大家都知道，水、油等流體在不同的工作壓力下體積是不變的，而氣體則不同，在不同的工作壓力下氣體的體積會發(fā)生很大的變化，這一特性對我們進行氣體體積計量帶來了難度。那么如何解讀齊通流量計選型中的“壓力增大同時流量范圍增大”呢?

① 什么是流量范圍?

常用的氣體流量計(如渦輪流量計、羅茨流量計)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)條件下的可以測量的范圍，單位是m³ / h。在工程、設(shè)計上用做預(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行解答。某燃氣公司欲選擇流量計進行天然氣的計量，其管路安裝情況完全滿足設(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行計量。則根據(jù)所給的條件首先進行簡單的流量換算，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LWQ-DN100 型氣體渦輪流量計，再作進一步核實。

由說明書可知LWQ-DN100 的流量范圍為40～500m³ / h，與換算所得的實際流量進行比較后發(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：Qmin operating為工作條件下的最小流量;Qmin air為工廠給出的最小流量;Patm為標(biāo)定時的壓力，通常為當(dāng)?shù)卮髿鈮?Pm為工作條件下的壓力(絕對壓);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LWQ-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。

新疆某燃氣公司使用DN25A 渦輪流量計(流量范圍2 ～ 20m³ / h)進行食堂用氣的計量，進氣壓力為0.4MPa(絕對壓)。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)果流量計不計量，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))，其機械摩擦阻力基本為定值。所以用來克服機械摩擦阻力的驅(qū)動力也基本為定值。

式中：Md為驅(qū)動力矩;ρn為工作狀態(tài)下的氣體密度;

Qm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，就是進氣壓力固定，即瞬時質(zhì)量流量一定，即有ρmQm = 常數(shù)=m定，所以式(2)變?yōu)?/p>

因為“m定”為定值，所以驅(qū)動力矩和Qm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，ρm逐漸下降，Qm逐漸增大，則Md也逐漸增大，當(dāng)Md達到一定數(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。

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。

以上對“氣體在不同壓力下的體積變化”進行了分析，希望對氣體渦輪流量計的選型和使用有一定的幫助。