常见工业燃气流量计工作原理及特点

  流量计是燃气计量的一个重要设备，它提供了贸易计量或内部管理的数据。目前国际和国内被大范围的应用的燃气计量仪表有气体超声流量计、涡轮流量计、罗茨流量计以及孔板流量计等。研究分析这些气体流量计的性能特点、适合使用的范围，能够在一定程度上帮助找到一种更准确、更稳定和合理的计量手段。

  主流的气体超声流量计是基于时差法开展的流量测量，其原理是测量超声波信号在气体介质中顺向流和逆向流的时间差Δt，在已知一对探头间的距离L时，计算出流速V，然后乘以测量管段的截面积S=π*D2 /4，获得最终的流量值(见公式1和2)。超声流量计工作原理见图1。

  气体超声流量计最大的特点是能在高压和中低压或条件下准确地测量气体的单、双向流量，测量范围宽，量程比大；直接测量气体的流速，测量精度不受介质组分变化的影响；能测量稳态及低频脉动气体的流量；无阻流机械部件，压力损失极小，且不会因固体杂质导致阻流部件损坏；一般都会采用多声道的测量，可有效地减小因流场不均匀分布对测量结果的影响，并能在一个声道发生故障时继续用其它正常的声道进行相对有效测量，来提升仪表的准确度和可靠性；适合于压力变化范围大，流量波动大的应用场合。该种流量计目前正在高、中、低压各种天然气计量应用中逐步替代涡轮流量计、腰轮流量计和差压式孔板流量计。

  在涡轮流量计测量表体中装有一个叶轮，上面的叶片与被测介质流向成一定角度。有流体通过时，它的冲力带动叶片旋转，这个叶片的旋转速度与流体的流速成正比关系，而这种叶片本身就具有磁性，它在由用永久磁钢和线圈组成的信号检测器中旋转并切割磁力线，由此感应出与流速成特殊的比例的脉冲信号，通过脉冲信号放大器获得流量信息。

  涡轮流量计由其机械结构特点决定了其具有测量精度高、重复性好、基本无零点漂移等优点。但是，涡轮流量计对气体介质的清洁度要求比较高，气体的温度、粘度和密度对仪表的示值误差也有较大的影响；对气流脉动和漩涡流敏感，防气流冲击能力差，容易损坏；量程范围相对有限；且在使用一段时间后轴承间隙加大，测量精度呈现变负的趋势。

  罗茨流量计也称腰轮流量计，它是利用2个椭圆形的机械测量元件把被测介质分割成单个已知的体积部分，通过计量室逐次、重复地充满和排放该体积部分流体的次数来计算被测介质的流量体积总量。

  罗茨流量计优点是：计量腔保持一定的容积，很少受紊流及脉动流的影响；无须前后直管段；受被测气体介质的粘度等物理性质、流动状态的影响小，可测量不易测量的脉动流量；适用的量程、温度范围宽，安装要求不高。

  但是，罗茨流量计对气体的清洁度要求比较高，含有油污和杂质时要预先处理，加装过滤器；当流量增加时，压力损失也增大；使用一段时间后，腰轮与计量腔体间的间隙会增大，影响测量精度；运行维护工作量大；大口径时价格较贵，经济性变差。

  孔板流量计是差压式流量计，它是由一次检测件（节流件）和二次装置（差压变送器和流量显示仪）组成。当被测介质通过节流件时局部产生收缩，流速增加，在节流件后面产生静压力，由此在节流件前后产生了压差，而此压差随流量的变化而变化，流量大则压差就大。作为二次装置的差压变送器测量节流件前后的压差，计算出对应的流量值。孔板流量计工作原理见图2。

  孔板流量计的优点是结构相对比较简单、制造、加工和使用起来更便捷。但该种流量计对压力、流量的适应性差，特别是大口径的孔板流量计由于静压力差测量的误差，会造成流量计的综合不确定度增大；对流场的要求比较苛刻，需要的前直管段非常长；压损大；上游易积液；孔板损耗快，维修维护率高。