天然气流量计量中的涡轮流量计.docx

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1、天然气流量计量中的涡轮流量计 重庆燃气集团   高 戈   曾令基 一、概述人们对自然界的认识很大程度上取决于检测和仪表。流量的检测计量一直是工业生产中过程控制的重要组成部分之一，它与国民经济、国防建设、工业生产、科学研究有密切的关系。特别是在能源高度紧张、工业生产自动化程度愈来愈高的当今世界，世界各国都在加紧开发新能源来代替传统的煤、石油等一次能源。“西气东输”工程的开展和天然气资源的不断开发，是我国能源政策的重大变革，与此同时，天然气工业得到了蓬勃发展，伴随着天然气在各国一次能源中的比重不断上升，天然气的计量引起了人们的特别关注，在天然气的

2、采集、处理、储存、运输和分配过程中，需要数以百万计的流量计，其中有些流量计涉及到的结算金额数字巨大，对测量准确度和可靠性要求特别高。燃气计量将成为“西气东输”工程的一个重要环节，如何选择一套既能做到燃气计量的科学性、准确性和公正性，又能在经济适用的情况下尽量减少贸易结算的误差的计量设备，将是各级燃气用户最关心的问题。二、几种气体流量计的比较长期以来，我国的燃气计量主要依靠孔板流量计，随着城市现代化生活的推进，孔板越来越突出许多不易解决的问题：比如孔板流量计的计量范围都很窄（1：3～1：5），不适合现代城市燃气的高峰低谷用气量的变化；孔板的安装尺

3、寸大（对前后直管段的要求比较高），不适合集成化程度高的撬装式城市调压计量站的使用；孔板流量计的压损大（压差式流量计，依靠节流孔板的前后压差计量），不适合城市低压管网的燃气计量；孔板流量计的孔板不可避免地会出现磨损而引起计量偏差，需要经常性校验和调整等。诸多缺点使得孔板流量计在城市燃气输配中受到很大限制。目前我国城市燃气输配管网中使用的流量计，除了家用燃气表普遍采用皮膜表外，在城市燃气的干线和支线上较为常见的流量计有孔板流量计、涡轮流量计、涡街流量计、罗茨流量计和旋进旋涡流量计以及超声波流量计。每种流量计多具有自身的优缺点，如果单从流量精度看，在

4、实验室的条件下都可以做到很高的精度，但从现场实际使用情况看，各种流量计在不同的流体工作状态下计量精度有很大的差别，因此我们只能选择适合大多数流体工况，并且能保证贸易计量精度的流量计。三、涡轮流量计在流量计中涡轮流量计、容积式流量计和科氏质量流量计是三类重复性、精确度最佳的产品，而涡轮流量计有具有自己的特点，如结构简单、加工零部件少、重量轻、维修方便、流通能力大和科适应高参数（高温、高压和低温）等是容积式流量计和科氏流量计难以达到的。1、涡轮流量计原理和结构涡轮流量计的工作原理：   涡轮流量计的原理方框图如图1所示。在管道中心安放一个涡轮，两端

5、由轴承支撑。当流体通过管道时，冲击涡轮叶片，对涡轮产生驱动力矩，使涡轮克服摩擦力矩和流体阻力矩而产生旋转。在一定的流量范围内，对一定的流体介质粘度，涡轮的旋转角速度与流体流速成正比。由此，流体流速可通过涡轮的旋转角速度得到，从而可以计算得到通过管道的流体流量。图1 涡轮流量计结构图图2 涡轮流量计原理方框图涡轮的转速通过装在机壳外的传感线圈来检测。当涡轮叶片切割由壳体内永久磁钢产生的磁力线时，就会引起传感线圈中的磁通变化。传感线圈将检测到的磁通周期变化信号送入前置放大器，对信号进行放大、整形，产生与流速成正比的脉冲信号，送入单位换算与流量积算电

6、路得到并显示累积流量值；同时亦将脉冲信号送入频率电流转换电路，将脉冲信号转换成模拟电流量，进而指示瞬时流量值。涡轮流量计原理方框图见图2。   流体从机壳的进口流入。通过支架将一对袖承固定在管中心轴线上，涡轮安装在轴承上。在涡轮上下游的支架上装有呈辐射形的整流板，以对流体起导向作用，以避免流体自旋而改变对涡轮叶片的作用角度。在涡轮上方机壳外部装有传感线圈，接收磁通变化信号。其主要部件有：（1）涡轮   涡轮由导磁不锈钢材料制成，装有螺旋状叶片。叶片数量根据直径变化而不同，2-24片不等。为了使涡轮对流速有很好的响应，要求质量尽可能小。   对涡

7、轮叶片结构参数的一般要求为：叶片倾角10°～15°；叶片重叠度P为1～1．2；叶片与内壳间的间隙为0．5～1mm。（2）轴承   涡轮的轴承一般采用滑动配合的硬质合金轴承，要求耐磨性能好。由于流体通过涡轮时会对涡轮产生一个轴向推力，使铀承的摩擦转矩增大，加速铀承磨损，为了消除轴向力，需在结构上采取水力平衡措施，其原理见图3所示。由于涡轮处直径DH略小于前后支架处直径Ds，所以，在涡轮段流通截而扩大，流速降低，使流体静压上升ΔP，这个ΔP的静压将起到抵消部分轴向推力的作用。图3水力平衡原理示意图（3）前置放大器   前置放大器由磁电感应转换器与放

8、大整形电路两部分组成，示意图见图4所示。磁电转换器国内一般采用磁阻式，它由永久磁钢及外部缠绕的感应线圈组成。当流体通过使讽轮旋转的，叶片在永久磁钢正下