氣體渦輪流量計使用中兩個重要問題22 “壓力增大時流量范圍增大”的理解
要理解這句話，首先要明白兩個問題：
①什么是流量范圍？
廠家給出的流量范圍均指工況流量范圍，即在流量計工作溫度、壓力等介質(zhì)條件下的可測量范圍，單位是m3/h。工程上用做預(yù)算用量時，單位是nm3/h。
②流量范圍與密度（壓力）的關(guān)系是怎樣的？
這個問題可通過下面的選型實例進(jìn)行解答。
某燃?xì)夤居x擇流量計進(jìn)行天然氣的計量，其管路安裝情況*設(shè)計要求，所給出的選型條件如下：被測介質(zhì)為天然氣，相對密度0.65；壓力1×1mpa（表壓）；常用溫度20℃；流量范圍400~4800nm3/h；常用流量3500nm3/h；管道口徑dn100。
針對上述實例。欲選擇合適的儀表進(jìn)行計量。則根據(jù)所給的條件首先進(jìn)行簡單的流量換算，將標(biāo)況流量400~4800nm3/h換算成工況流量約為（36.3~436）m3/h，常用流量為318m3/h。
根據(jù)初步計算可以選擇lwqz-100型氣體渦輪流量計，再作進(jìn)一步核實。
由說明書可知lwqz-100的流量范圍為40~500m3/h，與換算所得的實際流量進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)，小流量不在被測的范圍之內(nèi)。這就需要了解生產(chǎn)廠家的標(biāo)定條件。從世界范圍來看，除了幾個大型的流量標(biāo)定站外，所有的生產(chǎn)廠家包括一些計量站均使用空氣作為介質(zhì)進(jìn)行標(biāo)定，不能做到實際使用流體標(biāo)定，給出的流量范圍也是工況下的流量范圍。因此需要對流量范圍受密度影響的渦輪流量計進(jìn)行流量范圍的重新計算。根據(jù)渦輪流量計的工作原理，上限流量計不受密度影響，下限流量受密度影響的變化規(guī)律如下：
（1）
式中： 為工作條件下的最小流量： 為工廠給出的最小流量； 為標(biāo)定時的壓力，通常為當(dāng)?shù)卮髿鈮海? 為工作條件下的壓力（壓）；d為被測氣體的相對密度。
所以，根據(jù)所給的工作條件計算出渦輪流量計在此工況下的流量范圍為（15~500）m3/h。由此可知，被測流量范圍36.3~436m3/h在lwqz－100的工作范圍15~500m3/h之內(nèi)，可以選用。
上面的兩個問題明白以后，再來看看使用現(xiàn)場提出的另一個問題。
新疆某燃?xì)夤臼褂胐n25a渦輪流量計（流量范圍2~20m3/h）進(jìn)行食堂用氣的計量，進(jìn)氣壓力為0.4mpa（壓）。因為在說明書中提到“壓力增大時流量范圍增大”，所以為了在用氣較小時也能夠準(zhǔn)確計量，沒有使用安裝于流量計前端的流量調(diào)節(jié)閥（此時壓力為0.4mpa）。結(jié)果流量計不計兩，而后將壓力慢慢下調(diào)，則流量計開始轉(zhuǎn)動并逐漸加快了轉(zhuǎn)速，直到達(dá)到穩(wěn)定。因此，該公司對說明書上的“壓力增大時流量范圍增大”這句話提出了質(zhì)疑。
其實這個問題就是渦輪流量計始動流量的問題，由于機(jī)械摩擦的存在，渦輪流量計并不是有流量就會轉(zhuǎn)動，而是有一個不轉(zhuǎn)的盲區(qū)。只有當(dāng)流體驅(qū)動力矩克服摩擦阻力后才會旋轉(zhuǎn)。那么驅(qū)動力矩和哪些因素有關(guān)呢？
由于一臺已經(jīng)裝配完畢的流量計，其機(jī)械摩擦阻力大小就已經(jīng)基本確定了，也就是說不管在任何條件下（溫度、壓力、介質(zhì)），其機(jī)械摩擦阻力基本為定值。所以用來克服機(jī)械摩擦阻力的驅(qū)動力也基本為定值。而驅(qū)動力矩和密度與流量的平方成正比，即
（2）
式中： 為驅(qū)動力矩； 為工作狀態(tài)下的氣體密度； 為工作狀態(tài)下的體積流量。
在新疆的使用情況下，有一個大前提，就是進(jìn)氣壓力固定，即瞬時質(zhì)量流量一定，即有 常數(shù)＝m定，所以式（2）變?yōu)?br> （3）
因為 為定值，所以驅(qū)動力矩和 成正比（此關(guān)系只在特定條件下成立）。當(dāng)壓力逐漸下調(diào)時， 逐漸下降， 逐漸增大，則 也逐漸增大，當(dāng)md達(dá)到一定數(shù)值時，渦輪開始旋轉(zhuǎn)。
在不同壓力下dn25a氣體渦輪流量計的流量應(yīng)用公式（1）進(jìn)行估算，詳見表4。由表4可以看出，壓力增大時量程比增大了，即流量范圍增大了。
表4 始動流量估算
壓力 流量范圍 流量范圍 始動流量 始動流量
（mpa） （工況） （換算為標(biāo)況） （工況） （換算為標(biāo)況） 量程比
（m3/h） （nm3/h） （m3/h） (nm3/h)
0.1 2~20 2~20 0.8 0.8 10∶1
0.4 1.11~20 5.55~100 0.44 2.22 18∶1
之所以提出這樣的問題，是因為在現(xiàn)場忽略了一個問題，就是進(jìn)氣 zl質(zhì)量流量為定值，不管通過流量計的壓力為多少，當(dāng)將工況流量換算成標(biāo)況時，數(shù)值是一樣的。從表4的始動流量也可以看出，假設(shè)流量從0.2m3/h(工況壓力0.4mpa，渦輪不轉(zhuǎn))上升到1m3/h（標(biāo)況壓力0.1mpa，渦輪開始旋轉(zhuǎn)），從0.44m3/h（壓力0.4mpa，剛開始旋轉(zhuǎn)，但不在流量范圍內(nèi)）上升到2.22m3/h（壓力0.1mpa，在流量范圍之內(nèi)）。因此，在供氣總量一定時，高壓的不計量盲區(qū)比低壓時的大。
以上僅對有代表性的兩個問題進(jìn)行了分析，希望對氣體渦輪流量計的選型和使用有一定的幫助。