輸油管線在現(xiàn)代的能源工業(yè)中是極為重要的傳輸設(shè)備，對(duì)于輸油管線中的流體精確測量的要求是相關(guān)技術(shù)人員苦苦追求的目標(biāo)，也是一個(gè)永遠(yuǎn)沒有盡頭的技術(shù)難題，畢竟工業(yè)生產(chǎn)對(duì)于技術(shù)的追求也是無止境的。隨著科學(xué)技術(shù)的長足進(jìn)步，這一難題也得到越來越完善的解決，針對(duì)這一情況，通過本文，筆者結(jié)合單位的工作實(shí)踐，跟各位交流一下渦輪流量計(jì)在輸油管道中的設(shè)計(jì)問題。
 
渦輪流量計(jì)
一、渦輪流量計(jì)的工作原理
渦輪流量計(jì)的工作原理是通過在管道中安裝一個(gè)渦輪，兩邊由軸承加以支撐。在流體經(jīng)過管道時(shí)，沖擊渦輪的葉片，沖擊力對(duì)渦輪產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力矩，使渦輪克服磨擦力矩產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。在一定的流量范圍內(nèi)，對(duì)一定的流體介質(zhì)粘度，渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度與流體流速成正比。由此，流體流速可通過渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度得到，以此便能通過計(jì)算得到通過管道的流體流量。
 
渦輪的轉(zhuǎn)速通過裝在機(jī)殼外的傳感線圈來檢測。當(dāng)渦輪葉片切割由殼體內(nèi)永久磁鋼產(chǎn)生的磁力線時(shí)，就會(huì)引起傳感線圈中的磁通變化。傳感線圈將檢測到的磁通周期變化信號(hào)送入前置放大器，對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、整形，產(chǎn)生與流速成正比的脈沖信號(hào)，送入單位換算與流量積算電路得到并顯示累積流量值；同時(shí)亦將脈沖信號(hào)送入頻率電流轉(zhuǎn)換電路，將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電流量，進(jìn)而指示瞬時(shí)流量值。

二、渦輪流量計(jì)在輸油管道中的設(shè)計(jì)應(yīng)用
1.渦輪流量計(jì)的主要性能
額定壓力：四兆帕；長度：六百毫米；流量范圍：每小時(shí)五十立方米至二百五十立方米；壓降：在最大流量下壓力損失小于四十千帕（以水為測試介質(zhì)時(shí)）；總質(zhì)量：小于四十公斤。能在零下四十一攝氏度至零上四十六攝氏度的環(huán)境下正常工作。表頭同時(shí)顯示瞬時(shí)流量和累積流量，并可切換顯示總累積流量、批累積量、瞬時(shí)流量及介質(zhì)溫度，讀數(shù)方便，清晰直觀。
所配備的通訊接口，傳輸距離不小于九百米。儀表系數(shù)應(yīng)用多段非線性修正，根據(jù)不同流量點(diǎn)對(duì)應(yīng)的儀表系數(shù)，插值計(jì)算出流量計(jì)的儀表系數(shù)。溫度補(bǔ)償功能：基準(zhǔn)溫度二十?dāng)z氏度，不同的油品采用不同溫度體積系數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償。
計(jì)量精度：零點(diǎn)二級(jí)。

        2.渦輪流量計(jì)的設(shè)計(jì)
液體渦輪流量計(jì)由渦輪流量傳感器和流量積算儀組成。
         第一，渦輪流量傳感器的設(shè)計(jì)。渦輪流量傳感器是渦輪流量計(jì)的基本單元，主要由整流器、導(dǎo)流體、渦輪、感應(yīng)線圈、槽頭接頭、提手等組成。它基于動(dòng)力矩平衡原理，當(dāng)流體流經(jīng)傳感器時(shí)，在整流器和導(dǎo)流體作用下得到整流并加速由于渦輪葉片與流體流向成一定角度，在加速流體的作用下，葉輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，克服摩擦力矩和流體阻力矩后，渦輪開始旋轉(zhuǎn)。在一定流量范圍內(nèi)，渦輪轉(zhuǎn)速與流體體積流量成正比。葉輪旋轉(zhuǎn)切割磁力線，周期性地改變線圈中的磁通量，使線圈兩端感應(yīng)出與流體體積流量成正比的脈沖信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)放大、濾波、整形后送入流量積算儀。
渦輪。渦輪由導(dǎo)磁不銹鋼材料制成，裝有螺旋葉片，葉片數(shù)為六片，葉片傾角為三十五度，葉片與內(nèi)殼間的間隙為零點(diǎn)八毫米。
整流器。渦輪流量計(jì)特性與管線內(nèi)的速度分布有很大的關(guān)系，因此保證進(jìn)入流量計(jì)的流體具有均勻的速度分布，是提高計(jì)量的準(zhǔn)確性一個(gè)重要的前提條件。因此研制的渦輪流量計(jì)內(nèi)置了整流器。整流器由一束細(xì)不銹鋼管組成，整流束的長度為一百毫米：整流束管子的數(shù)目為四十二。通過增加整流器，可以減少流量計(jì)前后直管段的長度，提高計(jì)量精度，減小體積和重量。
         第二，流量積算儀的設(shè)計(jì)。流量積算儀作為流量計(jì)的計(jì)算顯示部分，采用高性能微功耗的集成芯片，配有脈沖輸出、四毫安至二十毫安模擬信號(hào)輸出和YG——865通訊接口三種輸出方式，內(nèi)置高容量三點(diǎn)六伏鋰電池供電，并內(nèi)置溫度傳感器。積算儀接收傳感器的信號(hào)，并進(jìn)行運(yùn)算處理，就地顯示于顯示窗口上。其主要特點(diǎn)如下：
采用高性能微功耗的集成芯片，整機(jī)多功能，功耗低。
可切換顯示總累積流量、批累積量、瞬時(shí)流量及介質(zhì)溫度，清晰直觀，讀數(shù)方便。
配有脈沖輸出，四毫安至二十毫安模擬信號(hào)輸出。
內(nèi)置高容量三點(diǎn)六伏鋰電池供電，壽命長，更換方便，電池壽命可達(dá)兩年以上。
軟件中采用了多段非線性修正，把生產(chǎn)過程中由于加工精度造成的儀表誤差通過軟件計(jì)算修正到標(biāo)準(zhǔn)值以內(nèi)。
內(nèi)置式溫度傳感器，可以在線補(bǔ)償由于溫度引起的變化量。
在軟件包中內(nèi)置了汽油、噴氣燃料和柴油的體積膨脹率，通過設(shè)置的切換開關(guān)，可對(duì)不同油品進(jìn)行溫度補(bǔ)償。
溫度補(bǔ)償。流體的體積隨溫度的變化而變化，一般來說，溫度升高，體積膨脹，流體的這種屬性稱為熱膨脹性，用熱膨脹率表示。不同流體具有不同的熱膨脹率。
下面通過示例，計(jì)算不同介質(zhì)當(dāng)溫度每升高一攝氏度時(shí)的體積變化率。對(duì)于柴油，當(dāng)密度為每立方米八百三十千克時(shí)，溫度體積系數(shù)為零點(diǎn)零零零八四，當(dāng)溫度升高一攝氏度時(shí)，體積變化率為千分之零點(diǎn)八四，若溫度變化十?dāng)z氏度的話，將會(huì)引起百分之零點(diǎn)八四的計(jì)量誤差。
當(dāng)輸送原油時(shí)，溫度對(duì)體積的影響很大，當(dāng)溫度變化十?dāng)z氏度時(shí)，會(huì)引起分百之一點(diǎn)二三的計(jì)量誤差，而一般流量計(jì)的計(jì)量精確度都可達(dá)到百分之零點(diǎn)五，只從提高儀表的精度出發(fā)，而不考慮被測介質(zhì)溫度的變化是不準(zhǔn)確的，不能滿足計(jì)量交接的要求。溫度補(bǔ)償?shù)哪康木褪菍?shí)測油品的流量值轉(zhuǎn)換成可代計(jì)量交接的標(biāo)準(zhǔn)溫度條件（以二十?dāng)z氏度為基準(zhǔn)）下的流量值。

         3.渦輪流量計(jì)的標(biāo)定
確定流量計(jì)儀表系數(shù)及精確度分析渦輪流量計(jì)屬于速度式流量計(jì)，在一定的流量范圍內(nèi)，對(duì)一定的流體介質(zhì)粘度，渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度與流體的流速成正比。
該流量計(jì)采用活塞式液體體積管進(jìn)行檢定。體積管型號(hào)為WD-GY-150，流量范圍：每小時(shí)零點(diǎn)五六立方米至五百六十立方米、準(zhǔn)確度為百分之零點(diǎn)零三。根據(jù)規(guī)程要求，在流量每小時(shí)二十五立方米至二百五十立方米的范圍內(nèi)進(jìn)行檢定，對(duì)每個(gè)檢定點(diǎn)進(jìn)行九次檢定，檢定時(shí)記錄每個(gè)檢定點(diǎn)的條件。對(duì)不同流量工況下的檢定結(jié)果進(jìn)行分析，流量計(jì)的線性度、重復(fù)性、精度分別為千分之零點(diǎn)一五二，千分之零點(diǎn)零三一和千分之零點(diǎn)零點(diǎn)一五八。

三、本文結(jié)語
綜上，筆者針對(duì)著輸油管道中如何準(zhǔn)確測量流量的問題談了渦輪流量計(jì)的設(shè)計(jì)應(yīng)用，分別從其工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及結(jié)合筆者單位的工作情況談了設(shè)計(jì)應(yīng)用問題。希望淺顯的論述能為輸油管道液體的準(zhǔn)確計(jì)量起到積極推動(dòng)和幫助作用。