氣體渦輪流量計(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(chǎng)選型、使用及維護(hù)情況下會(huì)出現(xiàn)許多問(wèn)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(wèn)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(chǎng),尤其是高壓場(chǎng)合,渦輪表?yè)p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(chǎng)不允許進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的維修工作)。由此產(chǎn)生了這樣的疑問(wèn):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(wèn)題的思考,我們隨機(jī)抽取了6臺(tái)儀表(口徑均為DN80),每?jī)膳_(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。
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。
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重要零部件,包括影響儀表性能的軸承和葉輪。渦輪流量計(jì)一次表的損壞主要是軸承和葉輪,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(wèn)題:
①什么是流量范圍?
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(wèn)題可通過(guò)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.管路安裝情況完全滿足設(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1x1MPa(表壓);常用溫度20C;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)所給的條件首先進(jìn)行簡(jiǎn)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(shuō)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(lái)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--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,上限流量不受密度影響，下限流量受密度影響的變化規(guī)律如下:
式中:Qminopanaing為工作條件下的最小流量;Qmniair為工廠“給出的最小流量;P2m為標(biāo)定時(shí)的壓力,通常為當(dāng)?shù)卮髿鈮?Pm為工作條件下的壓力(絕對(duì)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(wèn)題明白以后,再來(lái)看看使用現(xiàn)場(chǎng)提出的另一個(gè)問(wèn)題。
燃?xì)夤臼褂肈N25A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(絕對(duì)壓)。因?yàn)樵谡f(shuō)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)也能夠正確計(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)量,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(shuō)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(wèn)題就是渦輪流量計(jì)始動(dòng)流量的問(wèn)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(shuō)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(lái)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
M∞ρmQ2m?????(2)
式中:Md為驅(qū)動(dòng)力矩;ρn為工作狀態(tài)下的氣體密度;Qm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pρQm=常數(shù)=m定,所以式(2)變?yōu)?
Mg∞m定Qm????(3)
因?yàn)閙定為定值,所以驅(qū)動(dòng)力矩和Qm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),ρm逐漸下降,Qm逐漸增大,則Ma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DN25A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。
之所以提出這樣的問(wèn)題,是因?yàn)樵诂F(xiàn)場(chǎng)忽略了一個(gè)問(wèn)題,就是進(jìn)氣zl質(zhì)量流量為定值,不管通過(guò)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1m2/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(wèn)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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