在设计过程中，设备的选型是否合理不仅影响设计作品的优劣，而且还直接影响企业的利益。供销差率就是长期以来困扰着燃气企业经营的普遍性难题，选用流量偏大，在用户使用小流量时计量设备停走不计量，选用流量偏小，在用户使用大流量甚至超过计量设备的额定流量时，计量设备计量偏慢而不准确。这些都对设计的合理选型提出了较高的要求。现就我公司在选用大流量计量燃气设备——气体罗茨流量计与气体涡轮流量计的设计选型总结如下。

 

    1 两种流量计的工作原理

 

    1.1 产品执行标准我公司采用的是苍南仪表厂生产的流量计。气体罗茨流量计执行《气体腰轮流量计》（JB/T7385—94）。符合《爆炸性气体环境用电器设备第1部分通用要求》（GB3836.1—2000）的有关部分和《爆炸性气体环境用电气设备第四部分本质安全型“i”》（GB3836.4—2000）。

 

    LWQZ系列气体智能涡轮流量计符合《封闭管道中气体流量的测量涡轮流量计》（GB/T18940—2003）。

 

    1.2 气体罗茨流量计工作原理

 

    气体罗茨流量计是一种容积式流量仪表。当气体通过流量计时，在入口和出口间产生的压差，作用在与高精密同步齿轮联结在一起的一对罗茨轮上，从而驱动罗茨轮旋转。在这期间，罗茨轮与壳体内壁和压盖之间形成的密闭空间——计量腔周期地充气和排气。罗茨轮的转数与通过流量计的气体体积量成正比。罗茨轮的旋转经磁耦合器传递给机械计数器（或输出流量脉冲信号），从而累积流经计量腔的体积量实现计量的目的。其原理如图1。

 

 

 

图1 气体罗茨流量计结构原理示意

 

    1.3 气体涡轮流量计工作原理

 

    气体涡轮流量计是速度式流量测量仪表。当流体流入流量计时，在前导流体（或整流器）的作用下得到整流并加速，由于涡轮叶片与流体流向成一定角度，此时涡轮产生转动力矩，在克服摩擦力矩和流体阻力矩后，涡轮开始旋转。在一定的流量范围内，涡轮旋转的角速度与流体体积流量成正比。根据电磁感应原理，利用磁敏传感器从同步转动的参考轮上感应出与流体体积流量成正比的脉冲信号，该信号经放大、滤波、整形后送入智能体积修正仪，与温度、压力等信号一起进行运算处理，分别显示于LCD屏上。其结构原理图如图2。

 

   

 

图2 气体涡轮流量计结构原理示意

 

    2 两种流量计的选型

 

    气体罗茨流量计和气体涡轮流量计两者都具有精确度高，重复性好的优点，都适用于测量城市燃气，但适用场合有区别。

 

    2.1 气体罗茨流量计的选型

 

    近几年，随着城市建设及经济建设迅速发展，人们生活水平日益提高。伴随着人们生活方式的改变，在外就餐的人数与日俱增，大型餐厅、星级酒店不断涌现。在大型餐厅、星级酒店使用燃气的同时，他们对燃气的计量也提出了较高的要求，在设计大型餐厅、星级酒店燃气管道工程时由于其使用功能的多样化，使操作间数量增多、位置分散、灶具数量多、用气量大，用气时间不集中等，这些都导致用气量波动范围较大，这种情况如采用计量范围小的皮膜表，势必导致皮膜表数量多，燃气管道敷设复杂，占用操作间面积较大，计量分散，不便统一管理等缺点。如采用计量范围大的气体涡轮流量计，势必导致小流量无法计量，直接影响企业的利益。在这种情况下，设计选型首先要考虑气体罗茨流量计，气体罗茨流量计前后不需要直管段，可以安装在环境狭窄的场合。气体罗茨流量计不涉及流态方程，与气体流态（如流线分布、阻力损失、雷诺数等）关系很小，始动流量小，量程比宽，适用于计量负荷变动大的气体流量。且计量精确度不受压力和流量变化的影响，性能稳定，寿命长。

 

    2.2 气体涡轮流量计的选型

 

    气体涡轮流量计具有结构简单、加工零部件少、重量轻、维修方便、流通能力大（同样口径可通过的流量大）、可适应高参数（高温、高压和低温）、量程比宽，可达1：20（或更宽），特别适用于测量大流量气体，气体涡轮流量计不宜用在流量频繁变化和有强烈脉动流或压力脉动的场合，对于用气时间相对固定、用气量变化范围相对较小的锅炉、直燃机及加气站的计量，尤其是需中压计量的锅炉、直燃机，设计选用气体涡轮流量计。

 

    3 两种流量计的安装

 

    3.1 气体罗茨流量计的安装

 

    气体罗茨流量计安装前（特别是新管路或经维修后的管路）务必对管道进行吹扫，去除焊渣，铁锈等杂质。建议垂直安装，气体进口端需在上方，气体由上向下流动，即上进下出。垂直安装有助于转子对赃物的自清洁能力。安装时必须使传感器内的转子轴处于水平位置。流量计上游必须安装相应规格的过滤器并定期清洗。

 

    3.2 气体涡轮流量计的安装

 

    气体涡轮流量计安装前也必须对管道进行吹扫，去除焊渣，铁锈等杂质，其适用于水平安装，流体流动方向与壳体上标明的方向一致，且在流量计的上、下游应分别保证设备所规定的直管段长度。我公司采用的LWQZ-III型系列气体涡轮流量计要求前后直管段长度为（前≥2DN，后≥1DN）。流量计上游（≥2DN）必须安装相应规格的过滤器并定期清洗。流量计应与管道同轴安装，并防止密闭垫片和黄油进入管道内腔。

 

    3.3 流量计安装长度改进

 

    由于IC卡表有预付费，可以免除入户抄表等优点，我公司采用在流量计后加设IC卡计量设备。传统的安装形式是在流量计后直接加设IC卡计量设备（流量计与IC卡计量设备共用一付法兰），这种安装形式要求计量长度增加。对于易垂直安装的气体罗茨流量计来说，通常有两种方法：

 

    （1）直接垂直安装，要满足前后直管段的条件下，过滤器安装高度过高，不宜检修。

 

    （2）设计成门字型，一边安装过滤器一边安装流量计和IC卡计量设备，这种安装形式占用空间更大且压损增加。考虑到以上两种安装方法存在的问题，在争得厂家的意见后，我们打破传统安装模式设计，改为流量计与IC卡计量设备分开，中间可加弯头、直管段（两者距离不宜大于2m），这样计量设备可随管道自身走向设置，大大减小了安装一套计量设备的长度。

 

    4 结语

 

    计量设备作为供需双方结算的依据，计量设备选型的合理化对双方至关重要，只有对计量设备的工作原理、性能、安装有充分的了解，才能减少由设计带来的选型不当造成的不良影响，才能在设计过程中做到合理选型。