán）渣與鏽跡等，如果線路中存在雜（zá）質，不僅會影響到流量測量，還有可能損壞葉片。
（四）管（guǎn）道清掃完成（chéng）之（zhī）後（hòu），需（xū）對（duì）其進行液壓靜力實驗，在實驗結束之（zhī）後，應將管道中的（de）液體清理幹淨，決不允許有任何殘留，否則會對（duì）智能渦輪（lún）流量計造成嚴重的破壞（huài）。如果該實驗環節不可省略，則應使用一（yī）個其他管段（duàn）替換智能渦輪流量（liàng）計，並在完成實驗（yàn）以（yǐ）後（hòu）認真檢查，確保管道中無液體殘留。
（五）智能（néng）渦輪流量計的安裝應保持水平，如果（guǒ）應用要求流量計需自帶潤（rùn）滑係統，則在應用安裝的過程中應確保潤滑油係統的送油口向上。此外，在應用之前應（yīng）檢查流（liú）量計一側的氣流方向是否為由上至下。
（六）在所有情況中，在管道氣流方向相對於智能（néng）渦輪流量計的上方，需要（yào）設置一個直管段（duàn），該管段長度應切實（shí）小（xiǎo）於等於2DN。此外，在管道下遊與（yǔ）上述管段對稱的位置同樣需要設置一個直管段或者（zhě）是彎管（guǎn），長度也需小於或等於2DN。
（七）智能渦輪流量計沿管道向上設（shè）置的氣體漸（jiàn）縮管與漸擴管需張開小於30°的開口，為（wéi）確保燃氣能夠順利的進行輸送（sòng），方便日常（cháng）維護，則需（xū）在該流量計安裝的輸氣管道上設置一個旁通管。
在啟動智能（néng）渦輪流（liú）量計時，應保持相對較（jiào）慢的加壓速度，如果過快的加壓將有可能損壞氣體渦輪的葉（yè）片，智能（néng）渦輪流量計啟動的各項指標要求（qiú）如表2所（suǒ）示。
（八）如果智能渦輪流量計的安（ān）裝管道上需要進行焊接處理，則在（zài）焊接之（zhī）前必須將智能渦輪流量計完全拆除。如果為拆除就進行管道焊接，焊接過程產生的高溫將有可能使智能渦輪流量計（jì）受（shòu）損（sǔn），導致無法使用等嚴重後（hòu）果。
（九）在應用安裝的過程中，應留意管道中燃氣的（de）流動方（fāng）向是否與流量計外殼上標（biāo）注的方向相同，如不相同應立（lì）即重新安裝，否則會使流量計（jì）渦輪葉片（piàn）反（fǎn）轉，輕則失靈，重則損壞葉片等主要部件（jiàn）。
（十）燃氣輸送（sòng）管道需不存在任何震動，而且氣體中不能（néng）參雜雜質，確保氣體的清（qīng）潔性，如果（guǒ）燃氣中夾雜雜物（wù），將會（huì）對渦輪造（zào）成損害（hài）。如果燃氣（qì）的運輸不能（néng）控（kòng）製清（qīng）潔性，則需在燃氣通過流量（liàng）計之前的位置設置氣體過濾裝置。
（十一）如果智能渦輪流（liú）量計需安裝應用在室外的燃氣管道中，應結合實際條件設置對應的防風與防雨裝置。
（十二）在一般情況下，實際使用的範圍應為*大（dà）限度的20～80%以內。智（zhì）能（néng）渦輪流量計在某種程度上可以進行（háng）短時間的過載，但實際的過載量不能超過流（liú）量計*大限度的20%，過（guò）載的時間也應在0.5h以內。
（十三）應用時必須保證流量計（jì）的氣體出口與入口連接準確，並且（qiě）每一個螺栓都應（yīng）受力勻稱，為了確保測量（liàng）準確度，需保（bǎo）障管線中不含任何形式（shì）的密封件，密（mì）封件的使用需根據設計要求，尺寸類型如表3所示。
三、本（běn）文小結
總而言之，智能渦輪流量計在我國油田（tián）領域中（zhōng）的（de）應用越來越廣泛，然而由於該流量計的應用時間還比較短，仍有許多地方需要不（bú）斷學習和借鑒國外的先進經驗與技術，從而做到少走彎路推動油田事業快速發展。
智能渦輪流量計實（shí）際上（shàng）就是一種檢測封閉狀態下輸氣管道內部氣體流速與流量的裝置，表現為速度型儀表。智能（néng）渦輪（lún）流量計（jì）具有精度高（gāo）、操作簡便等多種顯著特點，在當前的燃氣計量領域中的應用十分廣泛，為確保（bǎo）智能渦輪流（liú）量計能夠發揮（huī）出*佳的性能，還（hái）需對其實際應用進行針對性的分析和研究。本（běn）文細致的分析了氣體渦流量（liàng）計在使用過程中的（de）基本（běn）原理，並對（duì）該流量計在燃氣計量中的（de）實（shí）際應（yīng）用進行闡述，旨在提高智能渦輪（lún）流量計的（de）使用水平。
一、智能渦輪流量計（jì）的工作（zuò）原理
該流量計將內部渦輪安置在全封閉管道中，在管（guǎn）道中氣體（tǐ）介質經過流量計以後，渦輪在受到一定（dìng）的動能以後會進行轉動，因此渦輪轉動的速度通過換算就可以得（dé）到（dào）管道中氣體的實際流量與流速，智（zhì）能渦輪流量計內部結構如（rú）圖1所示。
1.導流（liú）裝置；2.旋轉（zhuǎn）軸承；3.氣體（tǐ）渦（wō）輪；4.裝置殼（ké）體；5.前端放（fàng）大器；
6.總流量計算裝置；7.氣體流量顯示儀表（瞬時）
圖1 智能渦（wō）輪流量計內部結構示意圖
使渦輪葉片與其（qí）軸線保持一定的（de）夾角，夾角的大小為α，將渦輪的轉速定義為n；被測氣體的（de）流量為qv ；渦輪葉（yè）片（piàn）直徑（平（píng）均值）為r0；葉柵位置的氣體流通截麵麵積為S0，則可得到公式：
該公式說明（míng），如果氣體渦輪（lún）的（de）內部結構保（bǎo）持穩定，也就是夾角的大小α、渦輪葉片直徑（平均值）r0以及葉柵位置的氣體流通（tōng）截麵麵積S0都不會發生變化，則此時該裝置的被測氣體的流量qv會與渦輪轉速n呈正比關係，換言之（zhī）就（jiù）是此時的渦輪轉速n就是被測氣體的實際（jì）流速，通過計算可以進一步得出氣體的流（liú）量。
然而，上述公式的提出是在忽略一切摩擦等外界客觀影響條件下進行的。在實際情況中，被測氣體在（zài）不斷衝擊渦輪葉皮時會產生一定旋轉力（lì）矩，需要克（kè）服多種力矩（jǔ），包括粘滯摩擦（cā）、軸承之間的摩擦以（yǐ）及反作用（yòng）等。由於氣體渦輪自身存在的轉動慣量與結構方麵具有相應的誤差，加之多種力矩的作用，使得實際的（de）轉速n與流量（liàng）是無法（fǎ）維持理想狀態下的線性關係的。隻是在某種程度上，上述力矩可以不加（jiā）以（yǐ）考慮，才能達到公式（1）所提出的線性關係。
在實際情況中使用廣泛的渦（wō）輪流量（liàng）計通常都使用（yòng）磁電轉換設備，以此方式（shì）將轉（zhuǎn）速情況轉化（huà）為電磁脈衝。在（zài）被測氣體經過渦輪葉片（piàn）以後（hòu），會使傳感裝置中的（de）周期出現某種（zhǒng）程度的變（biàn）化。在固定的範圍之內，葉片的轉速會與被測（cè）氣體（tǐ）的流速保持正比關係，進（jìn）而生成同種（zhǒng）類型的脈衝（chōng）信號，由流量計前（qián）端放（fàng）大裝置進行處理，然後（hòu）到達（dá）單片機中的測量係（xì）統。通（tōng）過複雜的計算與修正，*後得出被測氣體的實際流量瞬時（shí）值，並在顯示屏幕上顯示。
二（èr）、智（zhì）能渦輪流量計在燃氣計量中的應用
（一（yī））智（zhì）能（néng）渦輪流量計（jì）是一種高精度（dù）測量儀器（qì），所以在運輸、裝卸以及（jí）存放等環節都要格外的小（xiǎo）心，一個細小（xiǎo）的失誤都有可能導致儀器癱瘓或者（zhě）是影響到儀器測（cè）量的準確度（dù）。
（二）在實際應（yīng）用之前，應徹底拆封，除去商標（biāo）貼（tiē）條，並使用吹起等簡（jiǎn）單的方法檢（jiǎn）查其氣體渦輪葉片的轉動是否流暢、靈活（huó）。
（三）在實施安裝以（yǐ）前，尤其是在那些新建（jiàn）成的輸氣（qì）線路（lù）中使（shǐ）用時，應事先對線路進（jìn）行徹底的清潔和打掃，除掉金屬管路安裝、連接所留下的殘（cán）渣與鏽跡等，如果線路中存在雜（zá）質，不僅會影響到流量測量，還有可能損壞葉片。
（四）管（guǎn）道清掃完成（chéng）之（zhī）後（hòu），需（xū）對（duì）其進行液壓靜力實驗，在實驗結束之（zhī）後，應將管道中的（de）液體清理幹淨，決不允許有任何殘留，否則會對（duì）智能渦輪（lún）流量計造成嚴重的破壞（huài）。如果該實驗環節不可省略，則應使用一（yī）個其他管段（duàn）替換智能渦輪流量（liàng）計，並在完成實驗（yàn）以（yǐ）後（hòu）認真檢查，確保管道中無液體殘留。
（五）智能（néng）渦輪流量計的安裝應保持水平，如果（guǒ）應用要求流量計需自帶潤（rùn）滑係統，則在應用安裝的過程中應確保潤滑油係統的送油口向上。此外，在應用之前應（yīng）檢查流（liú）量計一側的氣流方向是否為由上至下。
（六）在所有情況中，在管道氣流方向相對於智能（néng）渦輪流量計的上方，需要（yào）設置一個直管段（duàn），該管段長度應切實（shí）小（xiǎo）於等於2DN。此外，在管道下遊與（yǔ）上述管段對稱的位置同樣需要設置一個直管段或者（zhě）是彎管（guǎn），長度也需小於或等於2DN。
（七）智能渦輪流量計沿管道向上設（shè）置的氣體漸（jiàn）縮管與漸擴管需張開小於30°的開口，為（wéi）確保燃氣能夠順利的進行輸送（sòng），方便日常（cháng）維護，則需（xū）在該流量計安裝的輸氣管道上設置一個旁通管。
在啟動智能（néng）渦輪流（liú）量計時，應保持相對較（jiào）慢的加壓速度，如果過快的加壓將有可能損壞氣體渦輪的葉（yè）片，智能（néng）渦輪流量計啟動的各項指標要求（qiú）如表2所（suǒ）示。
（八）如果智能渦輪流量計的安（ān）裝管道上需要進行焊接處理，則在（zài）焊接之（zhī）前必須將智能渦輪流量計完全拆除。如果為拆除就進行管道焊接，焊接過程產生的高溫將有可能使智能渦輪流量計（jì）受（shòu）損（sǔn），導致無法使用等嚴重後（hòu）果。
（九）在應用安裝的過程中，應留意管道中燃氣的（de）流動方（fāng）向是否與流量計外殼上標（biāo）注的方向相同，如不相同應立（lì）即重新安裝，否則會使流量計（jì）渦輪葉片（piàn）反（fǎn）轉，輕則失靈，重則損壞葉片等主要部件（jiàn）。
（十）燃氣輸送（sòng）管道需不存在任何震動，而且氣體中不能（néng）參雜雜質，確保氣體的清（qīng）潔性，如果（guǒ）燃氣中夾雜雜物（wù），將會（huì）對渦輪造（zào）成損害（hài）。如果燃氣（qì）的運輸不能（néng）控（kòng）製清（qīng）潔性，則需在燃氣通過流量（liàng）計之前的位置設置氣體過濾裝置。
（十一）如果智能渦輪流（liú）量計需安裝應用在室外的燃氣管道中，應結合實際條件設置對應的防風與防雨裝置。
（十二）在一般情況下，實際使用的範圍應為*大（dà）限度的20～80%以內。智（zhì）能（néng）渦輪流量計在某種程度上可以進行（háng）短時間的過載，但實際的過載量不能超過流（liú）量計*大限度的20%，過（guò）載的時間也應在0.5h以內。
（十三）應用時必須保證流量計（jì）的氣體出口與入口連接準確，並且（qiě）每一個螺栓都應（yīng）受力勻稱，為了確保測量（liàng）準確度，需保（bǎo）障管線中不含任何形式（shì）的密封件，密（mì）封件的使用需根據設計要求，尺寸類型如表3所示。
三、本（běn）文小結
總而言之，智能渦輪流量計在我國油田（tián）領域中（zhōng）的（de）應用越來越廣泛，然而由於該流量計的應用時間還比較短，仍有許多地方需要不（bú）斷學習和借鑒國外的先進經驗與技術，從而做到少走彎路推動油田事業快速發展。