摘要:論述了渦輪流量計(jì)的工作原理及在燃?xì)夤こ讨械膽?yīng)用范圍和選型、施工安裝等內(nèi)容, 并探討了在使用管理中解決實(shí)際問題的途徑。目前, 燃?xì)夤こ讨袕V泛應(yīng)用的燃?xì)獗碛衅つけ怼u輪流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦接流量計(jì)、旋進(jìn)旋渦流量計(jì)等, 它們分別適用于不同的用戶。 應(yīng)根據(jù)用戶的燃?xì)鈮毫Α⑹褂们闆r、***大和***小流量等參數(shù)和安裝環(huán)境作出合理的選擇。 筆者對(duì)燃?xì)鉁u輪流量計(jì)的應(yīng)用與管理進(jìn)行一些探討。

1、渦輪變送器的工作原理：
  渦輪流量計(jì)由渦輪、軸承、前置放大器 、顯示儀表組成,如圖 1 所示。

圖 1　渦輪流量計(jì)變送器結(jié)構(gòu)
  渦輪變送器的工作原理是:當(dāng)流體沿著管道的軸線方向流動(dòng), 并沖擊渦輪葉片時(shí), 便有與流量 qv、流速V 和流體密度ρ乘積成比例的力作用在葉片上, 推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)。 在渦輪旋轉(zhuǎn)的同時(shí), 葉片周期性地切割電磁鐵產(chǎn)生的磁力線, 改變線圈的磁通量。 根據(jù)電磁感應(yīng)原理, 在線圈內(nèi)將感應(yīng)出脈動(dòng)的電勢(shì)信號(hào), 此脈動(dòng)信號(hào)的頻率與被測(cè)流體的流量成正比, 即N =Q·ξ其中,ξ為流量系數(shù)。渦輪變送器輸出的脈沖信號(hào)經(jīng)前置放大器放大后, 送入顯示儀表, 就可以實(shí)現(xiàn)流量的測(cè)量。

2、渦輪流量計(jì)的應(yīng)用范圍和選型：
燃?xì)饬髁坑?jì)的選型可按五個(gè)方面比較進(jìn)行:
(1)儀表性能方面:度、范圍度 、壓力損失、上下限流量、信號(hào)輸出特性、響應(yīng)時(shí)間等;
(2)流體特性方面:流體壓力、溫度、密度、黏度、化學(xué)性質(zhì)、磨損、腐蝕、結(jié)垢、臟污、氣體壓縮系數(shù)、等熵指數(shù)、比熱容、電導(dǎo)率、聲速、混相流、脈動(dòng)流等;
(3)安裝條件方面:管道布置方向、流動(dòng)方向、上下游管道長(zhǎng)度、管道口徑、維護(hù)空間、管道振動(dòng)、接地、電源、附屬設(shè)備(過濾、排污)、防爆等;
(4)環(huán)境條件方面:溫度、濕度、安全性、電磁干擾等;
(5)經(jīng)濟(jì)因素方面:購置費(fèi)、安裝費(fèi)、維修費(fèi) 、校驗(yàn)費(fèi)、使用壽命、運(yùn)行費(fèi)(能耗)、備品備件等。
  渦輪流量計(jì)是繼孔板流量計(jì)之后的第二個(gè)法定燃?xì)饬髁坑?jì), 城市用燃?xì)饬髁坑?jì)需要解決的測(cè)量對(duì)象大致為中壓(1.6MPa 以下)、中小流量(DN200 以下)、安裝條件差(直管段長(zhǎng)度不足)、管理維護(hù)力量薄弱、功能簡(jiǎn)明易懂、操作方便、免維護(hù)、價(jià)格適中等。
選擇渦輪流量計(jì)時(shí), 應(yīng)按以下幾點(diǎn)進(jìn)行考慮:
(1)流量計(jì)本體***好選用 316 不銹鋼材料以防腐, 如是防爆區(qū)還必須是防爆設(shè)計(jì)。
(2)軸承一般有炭化鎢、聚四氟乙烯、碳石墨三種規(guī)格。
  碳化鎢的精度***高, 可應(yīng)用于燃?xì)夤こ?聚四氟乙烯、碳石墨能防腐, 一般在化工場(chǎng)所優(yōu)先考慮。
(3)感應(yīng)探頭是檢測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)體的運(yùn)動(dòng)并把它轉(zhuǎn)化為脈沖數(shù)字電信號(hào), 電磁線圈電壓輸出值接近正弦曲線, 脈沖信號(hào)的頻率范圍隨測(cè)量的流量大小成線性變化, 典型的范圍有 10∶1 、25∶1 和 100∶1 三種規(guī) 格 。 電磁 線圈的電阻 一般小 于2000Ψ。

3、渦輪流量計(jì)的安裝：
渦輪流量計(jì)的安裝如圖 2 所示。
(1)安裝渦輪流量計(jì)前, 管道要清掃。 被測(cè)介質(zhì)不潔凈時(shí), 管道上游要加過濾器, 否則渦輪、軸承易被卡住, 測(cè)不出流量來。
(2)變送器的電源線采用金屬屏蔽線, 接地要良好可靠。電源為直流 24V, 650Ψ阻抗。
(3)變送器應(yīng)水平安裝, 避免垂直安裝, 并保證其前、后有適應(yīng)的直管段, 一般前 10D, 后 5D。
(4)保證流體的流動(dòng)方向與儀表外殼的箭頭方向一致,不得裝反。
(5)被測(cè)介質(zhì)對(duì)渦輪不能有腐蝕作用, 特別是軸承處, 否則應(yīng)采取措施。
(6)投運(yùn)前先進(jìn)行儀表系數(shù)的設(shè)定。 仔細(xì)檢查, 確定儀表接線無誤, 接地良好, 方可送電。
(7)安裝渦輪流量計(jì)時(shí), 前后管道法蘭要水平, 否則管道應(yīng)力對(duì)流量計(jì)影響很大。
(8)拆裝流量計(jì)時(shí), 注意對(duì)磁感應(yīng)部分不能碰撞。

圖 2　渦輪流量計(jì)安裝示意圖
4、渦輪流量計(jì)的組態(tài)與校正 、顯示儀表：
  渦輪流量計(jì)的組態(tài)與校正, 標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)定方法是十點(diǎn)水標(biāo)定法, 黏度不同, 標(biāo)定值就不同, 故通常要做黏度標(biāo)定曲線。顯示儀表的任務(wù)是將單位時(shí)間輸出脈沖數(shù)和輸出脈沖總數(shù)轉(zhuǎn)換成瞬流量和總流量, 并顯示出來。 由前放大器輸出的脈沖信號(hào), 其幅值、波形都是不規(guī)則的, 在進(jìn)入顯示儀表后, 先需經(jīng)整形電路整形成為有規(guī)則的具有一定幅值的矩形電脈沖信號(hào), 再經(jīng)過頻率/ 電流轉(zhuǎn)換電路, 將頻率信號(hào)變?yōu)橄鄳?yīng)的電流信號(hào)(4m A ～ 20m A), 再轉(zhuǎn)換成瞬時(shí)流量值 , 總量由轉(zhuǎn)換及積算電路得到。 有的顯示儀表就地顯示, 有的送 DCS顯示。

5、渦輪流量計(jì)的管理計(jì)量?jī)x表:
  既是供需雙方貿(mào)易結(jié)算的依據(jù), 亦是生產(chǎn)部門用氣效率的主要技術(shù)指標(biāo)。 對(duì)燃?xì)夤? 燃?xì)夤╀N差的控制是管理中的工作重點(diǎn)。 造成供銷差的主要因素是:主觀上有用戶設(shè)備配置、抄表、失效表更換及時(shí)率等因素, 客觀上有燃?xì)獗碣|(zhì)量、用戶竊氣等因素。 有效地控制上述因素, 才能減少供銷差產(chǎn)生。 渦輪計(jì)量表的使用管理應(yīng)從以下幾方面考慮:(1)做好計(jì)量表的設(shè)計(jì)、選型與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查。 設(shè)計(jì)中嚴(yán)格按委托書提供設(shè)備數(shù)據(jù)選用計(jì)量表流量范圍, 保證計(jì)量精度, 對(duì)儀表性能質(zhì)量和測(cè)量對(duì)象特性須確切了解, 許多選型的失敗就是因?yàn)樘峁﹨?shù)不準(zhǔn)確所致。 通氣前, 對(duì)用氣設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn), 如有不符, 確保在通氣前更換計(jì)量表。(2)進(jìn)行技術(shù)改進(jìn), 提高計(jì)量管理。 采用一種高效整流作用的整流器與渦輪流量傳感器耦合成結(jié)構(gòu)一體化的氣體渦輪流量計(jì), 在上游側(cè)阻流件為彎頭或有半開截止閥條件下, 只需要 2D 直管段長(zhǎng)度, 對(duì)于城市用安裝空間窄小的, 它具有很突出的特點(diǎn)。(3)嚴(yán)把燃?xì)獗硎讬z質(zhì)量關(guān), 定期展開計(jì)量表巡檢及檢定工作。燃?xì)鉁u輪表應(yīng)為首檢合格、限期使用、到期更換的計(jì)量表, 首次檢定一定要質(zhì)量過關(guān)。 派專人定期抄表和維護(hù), 定期對(duì)其進(jìn)行巡檢和檢定。