關于常用衛生渦輪流量計的選型的案例分析說明

衛生渦輪流量計是目前在工業領域使用較為廣泛的流量計類型之一，其產品特點是精度高、安裝方便、使用性能的穩定性高等優點，可廣泛應用于石化、冶金、城市燃氣行業。這種基于渦輪感應流體平均流速來測量流量的流量計，由于精度高，常應用于昂貴的介質（介質、天然氣等介質）的計量與貿易結算。在渦量流量計的使用過程中，如何實現流量計的合理選型，達到高效利用的目的，不僅能夠節約使用單位的使用成本，也能夠實現儀表儀器的利用效益的最大化。本文針是根據衛生渦輪流量計的產品特點，介紹了流量計的選型依據，同時以案例計算分析了衛生渦輪流量計的選型，為今后衛生渦輪流量計的合理選型提供了一定的理論依據。
衛生渦輪流量計一般由流量變送器、前置放大器和顯示計算儀組成。它具體的工作原理是：當被測流體介質通過管內的渦輪葉片時，渦輪因為感受到流體的沖擊而做旋轉運動，在流量計量程的范圍內渦輪的轉速和流量成正比。衛生渦輪流量計的轉數是通過磁電轉換器轉換成電脈沖信號，再被前置放大器放大，由顯示計算儀顯示流量的大小。這樣根據單位時間的脈沖數和累計的脈沖數就可以反映出單位時間的瞬時流量和累計流量。通過流量計的流體體積示值是以渦輪葉輪轉數為基準的，即通過測量葉輪的轉速來反映通過管道的體積流量大小。
衛生渦輪流量計結構如圖一所示。

衛生渦輪流量計整流器通常也叫導流器，主要作用是消除和減少流體流動中的漩渦流、偏心流等各種不是中心軸對稱的流體。軸承用來固定轉子使其很好地安裝在管道的中心線處。
葉輪是轉子式衛生渦輪流量計的主要組成部分，一般主要由螺旋形的葉片組成。一般葉片的直徑剛好充滿管道，葉片的軸向長度近似為葉片的高度。一般所說的儀表管段是指流量計的管段部分，里面包含了整流器、軸承、轉子傳感器等部分，有時候也包括上游和下游的直管部分。
傳感器的主要作用是把轉子轉動的信號轉換為電信號。通常將衛生渦輪流量計中感知流體流速的渦輪及其組合(包括前后導流架、軸承、殼體及前置放大器)統稱為渦輪流量傳感器。前置放大器是為了傳送傳感器的電信號而對其放大，整型從而得到輸出型號，再將信號處理轉換為二次儀表顯示的信號。顯示器為衛生渦輪流量計接受輸出輸出信號的裝置。在流量計運行的過程中，瞬時流量、累計流量、儀表系數都可以在顯示器上顯示出來。
每個規格的流量計，均有其流量范圍。也即說，當介質流量低于下限流量時，介質流速太低，以致無法檢測流速，或無法保證精度；而當流量高于流量上限時，產生壓力損失過大，會產生丟脈沖、漏計等現象，即使不漏計，流量計也無法保證精度。由于流量計的使用環境條件一般較為惡劣，有振動、脈動等干擾存在，因此，若流量計經常處于下限流量工作時，就很難保證計量精度。一般應使流量計的工作流量范圍處于最大工況流量的20％一90％。當使用環境很理想時，流量計可工作于最小流量和最大流量之間，但這僅考慮到流量計的流量范圍。若在低壓介質使用，還應考慮壓力損失的影響。壓力損失大是流量計選型必須考慮的一個重要因素，在有壓力損失要求時，應考慮此因素。
1衛生渦輪流量計的選型數學依據
用戶在實際的流量計選擇應用中，要盡量選擇合適的流量計，既要避免資源浪費造成的過度花費，又要避免選擇不合適的流量計影響測量的精度，造成用戶雙方的貿易糾紛。用戶在選擇流量計之前應首先估計管線輸送介質的量和介質可能達到的溫度和壓力范圍，估算出輸送介質的最高和最低的工況流量，正確選擇規格合適的流量計。選擇衛生渦輪流量計的總體原則是：盡量使流量計在最大流量的20％--90％的范圍內運行，這樣流量計的最佳計量性能及測量精度也是最高的。
衛生渦輪流量計選型流程如圖二所示

二、選型的數學計算依據
已知介質的最低壓力、最高溫度和所需的最大標準狀況下的流量，計算最大工況下的流量：

三、選型的實例
分析已知一用戶在輸氣時實際的工作壓力范圍是O．5-1.5MPa，介質的溫度為10-50度，供氣時最小的流量為2500m3／tl；經過分析知道，天然氣的實際密度為P=o．55Kg／m3,供氣最大流量為6000m3／h，氮氣的摩爾分數為Mn=1．5％，二氧化碳的摩爾分數為Mc=0．6％；經測得我們知道，當地的大氣壓值為101．3kPa，試確定所選用流量計的口徑和流量范圍。

由剛才的流量計流量范圍計算模型公式我們知道，當介質壓力為0．5MPa、溫度為50度時天然氣壓縮因子影響最小，此時供氣量最小，具有最大的工況體積流量；而當介質壓力為1．5MPa、溫度為15度時，壓縮因子影響最大，此時的供氣量最大，具有最小工況體積流量。在工作狀態下它的流量范圍為147．6—1107．78m訛，所以選擇流量范圍為100----1500m3／h的衛生渦輪流量計。
四、結束語
本文的衛生渦輪流量計選型模型和計算實例為今后衛生渦輪流量計在實際中的應用和選型提供了一定的理論借鑒依據。