天然(rán)氣作爲(wei)一種高(gāo)效清潔(jie)能源，其(qí)需求量(liang)随着全(quan)😄球低碳(tàn)經濟的(de)發展呈(cheng)現快速(su)增長趨(qu)勢，預計(ji) 2020 年國内(nèi)天然氣(qi)需求量(liang)将達 3 000×108m3。進(jìn)口渦輪(lun)流量計(jì)一直占(zhàn)據着高(gao)壓管道(dao)貿易計(ji)量🈲市場(chang)，而國産(chǎn)渦輪流(liú)量計通(tōng)常應用(yòng)于低壓(ya)管道，用(yong)戶主要(yào)爲城市(shì)燃氣的(de)工業用(yòng)戶。
　　随着(zhe)工業過(guo)程控制(zhì)自動化(huà)的實施(shī)及輸氣(qi)管道的(de)大🚩量建(jiàn)設，對貿(mào)易計量(liang)所需的(de)渦輪流(liú)量計和(hé)具有強(qiang)大功能(neng)㊙️的流量(liàng)計算機(ji)的需求(qiu)量也不(bú)斷增大(da)，因此，擁(yong)有自主(zhǔ)知識産(chǎn)權且滿(mǎn)足工業(ye)性應用(yòng)要求的(de)高精度(dù)高壓渦(wo)輪流量(liang)計與流(liú)量計算(suàn)機，對實(shi)現管道(dao)設備的(de)國産化(huà)，打破國(guó)外技🍉術(shù)壟斷，保(bǎo)障管道(dao)安全、經(jīng)濟、高效(xiào)運行，具(jù)有十👣分(fèn)重要的(de)意義👌。爲(wèi)了評價(jia)💃國産化(hua)流量計(ji)在實際(ji)運行過(guò)程中的(de)精😘度、可(kě)重☀️複性(xìng)、穩定性(xing)及安全(quán)性等指(zhi)标，爲後(hòu)續🎯新建(jiàn)管道的(de)推廣應(ying)用及流(liu)量計的(de)制造、改(gai)進提供(gòng)依據，對(duì) 4 台國産(chan)氣體高(gao)壓渦輪(lún)流量計(jì)和FC 型流(liú)量計算(suan)機進行(háng)了現場(chang)工業性(xing)。
1　TBQM 型高壓(ya)氣體渦(wō)輪流量(liàng)計
1.1　工作(zuo)原理
　　高(gao)壓氣體(tǐ)渦輪流(liu)量計是(shì)一種帶(dai)機械計(jì)數器并(bìng)用于精(jing)确測量(liàng)氣體流(liu)量的流(liu)🥰量計，其(qi)工作原(yuán)理：當高(gāo)壓氣流(liu)進入流(liu)量計時(shí)，首先經(jīng)過整流(liú)器整流(liú)并加速(su)，在流體(ti)的作用(yong)下，渦輪(lún)克服阻(zu)力矩開(kai)始轉動(dong)；當力矩(ju)達到平(ping)衡時，渦(wo)輪轉速(su)穩定🌈，此(ci)時其轉(zhuan)速與氣(qì)體工況(kuàng)流量成(cheng)正比，并(bing)通過齒(chǐ)輪減㊙️速(sù)傳動；磁(ci)耦合聯(lian)接驅動(dòng)字輪計(ji)數器☁️轉(zhuǎn)動，直接(jiē)累積氣(qì)體的工(gong)況體積(jī)總量。因(yīn)爲通過(guò)渦輪的(de)流量與(yǔ)渦輪🔴轉(zhuǎn)速成正(zhèng)比，所以(yǐ)高頻信(xìn)号脈沖(chòng)輸出頻(pin)率與渦(wo)輪轉速(su)存在以(yi)下關系(xi)[7]：
f=nZ （1）
式中：f 爲(wèi)脈沖頻(pin)率，Hz；n 爲渦(wo)輪轉速(sù)，r/s；Z 爲渦輪(lun)
葉片數(shù)。
　　爲了使(shi)高壓渦(wo)輪流量(liang)計在一(yi)定的流(liú)量範圍(wéi)内正⛱️常(chang)工作，其(qí)🌈儀表系(xi)數K 應爲(wèi)常數，但(dàn)實際上(shang)儀表系(xi)數K與體(ti)❓積流量(liang)q 成一定(ding)的函數(shu)關系，即(jí)：
q=f/K （2）
将式（1）代(dai)入式（2），可(ke)得：
K=nZ/q （3）
　　式中(zhōng)：K 爲儀表(biǎo)系數，爲(wei)工況條(tiáo)件下每(měi)立方米(mǐ)天然氣(qì)通過流(liu)量傳📐感(gan)器時輸(shu)出的脈(mò)沖數，1/m3；q 爲(wèi)工況體(ti)積流量(liang)，m3/s。
綜上所(suǒ)述，儀表(biao)系數K 除(chu)與渦輪(lún)導程、葉(ye)片數、葉(ye)片寬度(dù)、螺旋💘升(sheng)角、流量(liang)計流體(tǐ)通道等(děng)結構因(yin)素有關(guān)外，還與(yu)介質㊙️流(liu)體黏性(xing)、軸承⭐本(běn)身阻尼(ní)、軸承潤(rùn)滑油黏(nián)度等有(yǒu)關，若以(yi)🔞上其中(zhong)🐅一種或(huo)幾種相(xiàng)👌關因素(su)發生改(gai)變，則儀(yí)🈲表系數(shù)K 也會相(xiàng)應改變(bian)，因此流(liú)量計應(yīng)通🌐過線(xiàn)性檢定(dìng)👌等方式(shi)進行最(zui)終設計(jì)确🛀認。
1.2　性(xìng)能測試(shi)
　　以 EN 12261-2002《Gas meters - Turbine gasmeters》[8]和 OIML R137-1-2006《氣(qì)體流量(liàng)計》作爲(wei)流量計(jì)産品的(de)研制依(yi)據，并🈲嚴(yan)格按♌照(zhào)标準進(jin)行性能(néng)測試，主(zhu)要包括(kuo)：耐久性(xing)、彎矩與(yu)㊙️扭矩、短(duǎn)時過載(zai)、擾動以(yǐ)及高低(di)溫性能(neng)測試等(děng)。
1.2.1　耐久性(xing)測試
　　渦(wo)輪流量(liang)計進行(háng)耐久性(xìng)測試的(de)目的在(zai)于确認(ren)流量計(ji)在💞指定(ding)條件下(xià)的計量(liàng)性能是(shì)否符合(hé)分段要(yào)求[9]，即：

　　式(shi)中：δ爲計(jì)量相對(duì)誤差；Qmax爲(wèi)工況最(zuì)大流量(liang)，m3/h；Qmin爲工況(kuang)最小流(liu)量，m3/h；Qt爲分(fen)界流量(liang)點，其值(zhí)等于 20％Qmax，m3/h。
　　确(què)認各種(zhong)安裝位(wèi)置是否(fou)影響測(ce)試樣機(ji)的計量(liàng)性能💛，安(an)裝位置(zhi)可分爲(wei)水平方(fāng)向、垂直(zhi)向上與(yu)垂直向(xiàng)下。在不(bú)同安裝(zhuang)位置情(qing)況下，樣(yang)機在耐(nài)久性測(cè)試前後(hou)指示誤(wù)差的變(biàn)化量不(bu)得超過(guo)式（4）要⛹🏻‍♀️求(qiú)值的 1/3。
以(yi) DN80-G100 樣機爲(wei)例，進行(háng)耐久性(xing)測試說(shuō)明。首先(xian)将 3 台樣(yàng)機分别(bie)安裝在(zài)同一管(guǎn)道的不(bú)同位置(zhi)，管道内(nèi) 0.8 MPa 壓縮氣(qì)體以樣(yàng)機最大(da)❓流量進(jìn)行循環(huán)運行，以(yǐ)每 1 000 h 爲運(yun)行單位(wèi)，将樣機(jī)拆卸并(bing)在标準(zhun)氣體🏃🏻流(liu)量裝置(zhi)上進行(háng)相應性(xing)能測試(shì)，得到 7 000 h 運(yùn)行測試(shì)數據（圖(tu) 1）。

　　結(jie)果表明(ming)：該測試(shi)樣機滿(man)足耐久(jiǔ)性測試(shì)要求，指(zhǐ)示🈲誤差(cha)的❤️變化(huà)量未超(chāo)過最大(da)允許誤(wù)差的 1/3；軸(zhou)承經過(guo)長時間(jiān)運行磨(mó)🧡合更🏃趨(qū)于穩定(dìng)，長期運(yun)行後非(fei)線性🚩段(duan)更趨于(yu)理想特(te)性曲線(xiàn)。
1.2.2　彎扭矩(jǔ)測試
　　對(dui)于高壓(ya)渦輪流(liu)量計，應(ying)該詳細(xì)說明流(liú)量計所(suo)需🐪的彎(wān)曲與扭(niu)💛力力矩(ju)的保護(hù)水平[2]。該(gāi)數據可(kě)以通過(guò)🚶直接㊙️獲(huò)得（圖 2，其(qi)✂️中直管(guǎn)段🙇‍♀️ 1 連接(jiē)氣體流(liú)量标準(zhun)裝置，圖(tu) 2a 中在⛱️直(zhi)管段 2 預(yù)先确定(dìng)的力臂(bi)L 位置🏃‍♀️附(fu)加垂直(zhí)方向的(de)力F 而形(xing)成彎矩(ju)M；圖 2b 中在(zai)直🥵管段(duàn) 2 側面🌈預(yu)先确定(ding)✏️的力臂(bi)L 位置附(fù)加垂直(zhí)方向的(de)力F 而形(xíng)🌂成扭矩(jǔ)T，而彎矩(ju)與扭矩(ju)均是作(zuò)用于流(liu)量計入(ru)口與出(chū)口法蘭(lán)處）。由于(yú)該項測(cè)試主要(yào)是針對(duì)流量計(jì)強度的(de)校核，爲(wèi)了使測(ce)試結果(guǒ)更具說(shuo)服力，并(bìng)且提高(gao)其☔可靠(kào)性，将鋁(lǚ)合金殼(ke)體的中(zhōng)低壓渦(wō)輪流量(liàng)計 DN80-G100 用于(yu)此次測(ce)試🎯。測試(shi)過程中(zhōng)按照 EN 12261-2002 表(biao) 10中要求(qiú)施加 1 倍(bei)、2 倍直至(zhì) 4 倍（即力(lì)🤟矩爲 3 040 N·m）的(de)砝碼🌐F，未(wei)發現流(liú)量計殼(ké)體有任(rèn)何異常(chang)變化。施(shi)加砝碼(mǎ)F 時及卸(xie)下砝碼(mǎ)❓之後得(dé)到的指(zhi)示誤差(chà)與施加(jiā)砝碼F 之(zhī)前的指(zhi)示誤差(cha)無明顯(xian)變化，實(shí)際變化(hua)量均在(zai)最大允(yun)許誤差(cha)的 1/3 以内(nei)。

1.2.3　常(chang)壓與高(gāo)壓對比(bi)
　　爲了确(què)認高壓(yā)渦輪流(liu)量計在(zai)高壓氣(qì)體介質(zhi)中計量(liàng)性能是(shi)否滿足(zú)工業貿(mao)易計量(liàng)要求，将(jiāng)多台 DN80-G160樣(yang)機🌏發往(wǎng)國家🈲石(shi)油天然(ran)氣大流(liú)量計量(liang)站南京(jing)分站進(jin)行 6 MPa 實流(liú)檢定。使(shǐ)用小流(liú)量标準(zhǔn)裝置對(dui)🔴編号爲(wei)131228041 的 DN80 渦輪(lún)流量計(jì)進行了(le)檢定（圖(tu) 3）。流量🐆計(ji)的儀表(biǎo)系數K 的(de)計算公(gong)式[10]：

　　式中(zhong)（Ki）max、（Ki）min分别爲(wèi)流量計(ji)在qt～qmax流量(liàng)範圍各(gè)流量檢(jian)定點得(de)到的Ki中(zhōng)的最💰大(dà)值和最(zui)小值。

2 FC 型流(liu)量計算(suan)機
　　流量(liàng)計算機(jī)是一種(zhong)可對多(duō)個流量(liang)測量點(diǎn)集中進(jìn)行數據(ju)采集💋、精(jing)度高補(bǔ)償運算(suan)、數據顯(xian)示存儲(chǔ)及運用(yong)網🏃🏻‍♂️絡實(shí)現通信(xìn)功🐅能的(de)☀️新一代(dài)以工業(yè)微型計(ji)算機爲(wei)内核的(de)計量儀(yí)表。與體(tǐ)積修正(zhèng)儀💁相比(bi)，其數據(jù)采集頻(pin)率高，運(yùn)算速度(dù)快且準(zhǔn)确，可以(yi)同時對(dui)多台流(liú)量計進(jìn)行溫度(dù)壓力修(xiū)正和計(jì)量，廣泛(fan)應用于(yu)石👨‍❤️‍👨油、化(huà)工、冶金(jīn)⛱️、電力、城(chéng)市燃氣(qì)及供熱(rè)等行業(yè)的重要(yao)貿易計(ji)量場合(he)和📱工廠(chǎng)計量管(guan)理網絡(luò)。
　　FC 型流量(liang)計算機(ji)最多可(ke)以連接(jiē) 4 路流量(liang)計，可以(yǐ)與渦輪(lún)流量計(ji)、腰輪流(liu)量計、孔(kong)闆流量(liàng)計等配(pei)套使用(yong)。當流量(liang)輸入爲(wei)脈沖信(xin)号時，其(qi)體積流(liu)量爲：
Qv=3 600 f/K 　　　　（6）
式(shì)中：Qv爲未(wèi)經修正(zhèng)的體積(ji)流量，m3/h。
當(dang)連接孔(kong)闆流量(liàng)計時，體(tǐ)積流量(liàng)爲[11]：

　　式中(zhong)：qv爲工作(zuò)狀态下(xià)體積流(liu)量，m3/h；d 爲工(gōng)作條件(jian)下孔闆(pǎn)開孔直(zhí)徑🏃‍♀️，mm；C 爲流(liú)出系數(shù)，對于孔(kǒng)闆，按标(biāo)準計算(suan)；? 爲可膨(peng)脹系數(shu)；? 爲節🌈流(liú)件等效(xiao)直徑比(bi)；Δp爲介質(zhi)流經孔(kong)闆時産(chǎn)生的壓(ya)差，kPa；?1爲介(jie)質在工(gong)作狀态(tai)下的密(mi)度，kg/m3。
此外(wài)，FC 型流量(liàng)計算機(ji)還具有(yǒu)能量計(jì)量功能(neng)，可以直(zhí)接通🏒過(guò)配置的(de) RS485 通信接(jiē)口接收(shōu)氣相色(sè)譜儀的(de)組分分(fen)析💯結果(guo)，也可以(yǐ)在流量(liàng)計算機(ji)手動輸(shū)入天然(rán)氣組分(fèn)數據後(hòu)，計💁算發(fā)熱量，再(zai)根據所(suǒ)計量的(de)标準體(tǐ)積量計(jì)算天然(ran)氣能量(liàng)[12]：
E=∑VnHs　　　　（8）
　　式中：E 爲(wei)天然氣(qi)的能量(liàng)，kW·h；Vn爲天然(rán)氣基準(zhun)狀态下(xià)的體積(ji)🧡，m3；Hs爲天然(rán)氣基準(zhun)狀态下(xià)的單位(wèi)發熱量(liàng)，MJ/m3。
FC 型流量(liang)計算機(jī)内置多(duō)種壓縮(suo)因子計(jì)算模型(xing)，且含有(yǒu)多☎️種通(tōng)信接口(kou)，可以使(shi)用 RS485 接口(kǒu)與上位(wèi)機或色(sè)譜👄儀通(tōng)信，也可(ke)以通過(guo)😄 RJ45 接口使(shǐ)用 Modbus/TCP通信(xin)協議與(yǔ)上位機(jī)通信。
　　爲(wei)了滿足(zú)流量計(ji)算機對(duì)多通道(dào)數據快(kuai)速處理(lǐ)的要求(qiu)，同時，考(kao)慮到流(liu)量計算(suàn)機硬件(jian)配置的(de)靈活性(xìng)，FC型流量(liàng)計算機(jī)采用🤞模(mo)塊⛹🏻‍♀️化的(de)結構設(shè)計方案(an)，數據采(cai)集模塊(kuai)采用可(ke)插拔的(de)闆卡💚形(xing)式，每張(zhāng)闆卡均(jun1)配有單(dān)獨的微(wēi)處理器(qi)，由該處(chù)理器負(fù)責接收(shōu)處理輸(shu)入到該(gāi)數據采(cǎi)集模塊(kuài)的💰與流(liú)量、溫度(dù)和壓力(lì)相關的(de)電信号(hao)，同時，數(shu)據采集(jí)模塊可(kě)以根據(jù)輸入信(xin)号的不(bú)同進行(háng)相應的(de)配置（圖(tu) 4）。

4　結論
　　通(tong)過超過(guò)半年的(de)現場工(gong)業性，高(gao)壓渦輪(lún)氣體流(liú)量計🤟和(he)配⛷️套♻️流(liu)量計算(suan)機精度(dù)符合設(she)計要求(qiú)，具有較(jiao)高的可(kě)靠性，各(gè)項指标(biao)和技術(shu)性能完(wán)全滿足(zu)工業貿(mào)易計量(liàng)的要求(qiú)，打破👌了(le)國外高(gao)壓長輸(shū)管道領(ling)域的技(jì)術壟💯斷(duàn)，積累了(le)一定數(shù)據和經(jing)驗，爲今(jin)後高壓(yā)✍️長輸管(guan)道長期(qi)運行奠(diàn)定了堅(jian)實的基(jī)🌈礎。随着(zhe)我國工(gong)業計量(liàng)事🔱業和(hé)城市燃(ran)氣的發(fa)展，以及(jí)能量計(jì)量💔的逐(zhú)步實施(shi)，國産化(hua)流量計(jì)具有很(hěn)強的市(shi)場競争(zheng)力和較(jiao)大的市(shì)場潛👅力(li)，也爲天(tian)然氣的(de)計量管(guan)理提供(gòng)了保障(zhàng)。

以上内(nei)容來源(yuan)于網絡(luò)，如有侵(qin)權請聯(lian)系即删(shān)除!