高压气体涡轮流量计的研制

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1、高压气体涡轮流量计的研制潘友艺作者简介：潘友艺（1964-），男，汉族，浙江苍南人，副总工程师，主要从事工业贸易计量仪器仪表以及配套产品设计研发。Email:panyouyi@tancy.com杨国芬1林尚喜1,2潘承泽1钱月明1(1．天信仪表集团有限公司，浙江苍南，325800；2．上海理工大学，上海，200930)摘要：阐述高压气体涡轮流量计研制的意义和设计依据；并介绍高压涡轮流量计的工作原理、结构特点、性能测试、计量特性等，以此证明研制的高压气体涡轮流量计可以作为贸易计量应用在高压管线上。关键词:涡轮流

2、量计、高压、性能测试、线性、偏移DevelopmentofHigh-PressureGasTurbineFlowmeterPanYouyi1，YangGuofen1，LinShangxi1,2，PanChengze1，QianYueming1（1．TancyInstrumentGroupCO.,LTD.，Cangnan，Zhejiang325800，China；2．UniversityofShanghaiforScienceandTechnology,Shanghai200930，China）Abstract

3、：Describedthedevelopmentofhigh-pressuregasturbineflowmeter’smeaninganddesignconsideration;andintroducedtheworkingprincipleofthehigh-pressureturbineflowmeter,structuralfeatures,performancetestingandmeasurementcharacteristics,etc.,resultsindicatedthatthehigh-

4、pressuregasturbineflowmeterwemadecanbeusedinmeasuringtradeonhigh-pressurepipeline.Keywords：Gasturbineflowmeter;Highpressure;Performancetesting;Linearity;Offset1引言天然气作为重要的洁净能源，近几年在城市中的应用迅猛发展。在当今市场经济的体制下，人们对经济效益的日益重视，作为供气、用气双方进行贸易结算依据的计量问题日益突显起来[1]，特别对高压天然气的计

5、量形势尤为严峻，“计量就是计钱”的观念深入人心。而世界能源供求日益紧张，人们都十分关心并寻求一种精度高，适应性强的流量计来测量天然气流量，以减少、避免天然气贸易纠纷。目前国内涡轮流量计生产厂家均是与中低压为主，对高压的涉及较少，规格种类繁多、结构复杂。供油系统、防冲击结构等因素均是直接影响流量计使用寿命。以此同时，我司为了顺应国家能源安全的战略部署，保证国家能源输运安全，响应建设“创新型”国家的发展战略，开发拥有自主知识产权且满足工业性应用要求的高精度高压涡轮流量计。82涡轮流量计的工作原理与流量特性2.1工

6、作原理气体涡轮流量计是一种带机械计数器并用于精确测量气体流量的流量计，其工作原理如图1所示是：当气流进入流量计时，首先经过特殊整流器整流并加速，在流体的作用下，涡轮克服阻力矩开始转动。当力矩达到平衡时涡轮转速稳定，此时其转速与气体工况流量成正比，并通过齿轮减速传动以及磁耦合联接驱动字轮计数器转动，直接累积气体的工况体积总量。图1高压涡轮流量计工作原理示意图因通过涡轮的流量与涡轮转速成正比，高频信号脉冲输出频率f与涡轮转速存在下列关系[2]（1）式中：涡轮转速，r/s；涡轮叶片数；脉冲频率，Hz。对一定精度的流

7、量计而言，在一定的流量范围内，其仪表系数K应接近常数。理论上仪表系数K与体积流量成如下关系，即（2）将（1）代入（2）中，可得出（3）式中：仪表系数，为工况条件下每立方米通过流量传感器时输出的脉冲数，；工况体积流量，。综上所述，仪表系数K在实际上除涡轮导程、叶片数、叶片宽度、螺旋升角、流量计流体通道等结构因素有关外，还与介质流体粘性、轴承本身阻尼、轴承润滑油粘度等有关，若以上其中一种或几种相关因素发生改变，则仪表系数K就会相应改变。故每台流量计均应通过检定得出仪表系数。2.2流量特性介绍关系曲线称为涡轮流量计

8、的流量特性曲线。理论上，关系应是一条水平直线，但实际上由于在不同的流动状态下，流体产生阻力机理不同，效果也不同，8所以使特性曲线成为曲线形状。以DN50为例，如图2所示。图2流量特性曲线由图2可见，仪表系数可分为二段，即线性段和非线性段。在非线性段，实际特性受轴承摩擦力、流体粘性阻力影响较大。当流量低于时，仪表系数随着流量迅速变化。压力损失与流量的平方成正比关系。通常线性段约为工作段的三分之二，其特