大家都知道，水、油等流體在不同的工作壓力下體積是不變的，而氣體則不同，在不同的工作壓力下氣體的體積會(huì)發(fā)生很大的變化，這一特性對(duì)我們進(jìn)行氣體體積計(jì)量帶來(lái)了難度。那么如何解讀齊通流量計(jì)選型中的“壓力增大同時(shí)流量范圍增大”呢?

① 什么是流量范圍?

常用的氣體流量計(jì)(如渦輪流量計(jì)、羅茨流量計(jì))流量范圍均指工況流量范圍，即在流量計(jì)工作溫度、壓力等介質(zhì)條件下的可以測(cè)量的范圍，單位是m³ / h。在工程、設(shè)計(jì)上用做預(yù)算用量時(shí)，單位是Nm³ / h。

② 流量范圍與密度(壓力)的關(guān)系是怎樣的?

這個(gè)問(wèn)題可通過(guò)下面的選型實(shí)例進(jìn)行解答。某燃?xì)夤居x擇流量計(jì)進(jìn)行天然氣的計(jì)量，其管路安裝情況完全滿足設(shè)計(jì)要求，所給出的選型條件如下：被測(cè)介質(zhì)為天然氣，相對(duì)密度0.65;壓力1 ×1MPa(表壓);常用溫度20℃;流量范圍400～4800Nm³ /h;常用流量3500Nm³ / h;管道口徑DN100。

針對(duì)上述實(shí)例。欲選擇合適的儀表進(jìn)行計(jì)量。則根據(jù)所給的條件首先進(jìn)行簡(jiǎn)單的流量換算，將標(biāo)況流量400～4800Nm³ / h 換算成工況流量約為(36.3～436)m³ / h，常用流量為318m³ / h。

根據(jù)初步計(jì)算可以選擇LWQ-DN100 型氣體渦輪流量計(jì)，再作進(jìn)一步核實(shí)。

由說(shuō)明書(shū)可知LWQ-DN100 的流量范圍為40～500m³ / h，與換算所得的實(shí)際流量進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)，小流量不在被測(cè)的范圍之內(nèi)。這就需要了解生產(chǎn)廠家的標(biāo)定條件。從世界范圍來(lái)看，除了幾個(gè)大型的流量標(biāo)定站外，所有的生產(chǎn)廠家包括一些計(jì)量站均使用空氣作為介質(zhì)進(jìn)行標(biāo)定，不能做到實(shí)際使用流體標(biāo)定，給出的流量范圍也是工況下的流量范圍。因此需要對(duì)流量范圍受密度影響的渦輪流量計(jì)進(jìn)行流量范圍的重新計(jì)算。根據(jù)渦輪流量計(jì)的工作原理，上限流量不受密度影響，下限流量受密度影響的變化規(guī)律如下：

(1)式中：Qmin operating為工作條件下的最小流量;Qmin air為工廠給出的最小流量;Patm為標(biāo)定時(shí)的壓力，通常為當(dāng)?shù)卮髿鈮?Pm為工作條件下的壓力(絕對(duì)壓);d 為被測(cè)氣體的相對(duì)密度。

所以，根據(jù)所給的工作條件計(jì)算出渦輪流量計(jì)在此工況下的流量范圍為(15～500)m³ / h。由此可知，被測(cè)流量范圍36.3～436m³ / h 在LWQ-100 的工作范圍15～500m³ / h 之內(nèi)，可以選用。

上面的兩個(gè)問(wèn)題明白以后，再來(lái)看看使用現(xiàn)場(chǎng)提出的另一個(gè)問(wèn)題。

新疆某燃?xì)夤臼褂肈N25A 渦輪流量計(jì)(流量范圍2 ～ 20m³ / h)進(jìn)行食堂用氣的計(jì)量，進(jìn)氣壓力為0.4MPa(絕對(duì)壓)。因?yàn)樵谡f(shuō)明書(shū)中提到“壓力增大時(shí)流量范圍增大”，所以為了在用氣較小時(shí)也能夠準(zhǔn)確計(jì)量，沒(méi)有使用安裝于流量計(jì)前端的流量調(diào)節(jié)閥(此時(shí)壓力為0.4MPa)。結(jié)果流量計(jì)不計(jì)量，而后將壓力慢慢下調(diào)，則流量計(jì)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)并逐漸加快了轉(zhuǎn)速，直到達(dá)到穩(wěn)定。因此，該公司對(duì)說(shuō)明書(shū)上的“壓力增大時(shí)流量范圍增大”這句話提出了質(zhì)疑。

其實(shí)這個(gè)問(wèn)題就是渦輪流量計(jì)始動(dòng)流量的問(wèn)題，由于機(jī)械摩擦的存在，渦輪流量計(jì)并不是有流量就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，而是有一個(gè)不轉(zhuǎn)的盲區(qū)。只有當(dāng)流體驅(qū)動(dòng)力矩克服摩擦阻力后才會(huì)旋轉(zhuǎn)。那么驅(qū)動(dòng)力矩和哪些因素有關(guān)呢?

由于一臺(tái)已經(jīng)裝配完畢的流量計(jì)，其機(jī)械摩擦阻力大小就已經(jīng)基本確定了，也就是說(shuō)不管在任何條件下(溫度、壓力、介質(zhì))，其機(jī)械摩擦阻力基本為定值。所以用來(lái)克服機(jī)械摩擦阻力的驅(qū)動(dòng)力也基本為定值。

式中：Md為驅(qū)動(dòng)力矩;ρn為工作狀態(tài)下的氣體密度;

Qm為工作狀態(tài)下的體積流量。在新疆的使用情況下，有一個(gè)大前提，就是進(jìn)氣壓力固定，即瞬時(shí)質(zhì)量流量一定，即有ρmQm = 常數(shù)=m定，所以式(2)變?yōu)?/p>

因?yàn)?ldquo;m定”為定值，所以驅(qū)動(dòng)力矩和Qm成正比(此關(guān)系只在特定條件下成立)。當(dāng)壓力逐漸下調(diào)時(shí)，ρm逐漸下降，Qm逐漸增大，則Md也逐漸增大，當(dāng)Md達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，渦輪開(kāi)始旋轉(zhuǎn)。在不同壓力下DN25A 氣體渦輪流量計(jì)的流量應(yīng)用公式(1)進(jìn)行估算，詳見(jiàn)表4。由表4 可以看出，壓力增大時(shí)量程比增大了，即流量范圍增大了。

之所以提出這樣的問(wèn)題，是因?yàn)樵诂F(xiàn)場(chǎng)忽略了一個(gè)問(wèn)題，就是進(jìn)氣zl 質(zhì)量流量為定值，不管通過(guò)流量計(jì)的壓力為多少，當(dāng)將工況流量換算成標(biāo)況時(shí)，數(shù)值是一樣的。從表4 的始動(dòng)流量也可以看出，假設(shè)流量從0 .2m³ / h(工況壓力0 .4MPa，渦輪不轉(zhuǎn))上升到1m³ / h(標(biāo)況壓力0 .1MPa，渦輪開(kāi)始旋轉(zhuǎn))，從0 .44m³ /h(壓力0 .4MPa，剛開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，但不在流量范圍內(nèi))上升到2 .22m³ / h(壓力0 .1MPa，在流量范圍之內(nèi))。因此，在供氣總量一定時(shí)，高壓的不計(jì)量盲區(qū)比低壓時(shí)的大。

以上對(duì)“氣體在不同壓力下的體積變化”進(jìn)行了分析，希望對(duì)氣體渦輪流量計(jì)的選型和使用有一定的幫助。