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【摘 要】气体涡轮流量计具有精度高、操作简便等多种显著特点，在当前的燃气计量领域中的应用十分广泛，为确保气体涡轮流量计能够发挥出最佳的性能，还需对其实际应用进行针对性的分析和研究。本文细致的分析了气体涡流量计在使用过程中的基本原理，并对该流量计在燃气计量中的实际应用进行阐述，旨在提高气体涡轮流量计的使用水平。
【关键词】气体涡轮流量计；燃气计量；应用
气体涡轮流量计实际上就是一种检测封闭状态下输气管道内部气体流速与流量的装置，表现为速度型仪表。由于气体涡轮流量计具有高精度、高灵活性、占地面积小、操作简单、故障率低等多种优势，所以在当前的燃气计量领域倍受青睐，是主流的燃气计量方法。随着认识程度的不断加深，该流量计的应用逐渐延伸至油田、化工企业、城市燃气以及大型燃气工程当中，具有客观的发展前景，是迄今为止最为理想的气体介质计量仪表。
一、气体涡轮流量计的工作原理
该流量计将内部涡轮安置在全封闭管道中，在管道中气体介质经过流量计以后，涡轮在受到一定的动能以后会进行转动，因此涡轮转动的速度通过换算就可以得到管道中气体的实际流量与流速，气体涡轮流量计内部结构如图1所示。
1.导流装置；2.旋转轴承；3.气体涡轮；4.装置壳体；5.前端放大器；
6.总流量计算装置；7.气体流量显示仪表（瞬时）
图1 气体涡轮流量计内部结构示意图
使涡轮叶片与其轴线保持一定的夹角，夹角的大小為α，将涡轮的转速定义为n；被测气体的流量为qv ；涡轮叶片直径（平均值）为r0；叶栅位置的气体流通截面面积为S0，则可得到公式：
该公式说明，如果气体涡轮的内部结构保持稳定，也就是夹角的大小α、涡轮叶片直径（平均值）r0以及叶栅位置的气体流通截面面积S0都不会发生变化，则此时该装置的被测气体的流量qv会与涡轮转速n呈正比关系，换言之就是此时的涡轮转速n就是被测气体的实际流速，通过计算可以进一步得出气体的流量。
然而，上述公式的提出是在忽略一切摩擦等外界客观影响条件下进行的。在实际情况中，被测气体在不断冲击涡轮叶皮时会产生一定旋转力矩，需要克服多种力矩，包括粘滞摩擦、轴承之间的摩擦以及反作用等。由于气体涡轮自身存在的转动惯量与结构方面具有相应的误差，加之多种力矩的作用，使得实际的转速n与流量是无法维持理想状态下的线性关系的。只是在某种程度上，上述力矩可以不加以考虑，才能达到公式（1）所提出的线性关系。
在实际情况中使用广泛的涡轮流量计通常都使用磁电转换设备，以此方式将转速情况转化为电磁脉冲。在被测气体经过涡轮叶片以后，会使传感装置中的周期出现某种程度的变化。在固定的范围之内，叶片的转速会与被测气体的流速保持正比关系，进而生成同种类型的脉冲信号，由流量计前端放大装置进行处理，然后到达单片机中的测量系统。通过复杂的计算与修正，最后得出被测气体的实际流量瞬时值，并在显示屏幕上显示。
二、气体涡轮流量计在燃气计量中的应用
（一）气体涡轮流量计是一种高精度测量仪器，所以在运输、装卸以及存放等环节都要格外的小心，一个细小的失误都有可能导致仪器瘫痪或者是影响到仪器测量的准确度。
（二）在实际应用之前，应彻底拆封，除去商标贴条，并使用吹起等简单的方法检查其气体涡轮叶片的转动是否流畅、灵活。
（三）在实施安装以前，尤其是在那些新建成的输气线路中使用时，应事先对线路进行彻底的清洁和打扫，除掉金属管路安装、连接所留下的残渣与锈迹等，如果线路中存在杂质，不仅会影响到流量测量，还有可能损坏叶片。
（四）管道清扫完成之后，需对其进行液压静力实验，在实验结束之后，应将管道中的液体清理干净，决不允许有任何残留，否则会对气体涡轮流量计造成严重的破坏。如果该实验环节不可省略，则应使用一个其他管段替换气体涡轮流量计，并在完成实验以后认真检查，确保管道中无液体残留。
（五）气体涡轮流量计的安装应保持水平，如果应用要求流量计需自带润滑系统，则在应用安装的过程中应确保润滑油系统的送油口向上。此外，在应用之前应检查流量计一侧的气流方向是否为由上至下。
（六）在所有情况中，在管道气流方向相对于气体涡轮流量计的上方，需要设置一个直管段，该管段长度应切实小于等于2DN。此外，在管道下游与上述管段对称的位置同样需要设置一个直管段或者是弯管，长度也需小于或等于2DN。
（七）气体涡轮流量计沿管道向上设置的气体渐缩管与渐扩管需张开小于30°的开口，为确保燃气能够顺利的进行输送，方便日常维护，则需在该流量计安装的输气管道上设置一个旁通管。
在启动气体涡轮流量计时，应保持相对较慢的加压速度，如果过快的加压将有可能损坏气体涡轮的叶片，气体涡轮流量计启动的各项指标要求如表2所示。
（八）如果气体涡轮流量计的安装管道上需要进行焊接处理，则在焊接之前必须将气体涡轮流量计完全拆除。如果为拆除就进行管道焊接，焊接过程产生的高温将有可能使气体涡轮流量计受损，导致无法使用等严重后果。
（九）在应用安装的过程中，应留意管道中燃气的流动方向是否与流量计外壳上标注的方向相同，如不相同应立即重新安装，否则会使流量计涡轮叶片反转，轻则失灵，重则损坏叶片等主要部件。
（十）燃气输送管道需不存在任何震动，而且气体中不能参杂杂质，确保气体的清洁性，如果燃气中夹杂杂物，将会对涡轮造成损害。如果燃气的运输不能控制清洁性，则需在燃气通过流量计之前的位置设置气体过滤装置。
（十一）如果气体涡轮流量计需安装应用在室外的燃气管道中，应结合实际条件设置对应的防风与防雨装置。
（十二）在一般情况下，实际使用的范围应为最大限度的20～80%以内。气体涡轮流量计在某种程度上可以进行短时间的过载，但实际的过载量不能超过流量计最大限度的20%，过载的时间也应在0.5h以内。
（十三）应用时必须保证流量计的气体出口与入口连接准确，并且每一个螺栓都应受力匀称，为了确保测量准确度，需保障管线中不含任何形式的密封件，密封件的使用需根据设计要求，尺寸类型如表3所示。
三、总结
总而言之，气体涡轮流量计在我国油田领域中的应用越来越广泛，然而由于该流量计的应用时间还比较短，仍有许多地方需要不断学习和借鉴国外的先进经验与技术，从而做到少走弯路推动油田事业快速发展。
参考文献：
[1]肖伟生，林敏，刘骁.天然气涡轮流量计的应用与故障分析[J].中国石化天然气分公司计量研究中心，2011，（07）：26-27.
[2]苏荣跃 ，冉莉 ，肖鹰 ，唐煌；天然气能量计量及实施方案探讨[J].中国计量，2012，（11）：15-16.
[3]彭冬婳， 陈琳， 卓勇等. 天然气流量计的测量原理与使用建议[J].油气田地面工程，2012， 30（03）： 61-62.
【关键词】气体涡轮流量计；燃气计量；应用
气体涡轮流量计实际上就是一种检测封闭状态下输气管道内部气体流速与流量的装置，表现为速度型仪表。由于气体涡轮流量计具有高精度、高灵活性、占地面积小、操作简单、故障率低等多种优势，所以在当前的燃气计量领域倍受青睐，是主流的燃气计量方法。随着认识程度的不断加深，该流量计的应用逐渐延伸至油田、化工企业、城市燃气以及大型燃气工程当中，具有客观的发展前景，是迄今为止最为理想的气体介质计量仪表。
一、气体涡轮流量计的工作原理
该流量计将内部涡轮安置在全封闭管道中，在管道中气体介质经过流量计以后，涡轮在受到一定的动能以后会进行转动，因此涡轮转动的速度通过换算就可以得到管道中气体的实际流量与流速，气体涡轮流量计内部结构如图1所示。
1.导流装置；2.旋转轴承；3.气体涡轮；4.装置壳体；5.前端放大器；
6.总流量计算装置；7.气体流量显示仪表（瞬时）
图1 气体涡轮流量计内部结构示意图
使涡轮叶片与其轴线保持一定的夹角，夹角的大小為α，将涡轮的转速定义为n；被测气体的流量为qv ；涡轮叶片直径（平均值）为r0；叶栅位置的气体流通截面面积为S0，则可得到公式：
该公式说明，如果气体涡轮的内部结构保持稳定，也就是夹角的大小α、涡轮叶片直径（平均值）r0以及叶栅位置的气体流通截面面积S0都不会发生变化，则此时该装置的被测气体的流量qv会与涡轮转速n呈正比关系，换言之就是此时的涡轮转速n就是被测气体的实际流速，通过计算可以进一步得出气体的流量。
然而，上述公式的提出是在忽略一切摩擦等外界客观影响条件下进行的。在实际情况中，被测气体在不断冲击涡轮叶皮时会产生一定旋转力矩，需要克服多种力矩，包括粘滞摩擦、轴承之间的摩擦以及反作用等。由于气体涡轮自身存在的转动惯量与结构方面具有相应的误差，加之多种力矩的作用，使得实际的转速n与流量是无法维持理想状态下的线性关系的。只是在某种程度上，上述力矩可以不加以考虑，才能达到公式（1）所提出的线性关系。
在实际情况中使用广泛的涡轮流量计通常都使用磁电转换设备，以此方式将转速情况转化为电磁脉冲。在被测气体经过涡轮叶片以后，会使传感装置中的周期出现某种程度的变化。在固定的范围之内，叶片的转速会与被测气体的流速保持正比关系，进而生成同种类型的脉冲信号，由流量计前端放大装置进行处理，然后到达单片机中的测量系统。通过复杂的计算与修正，最后得出被测气体的实际流量瞬时值，并在显示屏幕上显示。
二、气体涡轮流量计在燃气计量中的应用
（一）气体涡轮流量计是一种高精度测量仪器，所以在运输、装卸以及存放等环节都要格外的小心，一个细小的失误都有可能导致仪器瘫痪或者是影响到仪器测量的准确度。
（二）在实际应用之前，应彻底拆封，除去商标贴条，并使用吹起等简单的方法检查其气体涡轮叶片的转动是否流畅、灵活。
（三）在实施安装以前，尤其是在那些新建成的输气线路中使用时，应事先对线路进行彻底的清洁和打扫，除掉金属管路安装、连接所留下的残渣与锈迹等，如果线路中存在杂质，不仅会影响到流量测量，还有可能损坏叶片。
（四）管道清扫完成之后，需对其进行液压静力实验，在实验结束之后，应将管道中的液体清理干净，决不允许有任何残留，否则会对气体涡轮流量计造成严重的破坏。如果该实验环节不可省略，则应使用一个其他管段替换气体涡轮流量计，并在完成实验以后认真检查，确保管道中无液体残留。
（五）气体涡轮流量计的安装应保持水平，如果应用要求流量计需自带润滑系统，则在应用安装的过程中应确保润滑油系统的送油口向上。此外，在应用之前应检查流量计一侧的气流方向是否为由上至下。
（六）在所有情况中，在管道气流方向相对于气体涡轮流量计的上方，需要设置一个直管段，该管段长度应切实小于等于2DN。此外，在管道下游与上述管段对称的位置同样需要设置一个直管段或者是弯管，长度也需小于或等于2DN。
（七）气体涡轮流量计沿管道向上设置的气体渐缩管与渐扩管需张开小于30°的开口，为确保燃气能够顺利的进行输送，方便日常维护，则需在该流量计安装的输气管道上设置一个旁通管。
在启动气体涡轮流量计时，应保持相对较慢的加压速度，如果过快的加压将有可能损坏气体涡轮的叶片，气体涡轮流量计启动的各项指标要求如表2所示。
（八）如果气体涡轮流量计的安装管道上需要进行焊接处理，则在焊接之前必须将气体涡轮流量计完全拆除。如果为拆除就进行管道焊接，焊接过程产生的高温将有可能使气体涡轮流量计受损，导致无法使用等严重后果。
（九）在应用安装的过程中，应留意管道中燃气的流动方向是否与流量计外壳上标注的方向相同，如不相同应立即重新安装，否则会使流量计涡轮叶片反转，轻则失灵，重则损坏叶片等主要部件。
（十）燃气输送管道需不存在任何震动，而且气体中不能参杂杂质，确保气体的清洁性，如果燃气中夹杂杂物，将会对涡轮造成损害。如果燃气的运输不能控制清洁性，则需在燃气通过流量计之前的位置设置气体过滤装置。
（十一）如果气体涡轮流量计需安装应用在室外的燃气管道中，应结合实际条件设置对应的防风与防雨装置。
（十二）在一般情况下，实际使用的范围应为最大限度的20～80%以内。气体涡轮流量计在某种程度上可以进行短时间的过载，但实际的过载量不能超过流量计最大限度的20%，过载的时间也应在0.5h以内。
（十三）应用时必须保证流量计的气体出口与入口连接准确，并且每一个螺栓都应受力匀称，为了确保测量准确度，需保障管线中不含任何形式的密封件，密封件的使用需根据设计要求，尺寸类型如表3所示。
三、总结
总而言之，气体涡轮流量计在我国油田领域中的应用越来越广泛，然而由于该流量计的应用时间还比较短，仍有许多地方需要不断学习和借鉴国外的先进经验与技术，从而做到少走弯路推动油田事业快速发展。
参考文献：
[1]肖伟生，林敏，刘骁.天然气涡轮流量计的应用与故障分析[J].中国石化天然气分公司计量研究中心，2011，（07）：26-27.
[2]苏荣跃 ，冉莉 ，肖鹰 ，唐煌；天然气能量计量及实施方案探讨[J].中国计量，2012，（11）：15-16.
[3]彭冬婳， 陈琳， 卓勇等. 天然气流量计的测量原理与使用建议[J].油气田地面工程，2012， 30（03）： 61-62.