摘要:渦輪流量計(jì) 是一種具備溫度(dù)和壓力補償功能(neng)的速度式流量計(jì)量器具,具👉有精度(dù)高.重複性好、量程(cheng)比高、維修方便等(děng)優點😄,從而💯在石油(you)、化⭕工、冶金等領域(yu)應用廣泛⭐。從渦輪(lun)流量計的特點、原(yuán)理、類型、使用以及(jí)缺陷等5個方面介(jie)紹其在天然氣計(jì)量中的應用。
0前言(yán)
　　天然氣作爲一種(zhǒng)清潔能源在我國(guo)的能源戰略中🍉占(zhàn)🔞據着⛱️重💞要的地位(wei),随着國家西氣東(dong)輸管道的建♍成和(he)城市燃氣管網的(de)不斷完善,科學準(zhun)确的天然氣貿易(yi)結算重要性凸顯(xian)。因爲⛱️在精度、重複(fú)性、零點漂移、量程(cheng)比等方面具備顯(xian)著🥰的優勢,渦輪流(liu)量計成爲一種被(bèi)廣泛使用的✉️速度(dù)式流量計。11其軸承(cheng)制作精良、導流💛片(pian)經過特殊設計,能(néng)降低磨損,在極端(duan)條件下保證測量(liang)✌️的可靠性;其輸出(chu)信号爲脈沖,易于(yú)數字化;渦輪流量(liàng)計的儀表系數和(he)線性度都受壓力(lì)變化影響較小,21如(ru)與帶特殊功能的(de)二次🔴儀表配套，還(hái)可以進行定量控(kòng)🙇‍♀️制，超量報警等，3因(yīn)此在石油、液化氣(qi)、天然氣領域取得(dé)⛹🏻‍♀️了廣泛的應用，主(zhu)要從📐特點🙇🏻、原理、類(lèi)型、應用以及不足(zú)♊等5個方面介紹 氣(qi)體渦輪流量計 在(zai)天然氣計量中的(de)應用。
1氣體渦輪流(liú)量計的特點
　　氣體(tǐ)渦輪式流量計安(an)裝簡單、方便，具備(bèi)在線和巡🙇🏻檢式計(ji)量🧑🏾‍🤝‍🧑🏼已廣泛應用于(yú)天然氣計量中。
1.1智(zhì)能測量與補償
　　氣(qi)體渦輪流量可直(zhi)接測量氣體的标(biao)準體積或飽和☔蒸(zhēng)汽的質🌏量流量并(bìng)且獲得介質溫度(dù)與壓力的測量🌈數(shù)據,對流量進行自(zi)動補償和壓縮因(yin)子自動修正。
1.2制造(zao)工藝先進
　　氣體渦(wo)輪流量計采用先(xiān)進的微機技術與(yu)高性能的集成👉芯(xīn)片,利用先進的微(wēi)功耗高新技術,整(zhěng)機功耗低💋,既可憑(ping)内㊙️電池長期供電(diàn)運行,又可由外電(diàn)源⭕供電運🥵行,采用(yong)LCD顯示屏方便讀數(shu),輸出脈沖信号,也(yě)可輸出(4~20)mA的标準模(mo)拟信号。[6]
1.3自動化程(chéng)度高
　　具備通訊接(jie)口能夠與上位機(ji)進行通訊,一台上(shang)位👈機可🔴與多台流(liu)量計進行通訊，便(biàn)于集中管理。'
2氣體(ti)渦輪流量計工作(zuo)原理
　　氣體渦輪流(liú)量計的基本原理(li)是:當沿軸線流動(dong)的流體進入流量(liang)傳感器時,葉片迫(pò)使流體旋轉,然後(hòu)在旋渦蔓生體的(de)中心産生渦流。
　　渦(wō)流在文丘裏管中(zhōng)流動,到達收縮段(duàn)後突然節流,從而(ér)加㊙️速。當🧑🏽‍🤝‍🧑🏻渦旋進人(rén)擴散區時,回流迫(po)使其進行二次旋(xuan)轉。此時，渦流的旋(xuán)⭕轉頻率與介質的(de)速度成♊線性正比(bi)。壓電傳感器檢測(ce)到😄的弱電荷信号(hao)被前置放大器放(fàng)大,濾波👨‍❤️‍👨和整形,然(rán)後轉換爲脈沖信(xìn)号🥵,其頻率與流速(su)成正比。最後,信号(hao)被發送到積分器(qi)進行計數和處🚶理(lǐ)。
　　流量積算儀 由 溫(wen)度和壓力計量模(mó)拟通道以及微處(chù)理單元組成,流🚶‍♀️量(liang)計中的微處理器(qì)可根據溫度測量(liàng)值對應得到介質(zhì)密度和壓力,完成(cheng)介質的體積流量(liang)和質量流量的計(ji)算;還可按照🚶氣态(tài)方程進行溫壓補(bǔ)償,并自動進行壓(ya)縮因子修正。
　　對于(yú)機械計數器式渦(wo)輪流量計，計數器(qi)通過驅動機🔴構旋(xuan)轉并計數。對于使(shǐ)用電子流量積分(fèn)器的流量計,代表(biao)渦輪轉速的脈🏃🏻‍♂️沖(chong)信号通過旋轉的(de)發訊🌂盤或信🈲号傳(chuán)感器和放大電路(lù)輸出,脈沖信号的(de)頻🧑🏾‍🤝‍🧑🏼率與.流體的體(ti)積流量成正比。
3氣(qì)體渦輪流量計類(lei)型
3.1基本型渦輪流(liu)量計
　　傳感器本身(shen)不具備現場顯示(shì)功能,僅将流量信(xìn)号遠傳輸出。流量(liang)信号可分爲脈沖(chong)信号或電流信号(hào)。價格低集成度高(gao)體積小㊙️巧，特别适(shi)用于與二次顯示(shì)儀.PLCDCS等計算機♉控制(zhi)系統配合使用。
3.2智(zhi)能渦輪流量計
　　智(zhi)能渦輪流量計 ,結(jié)合了渦輪流量傳(chuan)感器和先進的超(chāo)低功耗單片微機(jī)技術開發的顯示(shi)集成儀表，具有結(jié)構緊湊、可靠性高(gao)、抗外部電源幹擾(rao)🚩防雷擊、成本低等(deng)優點。191可現場進行(hang)儀表系數三點修(xiū)正，智能補償儀表(biǎo)系數非線性,同時(shi)顯示瞬🌂時流量、累(lei)積流量以及溫度(dù)、壓力等計量參數(shu),具備數據實時存(cun)儲功能和防爆功(gong)❓能，特别适用于⚽與(yǔ)PLC、DCS等計算機控⁉️制系(xi)統配合使🔅用。
4氣體(tǐ)渦輪流量計的使(shǐ)用
　　氣體渦輪流量(liàng)計具有靈敏度高(gao)、重複性好、量程比(bǐ)大精度高特點,因(yīn)此廣泛用于天然(rán)氣流量測量中。當(dang)流量變化很大時(shi)，氣體渦輪流量計(jì)比差壓流量計更(gèng)合适。氣體🏃🏻渦輪流(liu)💜量計的量程比寬(kuān),中大口徑可以達(da)到40:1到10:1,小口徑🔅爲6:1或(huo)5:1。随着天然氣計量(liang)技術的發展以及(ji)對天然氣貿易和(hé)交接計量要求的(de)提高.氣體渦輪流(liú)量計既可以滿足(zu)貿易計量的要♋求(qiú),又🧑🏾‍🤝‍🧑🏼可以滿足較寬(kuān)的🈲測量範圍。另外(wai),它的設備成本比(bi)♍孔🧑🏽‍🤝‍🧑🏻闆流量計和氣(qì)體🌂超聲流量計低(dī)。因✌️此,氣體渦輪流(liu)量計被越來越廣(guang)泛地使用,尤其中(zhōng)國天然氣市場用(yòng)量增幅明顯🐇,但是(shì)普遍存在下遊市(shi)場前期用量較低(dī),天然氣管道往往(wang)在初期采取低壓(yā)運行,在運行📱一段(duàn)時間後逐步提高(gāo)壓力,增大供應量(liang),渦輪流量計以其(qi)較寬的量程比能(néng)降低測量管直徑(jing),從而較少投資。
　　氣(qi)體渦輪流量計精(jing)度高,普通流量計(jì)的精度爲(±1~±1.5)%,特殊專(zhuan)用❗型爲(±0.5~±0.2)%,但其精度(dù)越高,對現場條件(jiàn)的要求越苛刻。渦(wo)輪流量計具有良(liáng)🌂好的重複性,短期(qi)重複性可達(0.05~0.2)%。如💔果(guo)定期校準，則可以(yǐ)獲得很高的精度(du)。
氣體渦輪流量計(jì)結構緊湊輕巧、安(an)裝維護方便、流通(tōng)💛能☂️力大,适🍉用高壓(ya)測量。儀表表體上(shàng)不必開孔，易制成(chéng)高壓型儀表，,可以(yǐ)滿足管道的升壓(ya)要求。正因爲具備(bèi)以上優點,因此在(zài)天然氣貿易結算(suan)中是優㊙️先選用的(de)🔴流量計之一。
5氣體(ti)渦輪流量計的缺(quē)陷
　　由于氣體渦輪(lún)流量計難以長期(qī)保持穩定的計量(liàng)特性♋,需要定期檢(jian)定或者校準。對于(yú)貿易儲運和高精(jīng)度測量的要求,需(xu)要經🔴常對流量計(ji)進行在線實流檢(jiǎn)定以保持其特性(xìng),同時氣體密度對(duì)儀表精度有較大(dà)影響,由于密度與(yǔ)溫度和壓力密切(qiē)相關,現🐉場溫度和(he)壓力的波動是不(bu)可避免的,應根據(ju)其對流量計計量(liang)特性的影響程度(dù)♌采取補償措施,以(yi)保持高精度。”1因此(cǐ)保💞持渦輪流量計(jì)精🚶度的同時,需要(yao)㊙️對現場溫度、壓力(li)進行定期校準和(hé)補償,從而确保🐕天(tiān)然氣管🔆道貿易計(ji)量的準确性。
　　流量(liang)計受速度分布和(hé)旋轉流的畸變影(ying)響很大。傳感⭐器的(de)上下兩側需要設(she)置長直管段。如果(guǒ)安裝空間有🐪限,可(kě)以安🍉裝整流器以(yǐ)縮短直管段的長(zhang)度,這🈲不适合測量(liang)脈動流和混溶流(liú)🔞。被測氣體的清潔(jie)度要求很高。如果(guo)氣體變髒,可以安(ān)裝過濾器,但同時(shi)也會帶來壓力損(sǔn)失增大、維護增加(jiā)。
6小結
　　氣體渦輪流(liu)量計是一種速度(dù)流量計,具有精度(dù)高、重☔複性💘好、無零(ling)漂移、量程比大等(deng)優點。采用先進的(de)🐇超低功耗單片微(wēi)機技術研制的渦(wo)輪流量計,特别适(shi)合與計算機控制(zhì)系統(例如PLC和DCS)來配(pei)套使用改善天然(rán)氣自🚶動化流量🏃🏻‍♂️計(ji)量水平,其量程比(bi)寬非常适合流量(liang)變化幅度較大的(de)場合,可降低😍測量(liàng)管直徑,從而較少(shao)投資;短期重複性(xing)可達(0.05~0.2)%，如經常校準(zhun)或在線校準可得(dé)極高的精度;安裝(zhuang)維護方便,流通能(neng)力大适用高壓測(cè)量,在天然氣管道(dào)貿易結♻️算中是優(yōu)先選用的流量計(ji);然而氣體密度對(duì)流量計精度有較(jiào)大影響,需要定💁期(qī)校準。

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