春晖涡轮流量计培训资料(2011)

涡轮流量计培训TurbineGasMeters涡轮流量计概述气体涡轮流量计是一种速度式流量计。它具有压损小、精度高、始动流量低、抗振和抗脉动干扰性能好等特点；气体涡轮流量计广泛应用于：城市管网燃气的计量、工商业燃气的计量、燃气调压站的计量、能源管理、流量控制等场所；气体涡轮流量计应用于天然气、液化石油、人工煤气等无腐蚀性气体的计量。涡轮流量计分类气体涡轮流量计可分为：普通型涡轮流量计、智能型涡轮流量计；普通型涡轮流量计为机械式涡轮流量计，不带温度与压力的补偿，所显示的流量为工况流量，而贸易结算的流量应为标况流量。因此，普通型涡轮流量计需加装体积修正仪来实现工况流量与标况流量的换算；智能型涡轮流量计为电子式涡轮流量计，带温度与压力的补偿，电子表头上既显示工况流量，又显示经温压补偿后的标况流量。普通型智能型CHGT涡轮流量计结构1、一体化整流器2、加油装置3、涡轮组件4、表体5、压力传感器6、流量传感器7、温度传感器8、流量积算仪A、一体化整流器用于调整流速分布，消除任何可能影响计量精度的流体扰动，对被测流体起压缩、整流、导向作用；B、涡轮组件涡轮组件是涡轮流量计的核心组件，它主要包括涡轮（叶轮）、轴承、主轴、发讯装置等部件。它的作用是根据气体流速的大小（即流量的大小）发出成正比的信号给流量传感器；C、表体表体是流量计的关键承压部件，也是流量计的外壳。根据不同的工作压力，壳体材料可采用铸铝合金或不锈钢（铸钢）。D、压力传感器以压阻式扩散硅桥路为敏感元件,其桥臂电阻在外界压力作用下会发生预期变化,因此在一定激励电流作用下,其两个输出端的电位差与外界压力成正比。它的作用是接收介质压力并传送给体积修正仪；E、流量传感器流量传感器根据涡轮转速的大小接收成正比的流量信号，并把流量信号发送给体积修正仪；F、温度传感器以PT100铂电阻为温度敏感元件,在一定温度范围内,其电阻值与温度成对应关系。它的作用是接收温度信号并发送给体积修正仪；G、加油装置加油装置的作用是定期对涡轮组件的轴承进行润滑，以保证轴承的良好性能与使用寿命；H、体积修正仪体积修正仪由流量检测数字通道以及微处理单元、液晶驱动电路和其它辅助电路组成，并配有外输信号接口。它的主要作用是将检测到的流量信号、压力信号、温度信号通过微处理单元计算得出标况流量。涡轮流量计工作原理当流体流入流量计时，在进气口专用一体化整流器的作用下得到整流并加速，由于涡轮叶片与流体流向成一定角度，此时涡轮产生转动力矩，在克服摩擦力矩和流体阻力矩后，涡轮开始旋转。在一定的流量范围内，涡轮旋转的角速度与流体体积流量成正比。根据电磁感应原理，利用磁敏传感器从同轴转动的信号轮上感应出与流体体积流量成正比的脉冲信号，该信号经放大、滤波、整形后进入流量积算仪的微处理单元进行运算处理，并把气体的体积流量和总量直接显示于LCD屏上。涡轮流量计理论模型要使涡轮流量计在一定的流量范围正常工作，其仪表系数K应是常数。但实际上涡轮流量计的仪表系数K和体积流量Q成一定的函数关系，即K=f/Q。这一函数关系称为涡轮流量计的数学模型。下面对其进行简单和详细的分析。理想状态的数学模型所谓涡轮的理想状态，就是当忽略涡轮轴与轴承的磨檫阻力矩、流体通过涡轮时对涡轮产生的流动阻力矩和其它阻力矩，且假定涡轮处于匀速运动的平衡状态，此时可简单推导如下：如下图所示涡轮叶片与轴线夹角β并设涡轮平均半径为r，涡轮的流通截面积为A，涡轮转速为n，则平均半径处的流体切向速度：v=2πrn被测流体流过叶片时的轴向平均流速u为：u=Q/A由于tgβ=v/u=2πrnA/QQ=2πrnA/tgβ式中：r、A、β均为定值，因而通过涡轮的流量是与涡轮转速成正比。信号传感器输出脉冲频率f与涡轮转速n存在下列关系：f=nZ式中:n为转速，r/min；Z是涡轮（或发讯盘）磁钢（或导磁体）数;f为脉冲频率，HzQ=f/KrAZK2tan涡轮流量计实际数学模型涡轮在旋转过程中，受以几种力矩的影响：流体的推动力矩Tr（主动力矩）;涡轮轴与轴承的磨擦阻力矩Trm;流体通过涡轮时对涡轮产生的流动阻力矩Trf；信号传感器对涡轮产生的电磁阻力矩Tre。由涡轮所受力矩得出涡轮的运动方程为：式中，J是涡轮的转动动量；ω是涡轮的旋转角速度。推导可得rerfrmrTTTTdtdJ涡轮流量计的详细数学模型。]tan[22222QrTQrTrAZKrfrm式中：ρ、Q为流体的密度和体积流量。涡轮流量计压损计算涡轮流量计的压力损失取决于驱动涡轮所需的能量、内部通道阻力引起的损失以及流动速度和流动方向的变化。涡轮流量计在标定时（介质为空气，密度ρ=1.205kg/m3），测得的最大压力损失见表1，对于其它气体，不同工况条件下的压力损失可用下式求得：式中：ΔPa——工作状态下的压损，kPa；ΔPmax——标准状态下空气在最大工况流量时的压损（见表1），kPa；ρs——标准状态下介质的密度，kg/m3；Ps——标准大气压，101.325kPa；2maxasassamaxQQZZTTPP1.205ρΔPΔPsTs——标准状态下介质的绝对温度293.15K；Pa——工作状态下介质的绝对压力（P=Pa+Pg），kPa；Pa——检定时的当地大气压，kPa；Pg——用压力表测得的压力值（表压），kPa；Ta——工作状态下介质的绝对温度（273.15+t），K；t——介质的温度值，℃；Zg——工作状态下的气体压缩系数；Zb——标准状态下的气体压缩系数；Q——工作状态下的实际流量，m3/h；Qmax——流量计最大工况流量，m3/h。CHGT涡轮流量计特点—智能型1、先进性。满足ISO9951国际标准，表体长度为3DN（DN为流量计口径），并经高低水平扰动试验；2、流量范围宽，重复性好，精度高，压力损失小，起始流量低；3、采用一体化整流器，对流量计的前后直管段安装要求低（前为≥2DN，下游无要求）；4、一节锂电池可连续使用三年以上，并具有电池欠压报警输出功能，更适合与IC卡管理系统的配套使用；5、流量积算仪可以任意角度定位（转动角度为350°），使流量计在各种安装条件下的读数更方便，更直接；6、特有时间显示及实时数据存储之功能，无论什么情况，都能保证内部数据不会丢失，可永久性保存；7、具有RS-485通讯接口功能，可打印各种自动生成的图表；8、具有四行宽屏液晶显示功能，可显示标准累积量、标准体积流量、工况体积流量、介质温度和压力等参数，以及内电源或外电源指示、叶轮旋转提示等标识。9、仪表具有防爆及防护功能，防爆标志为ExdⅡBT4，防护等级为IP65。涡轮流量计选型流量计选型时，首先要按照理想气体状态方程把标况流量转化成工况流量，再对照流量计的流量范围选择合适的口径。根据克拉伯龙方程：PV/T=ZnR（Z为压缩系数）PV/TZ=nR公式（1）例：已知某一供气管线的实际工作压力为（1～1.5）MPa，介质温度为（-10～+40）℃，供气量为（4000～9500）Nm3/h。当地大气压为101.3kPa，要求选择合适的流量计口径。分析：由于流量计技术参数表中给出的流量范围为实际工作状态下的流量范围，即工况流量。因此需将标况流量换算成工况流量，再根据计算结果选择合适的流量计口径。计算：根据公式（1）可知：当介质压力最低、温度最高（估算可不考虑天然气压缩因子的影响），并处于供气高峰时具有最大的体积流量，所以有：hmTTPPVQsaass/7.93315.2934015.27310003.1013.10195003max同理，当介质压力最高、温度最低时，并处于供气低谷时具有最小体积流量，所以有：即工作状态下介质的流量范围为（227.2～933.7）m3/h。由下表查得，需选取DN150M型涡轮流量计。附：CHGT涡轮流量计技术参数表hmQ/2.22715.293)10(15.2731500325.101325.10140003min附：CHGT涡轮流量计技术参数表涡轮流量计精度在量程范围内精度等级为：1.0级、1.5级。1.0级：±1.0%:0.2Qmax≤Q＜Qmax±2.0%:Qmin≤Q＜0.2Qmax1.5级：±1.5%:0.2Qmax≤Q＜Qmax±2.5%:Qmin≤Q＜0.2QmaxQt涡轮流量计安装尺寸流量计采用法兰连接方式，法兰尺寸执行GB/T9112～9113-2000标准,流量计外形见下图，尺寸列于下表中（此表为PN1.6MPa时的法兰尺寸）。附：涡轮流量计安装尺寸表涡轮流量计安装要求流量计安装时，严禁在其进出口法兰处直接进行电焊，以免烧坏流量计内部零件；对于新安装或检修后的管道务必进行吹扫，去除管道中的杂物后方能安装流量计；流量计应安装在便于维修、无强电磁场干扰、无机械振动以及热辐射影响的场所；流量计不宜用在流量频繁中断和有强烈脉动流或压力脉动的场合；流量计应确保与管道同轴，并防止垫片突入管道内，否则会扰乱流动剖面；流量计流体流动方向应与壳体上标识的方向一致，在流量计的上、下游管道应保证有2DN和1DN的直管段；采用外电源时，流量计必须有可靠接地，但不得与强电系统共用地线；在管道安装或检修时，不得把电焊系统的地线与流量计搭接。由于流量计需维修与标定，故为了保证正常供气，宜设置旁通管路。在正常使用时必须关闭旁通管道阀门；在管道施工时，宜考虑安装伸缩管或波纹管，以免对流量计造成严重的拉伸导致断裂；流量计室外安装时，上部应有遮盖物，以防雨水浸入和烈日曝晒影响流量计使用寿命；流量计安装时，宜在流量计前加装配套过滤器（过滤精度建议≤20μm）。涡轮流量计使用要求流量计投入运行时，应先缓慢开启流量计上游阀门，然后再缓慢开启流量计下游阀门，以免瞬间气流过急而冲坏涡轮；当流量计需要有信号远传时，应严格按3.5电气性能指标要求接入外电源（+12～+24VDC），严禁在信号输出处直接接入220VAC（或380VAC）电源；使用过程中，用户不得自行更改防爆系统的连接方式和任意改动各引线接口；流量计使用（或管道安装完毕进行密封试压）时，应注意流量计压力传感器所能承受的最大压力，应在该压力以下进行试压。CHGT系列气体涡轮流量计按照ISO9951规定的最大流量进行设计，在实际应用中短时间过载120%Qmax时流量计无损坏，但过载时间不能超30分钟，在高压下使用，建议在流量计下游处安装限流装置，以保证过载不超120%Qmax；流量计应定期对其进行润滑，润滑次数与剂量如下：A、对不锈钢轴承加油的频率应根据使用条件和被测介质情况而定，一般每年加3-4次，不同口径的流量计每次所需加油量如表所示：口径(DN)25mm(111)50mm(211)80mm(311)100mm(411)150mm(611)200mm(811)300mm(1211)加油量0.5ml0.5ml1ml1ml1.5ml2ml3ml注：加油量不可过多或过少，以免影响流量计计量精度。B、根据涡轮流量计的公称通径配备有专门的加油装置系统。如下图所示。小型油泵与DN50、DN80、DN100口径的流量计配套使用，活塞往返一次加油0.25ml大型油泵与DN150、DN200、DN250口径的流量计配套使用，活塞往返一次加油0.5ml涡轮流量计参数设置当涡轮流量计的参数需修改或经维修后需重新设置时请按以下步骤操作：1、密码确认：按设置键（K2）进入参数设置状态，按翻页键（K3）至显示为密码状态时，顺按移位键（K4）和数字键（K5），从左到右逐位把数值设定为相应密码,然后按翻页键(K3)进行确认。2、参数设置：密码经正确确认后，则可对各项参数进行修改或设定。按翻页键（K3）至被修改或设定的参数状态，顺按数字键（K5）和移位键（K4）从左到右进行逐位设定，数值设定正确后再按翻页键（K3）进行确认。各参数设定