如何理解涡轮流量计选型中“压力增大同时流量范围增大”

大家都知道，水、油等流体在不同的工作压力下体积是不变的，而气体则不同，在不同的工作压力下气体的体积会发生很大的变化，这一特性对我们进行气体体积计量带来了难度。那么如何解读齐通流量计选型中的“压力增大同时流量范围增大”呢?

① 什么是流量范围?

常用的气体流量计(如涡轮流量计、罗茨流量计)流量范围均指工况流量范围，即在流量计工作温度、压力等介质条件下的可以测量的范围，单位是m³ / h。在工程、设计上用做预算用量时，单位是Nm³ / h。

② 流量范围与密度(压力)的关系是怎样的?

这个问题可通过下面的选型实例进行解答。某燃气公司欲选择流量计进行天然气的计量，其管路安装情况完全满足设计要求，所给出的选型条件如下：被测介质为天然气，相对密度0.65;压力1 ×1MPa(表压);常用温度20℃;流量范围400～4800Nm³ /h;常用流量3500Nm³ / h;管道口径DN100。

针对上述实例。欲选择合适的仪表进行计量。则根据所给的条件首先进行简单的流量换算，将标况流量400～4800Nm³ / h 换算成工况流量约为(36.3～436)m³ / h，常用流量为318m³ / h。

根据初步计算可以选择LWQ-DN100 型气体涡轮流量计，再作进一步核实。

由说明书可知LWQ-DN100 的流量范围为40～500m³ / h，与换算所得的实际流量进行比较后发现，小流量不在被测的范围之内。这就需要了解生产厂家的标定条件。从世界范围来看，除了几个大型的流量标定站外，所有的生产厂家包括一些计量站均使用空气作为介质进行标定，不能做到实际使用流体标定，给出的流量范围也是工况下的流量范围。因此需要对流量范围受密度影响的涡轮流量计进行流量范围的重新计算。根据涡轮流量计的工作原理，上限流量不受密度影响，下限流量受密度影响的变化规律如下：

(1)式中：Qmin operating为工作条件下的最小流量;Qmin air为工厂给出的最小流量;Patm为标定时的压力，通常为当地大气压;Pm为工作条件下的压力(绝对压);d 为被测气体的相对密度。

所以，根据所给的工作条件计算出涡轮流量计在此工况下的流量范围为(15～500)m³ / h。由此可知，被测流量范围36.3～436m³ / h 在LWQ-100 的工作范围15～500m³ / h 之内，可以选用。

上面的两个问题明白以后，再来看看使用现场提出的另一个问题。

新疆某燃气公司使用DN25A 涡轮流量计(流量范围2 ～ 20m³ / h)进行食堂用气的计量，进气压力为0.4MPa(绝对压)。因为在说明书中提到“压力增大时流量范围增大”，所以为了在用气较小时也能够准确计量，没有使用安装于流量计前端的流量调节阀(此时压力为0.4MPa)。结果流量计不计量，而后将压力慢慢下调，则流量计开始转动并逐渐加快了转速，直到达到稳定。因此，该公司对说明书上的“压力增大时流量范围增大”这句话提出了质疑。

其实这个问题就是涡轮流量计始动流量的问题，由于机械摩擦的存在，涡轮流量计并不是有流量就会转动，而是有一个不转的盲区。只有当流体驱动力矩克服摩擦阻力后才会旋转。那么驱动力矩和哪些因素有关呢?

由于一台已经装配完毕的流量计，其机械摩擦阻力大小就已经基本确定了，也就是说不管在任何条件下(温度、压力、介质)，其机械摩擦阻力基本为定值。所以用来克服机械摩擦阻力的驱动力也基本为定值。

式中：Md为驱动力矩;ρn为工作状态下的气体密度;

Qm为工作状态下的体积流量。在新疆的使用情况下，有一个大前提，就是进气压力固定，即瞬时质量流量一定，即有ρmQm = 常数=m定，所以式(2)变为

因为“m定”为定值，所以驱动力矩和Qm成正比(此关系只在特定条件下成立)。当压力逐渐下调时，ρm逐渐下降，Qm逐渐增大，则Md也逐渐增大，当Md达到一定数值时，涡轮开始旋转。在不同压力下DN25A 气体涡轮流量计的流量应用公式(1)进行估算，详见表4。由表4 可以看出，压力增大时量程比增大了，即流量范围增大了。

之所以提出这样的问题，是因为在现场忽略了一个问题，就是进气zl 质量流量为定值，不管通过流量计的压力为多少，当将工况流量换算成标况时，数值是一样的。从表4 的始动流量也可以看出，假设流量从0 .2m³ / h(工况压力0 .4MPa，涡轮不转)上升到1m³ / h(标况压力0 .1MPa，涡轮开始旋转)，从0 .44m³ /h(压力0 .4MPa，刚开始旋转，但不在流量范围内)上升到2 .22m³ / h(压力0 .1MPa，在流量范围之内)。因此，在供气总量一定时，高压的不计量盲区比低压时的大。

以上对“气体在不同压力下的体积变化”进行了分析，希望对气体涡轮流量计的选型和使用有一定的帮助。