对气体涡轮流量计应用技术的探讨

王 辉

(国家石油天然气大流量计量站成都分站，成都 610213)



对气体涡轮流量计应用技术的探讨

王 辉

(国家石油天然气大流量计量站成都分站，成都 610213)

气体涡轮流量计因灵敏度高、重复性好、量程比宽、结构紧凑等特点而广泛应用于贸易计量。为了研究涡轮流量计的计量性能，本文针对涡轮流量计检定和使用两方面，选取了1台涡轮流量计进行测试实验，研究不同介质标准装置测试涡轮流量计计量性能的影响，从工况条件、安装方式、维护保养等方面阐述了涡轮流量计的应用技术，指导了涡轮流量计的现场应用，保证了流量计量值的准确可靠。

涡轮流量计；检定；使用

0 引言

随着我国天然气工业的快速发展，用于天然气计量的流量计数量日益增多，天然气贸易计量直接涉及到贸易双方巨大的经济利益，因此，确保流量计的计量准确度也就成为了供需双方关注的焦点。本文分析了国内外涡轮流量计的技术标准，对涡轮流量计的检定和使用方式进行了探讨。

1 涡轮流量计的技术标准

目前国际上在涡轮流量计行业具有影响力的品牌主要有荷兰Instromet、德国Elster、Daniel和RMG等，这些厂家主要采用欧洲prEN12261《气体涡轮流量计》技术标准来设计涡轮流量计。欧洲标准在方便用户、环保等方面做出了更为详细的规定，是国际上应用最广泛的标准之一。同时，其他气体涡轮流量计标准还有美国AGA No7，ANSI/ASMEMFC一4M以及气体涡轮流量计国际标准ISO 9951等等。

我国采用国家标准GB/T 18940来指导涡轮流量计的应用。在准确度、稳定性、量程比等主要技术指标上与国际标准ISO 9951都非常相近，而在耐久性要求、机械计数器要求等其他指标上欧洲《prEN12261》的规定则更为详细。

2 涡轮流量计的检定

2.1 检定方式

气体涡轮流量计按照设计标准生产制造后，首先需要对流量计进行检定，待检定合格后，才能开展贸易计量工作。目前国内天然气用流量计的实流检定主要有两种方式：一种是使用空气为介质在常压下检定；另一种是使用天然气为介质在正压下检定。毫无疑问，在流量计实际工况条件下进行检定是检定的最佳方式，然而，并不是总能用理想的流体进行检定。对于气体流量计，大多数检测装置都采用空气进行检定，多数情况下是在常压条件下检定。因此，这两种检定方式的检定结果在现场计量中是否存在着差异，就需要开展相关的实验研究。

2.2 实验研究

为了研究两种检定方式的检定结果在现场计量中的差异，笔者选取了1台0.5级的DN50涡轮流量计，分别在2套以常压空气为介质和1套以中压天然气为介质的临界流文丘里喷嘴标准装置上进行测试，并按JJG 1037—2008《涡轮流量计》检定规程对数据进行处理分析。

2.2.1 数据处理和分析

涡轮流量计数据统计见表1，涡轮流量计在不同实验室测试的对比曲线见图1。

当涡轮流量计分别安装在空气和天然气标准装置上时，从图1中明显看出，在几个实验室共同测试的40～100m3/h流量范围内，用空气为介质流量计检定的仪表系数大于用天然气为介质流量计检定的仪表系数，在图中仪表系数偏差最大处为0.5%左右；在25～40m3/h流量范围内，用空气为介质流量计检定的仪表系数大于用天然气为介质流量计检定的仪表系数，在图中仪表系数偏差最大处为0.7%左右。

表1 涡轮流量计实验数据

图1 涡轮流量计在不同介质下的测试数据图

2.2.2 流量计检定仪表系数的数据处理与分析

将涡轮流量计在天然气装置和空气装置上的测试数据，按涡轮流量计检定规程计算检定K系数汇总于表2。从表2可以看出，在本次比对实验测

试中，以空气为介质的标准装置常压下得出的流量计K系数大于以天然气为介质的标准装置0.8MPa压力下得出的流量计K系数，平均差值约为0.45%。

2.2.3 分析结论

在实验测试中发现，涡轮流量计在以空气为介质检定的K系数大于以天然气为介质检定流量计的K系数。如果涡轮流量计在实际使用中使用空气检定的K系数，则测得的流量比实际流量偏小，压力相差越大，流量偏差也越大。从这个结果可以看出，涡轮流量计所得出的结论符合欧洲标准EN12261和GB/T 21391—2008《用气体涡轮流量计测量天然气流量》所规定的“在使用压力大于0.4MPa时，使用压力范围：0.5ptest≤p≤2.0ptest”的要求一致(p表示流量使用压力，ptest表示流量计检测压力)。

表2 流量计检定仪表系数

因此，国内用于天然气计量的流量计，应尽量在天然气标准装置上检定，否则会给现场计量带来较大影响，同时，工作状态与检定状态不同时，应进行合理的修正，保证量值传递的准确。

3 涡轮流量计的使用

为了使检定合格的涡轮流量计在现场正常运行，需要注意以下几方面的问题。

3.1 天然气气质对涡轮流量计的影响

1)在实际使用过程中，涡轮流量计经常会出现脏污情况，从而影响流量计叶轮的转动，如不进行处理，就会影响流量计脉冲输出。

2)表体内壁及上游直管段的表面粗糙度变化引起流速分布的变化，从而影响流量计的准确度和稳定性。不同厂家的涡轮流量计的传感器敏感程度各不相同。一般来说，脏污堆积对口径小的涡轮流量计较之口径大的涡轮流量计的影响更大。

3.2 工况条件对涡轮流量计的影响

由于涡轮流量计涡轮惯性的存在，在流量波动频繁的场合不宜使用，否则会降低计量精度。同时，要比较准确地估计用气量的峰谷值和介质的压力情况，正确确定流量计的规格。从涡轮流量计误差特性曲线可以看出，应使流量计的工作流量范围在20%Qmax～80%Qmax(Qmax为流量计的最大流量)之间。

当被测介质流量小于所选流量计的20%Qmax以下时，介质流体在管道中流速迟缓处于层流状况，流量计的测量线性变差，难以达到用户要求的计量精度。当介质工况流量大于所选流量计的80%Qmax时，涡轮转速将变的很快，减速轴承和支架的磨损会影响涡轮流量计的使用寿命。

3.3 涡轮流量计在安装中的要求

1.2.1 观察组 进行基础疾病治疗,通常所服用的药物有:降血糖药物及预防血小板聚集药物等[2]。并在此基础上给予单唾液酸四己糖神经节普脂钠静脉滴注,取80 mg单唾液酸四己糖神经节苷脂,加入0.9%氯化钠注射液2.5×102 m L中行静脉滴注,进行1次/d。

1)介质流体流速分布不对称和旋涡流是影响涡轮流量计测量精度的重要原因，要清除流速不对称和旋涡流则需要在涡轮流量计前端有足够长的直管段；

2)涡轮流量计的安装位置不能有激烈的机械震动和强的电磁干扰；

3)涡轮流量计安装时，密封垫不得突入管道中，流量计与管路轴线目测不得有明显偏差.不得产生安装应力。

3.4 对压力、温度测量准确度的要求

根据气体状态方程：

式中：V0为标准状态下的体积(m3)；V为工作状态下的体积(m3)；p为流量计压力检测点处的绝对压力(kPa)；p0为标准大气压(kPa)；T0为标准状态下的绝对温度(K)；T为介质工况条件下的绝对温度(K)；Z为气体压缩因子。

3.5 带机械读数涡轮流量计的要求

对于有机械读数带修正仪的涡轮流量计，除抄取标况体积值之外，同时应该及时比对基表读数与修正仪上的工况流量是否一致，两者正常情况下应该是相差不大的。

3.6 流量计拆卸要求

工艺管道检修时应拆下流量计，然后用干净的布把流量计两端包好，防止污物、铁屑等落入流量计将涡轮叶片损坏。

3.7 流量计的日常检查

为保证涡轮流量计长期正常工作，应加强仪表的运行检查，监测叶轮旋转情况，如声音异常应及时卸下检查传感器内部零件，涡轮轴承磨损严重或叶片损坏的，必须维修更换，并重新检定。

3.8 流量计的日常维护

有润滑油或清洗液注入口的传感器，应按要求定期注入润滑油或清洗液，保证叶轮良好运行。在无润滑油情况下长期连续运行，势必造成致命磨损，阻尼力增加而导致运行变慢，计量结果产生负差并且影响使用寿命。

4 建议

为保证气体涡轮流量计的现场计量性能，需要正确使用流量计，并进一步深入研究不同介质和压力标准装置检定涡轮流量计的差异，以及影响涡轮流量计测量误差的关键因素，以指导现场流量计的使用，保证流量计现场计量量值的准确可靠。

[1] JJF 1037—2008涡轮流量计检定规程

[2] JJG 198—1994速度式流量计检定规程

[3] 孙延祚.从阿林顿工作会议了解超声流量计国际标准的动向.仪器仪表标准化与计量，2002(5)

[4] 郭永琪.超声流量计的应用.计量技术，1994(11)

[5] AGA No.9 Measurement of Gas by Multipath Ultrasonic Meters

[6] JJF 1033—2008计量标准考核规范

10.3969/j.issn.1000-0771.2015.1.13