本文结合气体涡轮流量计的实际使用情况,分析了气体涡轮流量计的性能特点,设计选型时需考虑的几点因素,总结归纳出了在检定精度的基础上提高其使用精度的基本方法。近几年来,天然气产业在我国得到突飞猛进的发展,在燃气企业中流量计当然是不可缺少的基础管理工作,它的计量标准与否直接影响到企业的经济效益,已经引起了很多企业的普遍关注。气体涡轮流量计具有灵敏度高、重复性好、量程比宽、精度高等优点,已被广泛应用于天然气贸易结算计量,逐步成为我国城镇燃气商业贸易和交接计量的首选仪表之一,它的设计选型、检定精度、安装工艺、维护保养会直接影响其计量精度。
1 涡轮流量计的原理
气体涡轮流量计是一种速度式流量计,利用气体推动流量计叶轮转动,叶轮旋转的速度与流体体积流量成正比,根据电磁感应原理,利用磁敏传感器从同步转动的叶轮上感应出与流体体积流量成正比的脉冲信号,经运算处理得出体积流量。其测量精度较高,精度等级可达到1.0级、1.5级;量程比宽,一般为1∶20测量范围宽;结构紧凑轻巧,装维护方便前后直管段要求较低,可用于中、高压计量。
2 误差产生的原因
气体涡轮流量计同样存在以下缺点:有可动部件,易于损坏,关键件轴承易磨损,抗脏污能力差,对介质的干净程度要求较高,难以长期保持校准特性,需要定期校验。造成误差的原因有:计量表本身质量问题,设计选型不合理,安装不到位,运行中维护保养不当等。
3 如何控制误差
3 . 1 正确确定流量计使用的场所及规格
由于涡轮流量计涡轮惯性的存在,在流量波动频繁的场合不宜使用。否则会降低计量精度。要比较准确地估计用气量的峰谷值和介质的压力情况,正确确定流量计的规格。从涡轮流量计误差特性曲线可以 看 出 ,应 使 流 量 计 的 工 作 流 量 范 围20%Qmax～80%Qmax(Qmax为流量计的最大流量)。
3 . 2 涡轮流量计安装要求
(1)气体涡轮流量计前必须安装过滤器;应保持过滤器畅通,若发现过滤器堵塞(可凭过滤器进出压差来判断)时,应及时对过滤器进行清洗,若未配差压计的每月清洗一次。(2)要保证直管段的要求,尤其是表前有缩径或半开阀门的情况。(3)安装时,密封垫不得突入管道中,流量计与管路轴线目测不得有明显偏差,不得产生安装应力。
(4)安装时一定要清扫干净管道内的所有杂质,以防轴承和涡轮卡死。
4 提高涡轮流量计使用精度的常用方法
(1)只要满足流量计的使用条件 (包括流体的流动特性,介质特性,操作过程及流量范围)与检定时相一致,便会得到与流量计检定精度等量的使用精度。这就要求流量计的使用与检定的流体的流动特性(流量计进口的速度分布)相同;流体的物理性质(密度等)也相同;检定过程相同,并且在流量计的检定流量范围内使用仪表常数,那么在对介质密度压力修正后,其使用精度便等同于其检定精度。(2)若流量计的使用与检定条件满足上述相同性原则,并且流量计在检定流量范围内定点使用时(使用其检定流量下的仪表系数的平均值),则流量计的使用精度将会大大优于其检定精度。(3)若流量计在检定该范围内实际使用时,可用特性方程,即依据检定中得到的各个流量下的平均仪表系数与流量Q的对应关系,借助最小二乘法原理,直线拟合得到K1=aq+b,用拟合后的 K1代替仪表常数 k,也可提高流量计的使用精度。
5 涡轮流量计运行管理及维护要求
(1)涡轮流量计的通气和停气要求。通气顺序:保证流量计后端的阀门处于关闭状态;再缓慢开启流量计前端的阀门,确保升压速度≤35kPa/S;最后缓慢开启流量计后端的阀门,使其从小流量下运行直至调节至需要值。整个过程保持有压启动。停气顺序:先缓慢关闭流量计后端阀门;再缓慢关闭流量计前端阀门。(2)防止长时间超量运行。超流量运行会严重影响使用寿命,降低计量精度,导致误差增大;(注意观察表头工况流量百分比不宜长时间超百分百)瞬时流量:从瞬时流量的观察,结合用户当时用气情况判断是否有小火不走,大火超量程现象。仪表运行时流量范围应在20%～70%之间。如果长期低限运行或高限运行都会对计量有影响;是否是用户用气负荷或用气设备发生了改变,应及时解决。(3)注意温度、压力的数值。
地大气压(kPa);Pg为流量计压力检测点的表压力(kPa);Po为标准大气压(101.325kPa);To为标准状态下的绝对温度(293.15K);T为介质工况条件下的绝对温度(273.15+t);Kt为被测介质摄氏温度(℃);FZ为气体压缩因子从公式可以看出,误差主要集中在压力、温度的检测精度两方面,在发现流量、温度、压力值与实际偏差较大或示值不稳定时,或与以前经验数值存在较大偏差时,要及时处理。(4)在日常维护中或抄表检查时,应查看显示仪表上是否有异常符号。如有电池符号的闪烁,表示电池快没电了,应及时更换电池;如有异常报警、异常警告的符号出现,要及时发现,有助于处理和发现用户的违规用气行为。(5)对于有机械读数带修正仪的进口涡轮表,除抄取标况体积值之外,同时应该及时比对基表读数与修正仪上的工况流量是否一致,两者正常情况下应该是相差不大的。(6)工艺管道检修时应拆下流量计,然后用干净的布把两端包好,防止污物、铁霄等落人流量计将涡轮叶片损坏。(7)为保证涡轮流量计长期正常工作,应加强仪表的运行检查,监测叶轮旋转情况,如声音异常应及时卸下检查传感器内部零件。涡轮轴承磨损严重或叶片打坏的,必须维修更换,并重新检定。(8)有润滑油或清洗液注人口的传感器,应按要求定期注入润滑油或清洗液,保证叶轮良好运行。在无润滑油情况下长期连续运行,势必造成致命磨损,阻尼力增加而导致运行变慢,计量结果产生负差并且影响使用寿命;
(1)涡轮流量计的检定精度是在检定条件下确定的,只有在使用条件与检定条件满足计量学相同性原则时,使用仪表常数的精度才可以等同于其检定精度,反之将低于检定精度。而满足计量学相同性原则的检定方法为在线检定。(2)在满足计量学相同性原则的基础上提高流量计使用精度的方法主要是流量计的使用条件和日常运行维护。(3)上述方法对精密涡轮流量计和气体涡轮流量计具有同样的效果。
