LWGY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(huì)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(tái)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(tái)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(tái)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(huì)有什么變化？儀表系數(shù)究竟和哪些因素有關(guān)？帶著對(duì)這些問題的思考，我們隨機(jī)抽取了6臺(tái)儀表(口徑均為DN80)，每兩臺(tái)儀表組成一組，共3組進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。6臺(tái)儀表檢定數(shù)據(jù)列于表1。
表1 儀表檢定數(shù)據(jù)
組別 *組 第二組 第三組 |
出廠編號(hào) 1779 1761 1819 1814 1792 1801 表芯 A－1 A－2 B－1 B－2 C－1 C－2 儀表系數(shù) 15436 15587 15555 15809 15423 15768 基本誤差（％） 0.26 0.28 0.34 0.59 0.29 0.36 重復(fù)性（％） 0.01 0.04 0.04 0.03 0.02 0.03 壓損（kPa） 1.16 1.22 1.19 1.21 1.21 1.2 |
將每組儀表的2臺(tái)表芯對(duì)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(tái)儀表參數(shù)進(jìn)行比較，獲得比對(duì)結(jié)果，列于表3。其中儀表系數(shù)以相對(duì)變化（百分?jǐn)?shù)）表示。
表2 更換表芯后的儀表檢定數(shù)據(jù)
組別 *組 第二組 第三組 |
出廠編號(hào) 1779 1761 1819 1814 1792 1801 表芯 A－2 A－1 B－2 B－1 C－2 C－1 儀表系數(shù) 15578 15489 15832 15525 15771 15433 基本誤差（％） 0.31 0.29 0.57 0.35 0.33 0.39 重復(fù)性（％） 0.04 0.03 0.02 0.02 0.02 0.02 壓損（kPa） 1.21 1.19 1.23 1.21 1.20 1.20 |
表3 同表芯的2臺(tái)儀表參數(shù)變化情況
組別 *組 第二組 第三組 |
出廠編號(hào) 1779 1761 1819 1814 1792 1801 1761 1779 1814 1819 1801 1792 表芯 A－1 A－2 B－1 B－2 C－1 C－2 儀表系數(shù) 0.34 －0.05 －0.19 0.15 0.06 0.02 基本誤差（％） 0.03 0.03 0.01 －0.02 0.10 －0.03 重復(fù)性（％） 0.02 0 －0.02 －0.01 0 －0.01 壓損（kPa） 0.03 －0.01 0.02 0.02 －0.01 0 |
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總壓零部件，包括影響儀表性能的軸承和葉輪。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(tái)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(cè)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*設(shè)計(jì)要求，所給出的選型條件如下：被測(cè)介質(zhì)為天然氣，相對(duì)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(duì)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*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(cè)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(duì)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，上限流量計(jì)不受密度影響，下限流量受密度影響的變化規(guī)律如下：
（1）
式中： 為工作條件下的zui小流量： 為工廠給出的zui小流量； 為標(biāo)定時(shí)的壓力，通常為當(dāng)?shù)卮髿鈮海?nbsp; 為工作條件下的壓力（壓）；d為被測(cè)氣體的相對(duì)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(cè)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)夤臼褂肈N2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)兩，而后將壓力慢慢下調(diào)，則流量計(jì)開始轉(zhuǎn)動(dòng)并逐漸加快了轉(zhuǎn)速，直到達(dá)到穩(wěn)定。因此，該公司對(duì)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(dòng)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(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，而是有一個(gè)不轉(zhuǎn)的盲區(qū)。只有當(dāng)流體驅(qū)動(dòng)力矩克服摩擦阻力后才會(huì)旋轉(zhuǎn)。那么驅(qū)動(dòng)力矩和哪些因素有關(guān)呢？
由于一臺(tái)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(dòng)力也基本為定值。而驅(qū)動(dòng)力矩和密度與流量的平方成正比，即
（2）
式中： 為驅(qū)動(dòng)力矩； 為工作狀態(tài)下的氣體密度； 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 常數(shù)＝m定，所以式（2）變?yōu)?/p>
（3）
因?yàn)?nbsp; 為定值，所以驅(qū)動(dòng)力矩和 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)， 逐漸下降， 逐漸增大，則 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DN2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(dòng)流量估算
壓力 流量范圍 流量范圍 始動(dòng)流量 始動(dòng)流量 （MPa） （工況） （換算為標(biāo)況） （工況） （換算為標(biāo)況） 量程比 （m3/h） （Nm3/h） （m3/h） (Nm3/h) |
0.1 2~20 2~20 0.8 0.8 10∶1 0.4 1.11~20 5.55~100 0.44 2.22 18∶1 |
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(dòng)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(duì)有代表性的兩個(gè)問題進(jìn)行了分析，希望對(duì)氣體渦輪流量計(jì)的選型和使用有一定的幫助
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