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气体涡轮流量计流道压力损失的分析
发布日期:2019/9/18 11:19:36
涡轮流量计在天然气的采集、处理、储存、运输和分配过程中起着很重要的作用,它既是天然气供需双方贸易结算的依据,也是生产部门用气效率的主要技术指标,因此对流量计测量准确度和可性有很高的要求
气体涡轮流量计属于速度式流量计,是应用于燃气贸易计量的三大流量仪表之一.由于具有重复性好、量程范围宽、适应性强、精度高、对流量变化反应灵敏、输出脉冲信号、复现性好和体积小等特点,气体涡轮流量计近年来已在石油、化工和天然气等领域获得广泛的应用.
随着涡轮流量计在管道计量领域的广泛使用,天然气管道输送过程中的能耗成为不容忽视的问题,而天然气管道输送过程中的压力损失是产生能源消耗的主要原因之一.为保证天然气能顺利输送至用户端,就需要提高各压气站的输送压力并尽量减少管道输送过程中的压力损失,而各级管道上的计量流量计所造成的压力损失占有很大比重.因此,气体涡轮流量计的压力损失研究对节能减排和推动我国燃气计量仪表产业的发展具有较好的推动作用。
 
目前,涡轮流量计的优化主要通过改良其导流件、叶轮、轴承、非磁电信号检出器等部件的结构尺寸和加工工艺,来改善流量计测量气体、高粘度流体和小流量时的特性。本文对一种型号气体涡轮流量计各部件的压力损失与流量的关系进行分析研究,以提出优化思路
 
1.涡轮流量计的基本结构及工作原理
本文采用80mm口径气体涡轮流量计作为研究对象,对其进行内部流道的压力损失数值模拟气体涡轮流量计结构示意图如图1.气体涡轮流量计实物如图2,其中图2(a)为涡轮流量计实物图,图2(b)为涡轮流量计机芯叶轮实物图.

气体涡轮流量计的原理是,气体流过流量计推动涡轮叶片旋转,利用置于流体中的叶轮的旋转角速度与流体流速成比例的关系,通过测量叶轮转速来得到流体流速,进而得到管道内的流量值.涡轮流量计输出的脉冲频率f与所测体积
 
2.结语
通过对涡轮流量计内部进行了分析,得出以下结论:
1)漩涡二次流是产生能量消耗的主要原因,故建议对涡轮流量计叶轮支座及后导流器进行几何参数的优化,将其凸台边缘改为流线型以减少流道突扩的影响.减少后导流器叶片厚度并增加其长度及数量以减弱气体螺旋状流动,减弱漩涡二次流,达到降低流量计压力损失的目的
2)分析各部件对压力损失的影响,其压力损失与流量成二次函数关系.后导流器相对于其他部件是压力损失的主要因素,约占总压力损失的一半,随着流量的增加其压力损失占总压力损失的比例上升了12.06%,叶轮支座的压力损失约占总压力损失的1/4,其压力损失比例随流量的增加基本不变,随着流量的增加叶轮产生的压力损失比例降幅明显。
通过分析涡轮流量计得出速度的分布和变化与压力损失大小相关,通过优化流量计流道内的速度分布可降低流量计的压力损失,后续相关的涡轮流
量计优化研究可从优化其流道内速度分布入手。

 
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