摘要：對(duì)影響雙葉片帶溫壓補(bǔ)償氣體渦輪流量計(jì)流量范圍和性能的4個(gè)主要因素（葉片安裝角、磁電轉(zhuǎn)換器的磁感應(yīng)強(qiáng)度、葉片軸架安裝位置和軸尖軸承添加潤(rùn)滑油）進(jìn)行了大量試驗(yàn)。通過(guò)數(shù)據(jù)分析，對(duì)上述4個(gè)因素確定出*佳取值范圍。目前，已批量生產(chǎn)，并在大慶長(zhǎng)垣南部油田采油七廠計(jì)量站上已推廣應(yīng)用26臺(tái)DN25流量計(jì)，其中6臺(tái)流量計(jì)已連續(xù)使用半年多未出現(xiàn)任何故降，用戶反映良好。從而解決了大慶低產(chǎn)油田井口測(cè)氣的技術(shù)難題，滿足了生產(chǎn)需要。

1、前言

雙葉片氣體渦輪流量計(jì)是一種新型流量計(jì)，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎獨(dú)創(chuàng)，流量變送器的轉(zhuǎn)子上只有2個(gè)葉片，采用摩擦力矩*小的軸尖軸承，設(shè)計(jì)了一個(gè)尺寸很小的軸架。具有靈敏度高、壓力損失小、耐砂性強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)、體積小、重量輕、安裝維修方便等特點(diǎn)。該流量計(jì)于1992年獲****（**號(hào)ZL92227907.1）。

目前已生產(chǎn)了量程范圍為15～150m³/h和30～200m³/h的DN25和DN50兩種規(guī)格雙葉片氣體渦輪流量計(jì)。為滿足氣產(chǎn)量變化幅度大的生產(chǎn)實(shí)際需要，特別是老油田和低產(chǎn)油田產(chǎn)氣量較低的需要，只需擴(kuò)大DN25和DN50流量計(jì)流量范圍的下限。為此對(duì)可以改善小流量性能的4個(gè)主要因素（葉片安裝角、磁電轉(zhuǎn)換器的磁感應(yīng)強(qiáng)度、葉片軸架安裝位置和軸尖軸承添加潤(rùn)滑油）做了大量試驗(yàn)，并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了研究分析，*后得出了它們的*佳取值范圍，達(dá)到了擴(kuò)大下限量程的目的。

2、主要技術(shù)指標(biāo)

擴(kuò)大流量范圍下限的流量計(jì)的主要技術(shù)指標(biāo)如下：

公稱通徑：DN25，DN50
流量范圍：5～50m³/h，10～139m³/h

介質(zhì)溫度：-20℃～100℃

*大工作壓力：6.4MPa

精度等級(jí)：2級(jí)

防爆標(biāo)志：iaⅡBT3

關(guān)聯(lián)設(shè)備：JZA-1晶體管組合安全柵

防護(hù)等級(jí)：IP54

外供電壓：12VDC±20%

累積值顯示位數(shù)：9999999.9m³

瞬時(shí)值顯示位數(shù)：999m³/h

輸出信號(hào)：脈沖Vpp＞9V.2ms

環(huán)境溫度：-20℃～50℃

3、試驗(yàn)研究

試驗(yàn)是在**原油大流量計(jì)量站的噴嘴式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置和150L鐘罩式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上完成的，其準(zhǔn)確度為±0.5%和±0.2%。該噴嘴式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的*大流量上限為139m³/h。

3.1葉片安裝角試驗(yàn)

對(duì)DN25流量計(jì)分別做了葉片安裝角a為27°和34°的變角度試驗(yàn)，其結(jié)果見(jiàn)表1和圖1。

對(duì)DN50流量計(jì)分別做了a為13.5°、27°、32°和37°變角度試驗(yàn)，其結(jié)果見(jiàn)表2和圖2。

當(dāng)葉片安裝角a較小時(shí)，葉片所受驅(qū)動(dòng)力矩較小，阻力矩相對(duì)較大，使儀表系數(shù)較小，導(dǎo)致小流量時(shí)性能曲線較差，下限流量值較高，量程范圍變窄，啟動(dòng)流量較高。反之，當(dāng)a較大時(shí)，儀表系數(shù)變大，使小流量性能曲線變好，可測(cè)量較低的流量，量程范圍變寬。通過(guò)變角度試驗(yàn)可知，增大葉片安裝角，可改善小流量性能，達(dá)到擴(kuò)大量程的目的。但是，當(dāng)a太大時(shí)，葉片所受驅(qū)動(dòng)力矩很大，使葉片高速旋轉(zhuǎn)，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(jì)使用壽命降低。因此，a取值要適當(dāng)，既要保證流量計(jì)的量程范圍，又要考慮軸承磨損問(wèn)題。

3.2磁感應(yīng)強(qiáng)度試驗(yàn)

位于流量計(jì)之上，緊貼殼體處安裝著磁電轉(zhuǎn)換器，它將對(duì)渦輪葉片（由鐵磁性材料制成）產(chǎn)生一個(gè)恒定的磁性阻力矩。無(wú)論葉片處在靜止或轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)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(jì)的性能，尤其小流量時(shí)影響更大。為了研究該磁力對(duì)流量計(jì)性能的影響情況，我們選取適當(dāng)?shù)拇鸥袘?yīng)強(qiáng)度，對(duì)同一臺(tái)DN25流量計(jì)進(jìn)行了變磁感應(yīng)強(qiáng)度B的影響試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3和圖3。

試驗(yàn)結(jié)果表明，同一臺(tái)流量計(jì)使用兩個(gè)不同磁感應(yīng)強(qiáng)度的磁電轉(zhuǎn)換器，其測(cè)試結(jié)果不同。當(dāng)B為660×10-4T時(shí)，葉片將受到一個(gè)較大的磁性阻力矩作用，使葉片轉(zhuǎn)速變低，儀表系數(shù)較小，致使小流量特性曲線較差。反之，當(dāng)B為320×10-4T時(shí)，葉片所受磁性阻力矩較小，葉片轉(zhuǎn)速加快，儀表系數(shù)變大，因而使小流量特性曲線變好。由此可知，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小主要影響流量計(jì)小流量的性能曲線，一般選用較小的強(qiáng)感應(yīng)強(qiáng)度，可以改善小流量性能，達(dá)到擴(kuò)大量程的目的。但是，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度較低時(shí)，其輸出的脈沖信號(hào)幅值也較低。當(dāng)流量計(jì)殼體或管路偶而發(fā)生較大振動(dòng)時(shí)，磁電轉(zhuǎn)換器也將輸出一低幅值的脈沖信號(hào)，從而給流量測(cè)量帶來(lái)誤差。因此，為了減小振動(dòng)干擾影響，提高測(cè)量精度，則要求選擇適當(dāng)?shù)拇鸥袘?yīng)強(qiáng)度。既要保證流量計(jì)的量程，又要使流量計(jì)具有一定的抗干擾能力。

3.3軸架位置試驗(yàn)

葉片靜止時(shí)由于受磁電轉(zhuǎn)換器的吸引，葉片所在位置如圖4所示。當(dāng)氣體流過(guò)時(shí)，由于軸架幾乎把上部葉片的迎流面積擋住，這時(shí)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(dòng)流量才能使葉片轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)對(duì)DN25流量計(jì)的試驗(yàn)，當(dāng)軸架垂直時(shí)*小啟動(dòng)流量為5m³/h。

為了降低啟動(dòng)流量，把圖4中的軸架順時(shí)針旋轉(zhuǎn)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*小啟動(dòng)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(dòng)流量較小，亦可達(dá)到擴(kuò)大量程范圍的目的。

3.4軸尖軸承添加潤(rùn)滑油試驗(yàn)

通常，流量計(jì)在出廠標(biāo)定前都在軸尖和軸承處加入少量的潤(rùn)滑油，以防軸尖和軸承磨損過(guò)快。但是，由于潤(rùn)滑油具有一定的粘性，它將影響流量計(jì)的性能，故我們對(duì)同一臺(tái)流量計(jì)做了不加潤(rùn)滑油和加潤(rùn)滑油的試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4和圖6.

通過(guò)試驗(yàn)表明，潤(rùn)滑油對(duì)流量計(jì)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(zhì)合金材料制成，耐磨性很強(qiáng)，故建議流量計(jì)在出廠標(biāo)定前可以不必加入潤(rùn)滑油。

4、結(jié)論

目前，經(jīng)過(guò)改進(jìn)后的DN25雙葉片氣體渦輪流量計(jì)已經(jīng)在大慶長(zhǎng)恒南部的低產(chǎn)油田采油七廠計(jì)量站中推廣應(yīng)用26臺(tái)，其中已有6臺(tái)流量計(jì)已連續(xù)運(yùn)行半年以上，沒(méi)有出現(xiàn)故障，用戶反映良好。它為解決大慶外圍低產(chǎn)油田井口測(cè)氣創(chuàng)造了條件。

（1）隨著葉片安裝角度的增大，將使流量計(jì)的,小流量性能變好，量程擴(kuò)大。但是，軸尖軸承磨損亦大，所以在流量計(jì)設(shè)計(jì)中，葉片安裝角度取值要適當(dāng)，既要保證流量計(jì)的量程，又要考慮軸承磨損問(wèn)題。

（2）減小磁電轉(zhuǎn)換器的磁感應(yīng)強(qiáng)度，也可達(dá)到擴(kuò)大量程的目的。但是，外部振動(dòng)干擾信號(hào)也將影響流量測(cè)量粘度，因此磁感應(yīng)強(qiáng)度取值要適當(dāng)，要時(shí)考慮流量計(jì)的量程和抗干擾能力。

（3）由于該流量計(jì)僅有2個(gè)葉片，應(yīng)該盡量增大葉片的迎流面積，減小啟動(dòng)流量，擴(kuò)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(zhì)合金制成，耐磨性強(qiáng)，因此建議該流量計(jì)出廠前可不必在軸尖軸承處添加潤(rùn)滑油。現(xiàn)場(chǎng)推廣應(yīng)用，證明該種流量計(jì)是一種理想的油田井口測(cè)氣儀表。它具有測(cè)量范圍寬，耐砂性強(qiáng)，故障率低等突出優(yōu)點(diǎn)。