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        影響氣體渦輪流量計流量范圍和性能的主要因素

        發布時間:2021-03-10 06:44:25??點擊次數:648次
        摘要:對影響雙葉片帶溫壓補償氣體渦輪流量計流量范圍和性能的4個主要因素(葉片安裝角、磁電轉換器的磁感應強度、葉片軸架安裝位置和軸尖軸承添加潤滑油)進行了大量試驗。通過數據分析,對上述4個因素確定出最佳取值范圍。目前,已批量生產,并在大慶長垣南部油田采油七廠計量站上已推廣應用26臺DN25流量計,其中6臺流量計已連續使用半年多未出現任何故降,用戶反映良好。從而解決了大慶低產油田井口測氣的技術難題,滿足了生產需要。
        1、前言
        雙葉片氣體渦輪流量計是一種新型流量計,其結構設計新穎獨創,流量變送器的轉子上只有2個葉片,采用摩擦力矩最小的軸尖軸承,設計了一個尺寸很小的軸架。具有靈敏度高、壓力損失小、耐砂性強、使用壽命長、體積小、重量輕、安裝維修方便等特點。該流量計于1992年獲國家專利(專利號ZL92227907.1)。
        目前已生產了量程范圍為15~150m³/h和30~200m³/h的DN25和DN50兩種規格雙葉片氣體渦輪流量計。為滿足氣產量變化幅度大的生產實際需要,特別是老油田和低產油田產氣量較低的需要,只需擴大DN25和DN50流量計流量范圍的下限。為此對可以改善小流量性能的4個主要因素(葉片安裝角、磁電轉換器的磁感應強度、葉片軸架安裝位置和軸尖軸承添加潤滑油)做了大量試驗,并對試驗數據進行了研究分析,最后得出了它們的最佳取值范圍,達到了擴大下限量程的目的。
        2、主要技術指標
        擴大流量范圍下限的流量計的主要技術指標如下:
        公稱通徑:DN25,DN50
        流量范圍:5~50m³/h,10~139m³/h
        介質溫度:-20℃~100℃
        最大工作壓力:6.4MPa
        精度等級:2級
        防爆標志:iaⅡBT3
        關聯設備:JZA-1晶體管組合安全柵
        防護等級:IP54
        外供電壓:12VDC±20%
        累積值顯示位數:9999999.9m³
        瞬時值顯示位數:999m³/h
        輸出信號:脈沖Vpp>9V.2ms
        環境溫度:-20℃~50℃
        3、試驗研究
        試驗是在國家原油大流量計量站的噴嘴式氣體流量標準裝置和150L鐘罩式氣體流量標準裝置上完成的,其準確度為±0.5%和±0.2%。該噴嘴式氣體流量標準裝置的最大流量上限為139m³/h。
        3.1葉片安裝角試驗
        對DN25流量計分別做了葉片安裝角a為27°和34°的變角度試驗,其結果見表1和圖1。
        對DN50流量計分別做了a為13.5°、27°、32°和37°變角度試驗,其結果見表2和圖2。
        當葉片安裝角a較小時,葉片所受驅動力矩較小,阻力矩相對較大,使儀表系數較小,導致小流量時性能曲線較差,下限流量值較高,量程范圍變窄,啟動流量較高。反之,當a較大時,儀表系數變大,使小流量性能曲線變好,可測量較低的流量,量程范圍變寬。通過變角度試驗可知,增大葉片安裝角,可改善小流量性能,達到擴大量程的目的。但是,當a太大時,葉片所受驅動力矩很大,使葉片高速旋轉,則軸尖軸承將受到較大的推力,使軸尖軸承磨損較大,流量計使用壽命降低。因此,a取值要適當,既要保證流量計的量程范圍,又要考慮軸承磨損問題。
        3.2磁感應強度試驗
        位于流量計之上,緊貼殼體處安裝著磁電轉換器,它將對渦輪葉片(由鐵磁性材料制成)產生一個恒定的磁性阻力矩。無論葉片處在靜止或轉動過程中都將始終受到這一磁力作用。這一磁力將直接影響著流量計的性能,尤其小流量時影響更大。為了研究該磁力對流量計性能的影響情況,我們選取適當的磁感應強度,對同一臺DN25流量計進行了變磁感應強度B的影響試驗,其試驗結果見表3和圖3。
        試驗結果表明,同一臺流量計使用兩個不同磁感應強度的磁電轉換器,其測試結果不同。當B為660×10-4T時,葉片將受到一個較大的磁性阻力矩作用,使葉片轉速變低,儀表系數較小,致使小流量特性曲線較差。反之,當B為320×10-4T時,葉片所受磁性阻力矩較小,葉片轉速加快,儀表系數變大,因而使小流量特性曲線變好。由此可知,磁感應強度的大小主要影響流量計小流量的性能曲線,一般選用較小的強感應強度,可以改善小流量性能,達到擴大量程的目的。但是,當磁感應強度較低時,其輸出的脈沖信號幅值也較低。當流量計殼體或管路偶而發生較大振動時,磁電轉換器也將輸出一低幅值的脈沖信號,從而給流量測量帶來誤差。因此,為了減小振動干擾影響,提高測量精度,則要求選擇適當的磁感應強度。既要保證流量計的量程,又要使流量計具有一定的抗干擾能力。
        3.3軸架位置試驗
        葉片靜止時由于受磁電轉換器的吸引,葉片所在位置如圖4所示。當氣體流過時,由于軸架幾乎把上部葉片的迎流面積擋住,這時只有下部葉片受到氣體的沖力,而上部葉片幾乎不受力,所以需要較大的啟動流量才能使葉片轉動。通過對DN25流量計的試驗,當軸架垂直時最小啟動流量為5m³/h。
        為了降低啟動流量,把圖4中的軸架順時針旋轉90°,軸架為水平位置如圖5所示。這樣,上、下葉片都受到氣流作用,則最小啟動流量為3.7m³/h。由此看出,軸架水平安裝較好,不但所需的啟動流量較小,亦可達到擴大量程范圍的目的。
        3.4軸尖軸承添加潤滑油試驗
        通常,流量計在出廠標定前都在軸尖和軸承處加入少量的潤滑油,以防軸尖和軸承磨損過快。但是,由于潤滑油具有一定的粘性,它將影響流量計的性能,故我們對同一臺流量計做了不加潤滑油和加潤滑油的試驗,其試驗結果見表4和圖6.
        通過試驗表明,潤滑油對流量計小流量的性能的影響較大,隨著流量的增大,兩條曲線之間的差值逐漸減小。由于軸尖和軸承的摩擦阻力很小,并且采用硬質合金材料制成,耐磨性很強,故建議流量計在出廠標定前可以不必加入潤滑油。
        4、結論
        目前,經過改進后的DN25雙葉片氣體渦輪流量計已經在大慶長恒南部的低產油田采油七廠計量站中推廣應用26臺,其中已有6臺流量計已連續運行半年以上,沒有出現故障,用戶反映良好。它為解決大慶外圍低產油田井口測氣創造了條件。
        (1)隨著葉片安裝角度的增大,將使流量計的,小流量性能變好,量程擴大。但是,軸尖軸承磨損亦大,所以在流量計設計中,葉片安裝角度取值要適當,既要保證流量計的量程,又要考慮軸承磨損問題。
        (2)減小磁電轉換器的磁感應強度,也可達到擴大量程的目的。但是,外部振動干擾信號也將影響流量測量粘度,因此磁感應強度取值要適當,要時考慮流量計的量程和抗干擾能力。
        (3)由于該流量計僅有2個葉片,應該盡量增大葉片的迎流面積,減小啟動流量,擴大量程范圍,所以軸架要求水平放置為好。
        (4)由于軸尖軸承的摩擦阻力很小,并采用硬質合金制成,耐磨性強,因此建議該流量計出廠前可不必在軸尖軸承處添加潤滑油?,F場推廣應用,證明該種流量計是一種理想的油田井口測氣儀表。它具有測量范圍寬,耐砂性強,故障率低等突出優點。
        视频分类 国内精品
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