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气体涡轮流量计在燃气计量中运用分析


文章日期:2018-02-06|阅读数:


    气体涡轮流量计,由于其具有:计量精度高、量程宽、灵敏度高<P=lOPa,Qy=0.6m'/h)、体积小、易安装维护、故障低等综合特点,已越来越广泛地使用在油(气)田、化工部门、城市煤气、夭然气工程以及各种无腐蚀性气体的计量,并将成为城市燃气公福用户计量的理想仪表。
   气体涡轮流量计,是采用一轴流式气动涡轮。当气体流经涡轮叶片时,驱动涡轮转动。其转速与流量成正比,通过中心传动系统、磁连轴器,将涡轮转速累积成立方米体积流量在机械计数器上直接显示,同时经脉冲发生器系统将机械信号转换或脉冲信号输出,实现远距离传送和抄表。
   由于其结构特点,该产品的流量显示,与流经仪表中的介质压力(密度),有着直接关系。本文着重从运用的角度分析其内在关系,以便正确使用该产品,进行高精度的计量。

    一、***小流量(Qmin)分析:
   气体涡轮流量计所给出的***小流量,一般由承制厂家根据产品的结构设计、制造工艺等特点,并经用空气作介质在标准器具标定的进入精度的***小计量流量。该指标的确定,一般规定在标准状态下(P = 101.325kPa , T= 293土5x)的指标。该指标与流入仪表中气体密度倒数的平方根(即W成正比。

    标定由空气作介质,而实际上工作介质可能是夭然气、煤气或其它气体。因而针对不同的工作介质,其标准状态下的***小流量是有区别的.其值由公式(1)计算即:
计算公式
    1. Qmin与海拔高度关系分析    不同海拔用户,由于当地大气密度随海拔高度增大而降低,因而实际标准状态下的***小流量也随着变化。其值可按公式(2)计算即:
计算公式
式中:`KSbmio:实际***小流量(m'/h)    Q    bmie:标准状态下***小流量(m'/h)

      P.,标准大气压力(101. 325kPa )      Pm:实际大气压力(Pa)      d:介质密度与空气密度之比.    以空气作为介质,以LWQ一50 <DN50)气体涡轮流量计为例,其***小流量与海拔高度关系即Qm;o - H关系见图(1)所示。表1 LWQ一50(DN50)Qm;o-H关系计算值
表1 LwQ一50(DN,50)Qmin-H关系计算值

表1 LwQ一50(DN,50)Qmin-H关系计算值
图1  Qmin一H关系图


   2.Qmi。与介质工作压力关系分析    随着介质工作压力增大,实际Qmi。值可按公式(3)计算即(以空气为例):
计算公式
    此处d=1    其实际***小流量Qm ;。与压力(空气)关系见图2,Qmm;o-P二关系.    从2;o-P。关系曲线可看出,Qm~值在工作压力Pm = 0 ^- 0. 4MPa之间,减小幅度较大;而在0. 4MPa以上,该值变化幅度变缓。    从曲线中可看出,压力增大,Q*变小,其小流量性能变优,而且仪表量程比增大,表现出气体涡轮表的明显优异特征。
图2  Qmin mas-P关系图


图2  Qmin mas-P关系图
二、压力、温度补偿分析由气态方程
由气态方程公式图

表2气体涡轮流量计产品流量范围及压力修正值



表2气体涡轮流量计产品流量范围及压力修正值
    一般气体,工作压力在1. OMPa以内工作时,压缩系数接近1,此时压缩系数可忽略不计。
    如果在计量中工作介质温度变化不大,则温度影响也可忽略不计,则上述公式可简化成:  例如:某燃气用户,燃气工作压力为20kPa,两次抄表间仪表实际累计流量为4300m',其实际标方流量应为:    先从表(2)中查表压为20kPa时的P,/P。值,其P,/Po=1. 1971,则实际标方流量为    4300 X 1. 1971~5147. 53 (m3)    从表(2)中(P}/Po)值可看出,工作压力在lOkPa以内该值很小。则实际计量中若介质工作压力小于10kPa可不作压力补偿。而工作压力大于lOkPa时,必须作压力补偿,以避免计量损失.

    三、结论:
   根据气体涡轮流量计的结构特点分析,可知该产品既适用小压力、小流量的燃气计量,又可以适用于大压力、大流量的燃气计量.尤其适用于高压、大流量的燃气计量,在高压下工作,气体流量计的性能显然变好、量程变宽。
   1.用于城市低压公福姗气用户计t    根据以上分析,若将气体涡轮流量计用于城市低压公福燃气用户计量,则必须按当地的海拔高度、当地大气压的密度实际值来确定该介质实际***小流量值,并按此值选择使用。    例:某地区海拔高度H= 2000m,采用城市煤气,其表前压力为1000Pa,如何选择气体涡轮流量计?    首先计算实际***小流量,查表1 H =2000,大气压=79500Pa
计算公式
    从以上计算可知,标定为Qbmin- 1 Om3/h的气体涡轮表在该地区计量城市煤气,表前压力为1000Pa情况下实际进入精度的***小流量为17. 7 <m3/h ),因而若用气体涡轮流量计只能用于流量大于20m'/h的公福用户.
    例:北京地区某公福用户使用天然气,其灶前压力为1500Pa,如何选用气体涡轮流量计?    首先计算实际***小流量:
计算公式
    从以上计算可得知,若采用气体涡轮表用于北京城区,如果介质是天然气则选用流量大于(13m'/h)以上公福用户为好.
    对北京地区的人工煤气,用同样方法计算则Qsm;o =15. 7m' /h,因而可结论为:在平原地区,灶前压力为1500Pa的公福用户若选用气体涡轮流量计用于人工煤气,必须用于流量大于16m'/h,  
   2.用于高、中压憋气管道计t    若用于压力大于表压1. 0MPa以上,则标方流量须按公式(6)计算,即要进行压力、温度修正并且要考虑气体压缩系数修正;若用于压力小于表压1. 0MPa以下,可仅进行压力、温度修正,不进行气体压缩系数修正。    对于高中压,实际***小流量都比标准状态下标定的***刁硫量要小,因而可根据实际流量以及实际管径直接选用气体涡轮流量计。
   3.确保计t的准确性    在选用气体涡轮流量计时,要确保表前直管段长度大于10倍DN,表后直管段长度大于5倍D,以保证气体以良好的气动品质通过流量计,从而得到正确的计量。


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