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TGM渦輪流量計的技術(shù)特性與性能比較
摘要：對 TGM 系列渦輪流量計的工作原理與結(jié)構(gòu)特性做了介紹，然后詳細比較了國內(nèi)外有關(guān)渦輪流量計的技術(shù)標準、性能參數(shù)及使用情況，并對其差異進行了分析評價，后對本公司在該系列渦輪流量計的質(zhì)量控制、標準要求等方面的工作以及應(yīng)用前景做了簡要的介紹。
隨著我國天然氣工業(yè)的快速發(fā)展，天然氣貿(mào)易計量的準確可靠性愈來愈受到社會各界的關(guān)注。目前，國內(nèi)在氣體流量計特別是氣體渦輪流量計的設(shè)計、制造與鑒定技術(shù)及設(shè)備裝備水平方面遠遠落后于歐美。而且國內(nèi)所生產(chǎn)的渦輪流量計產(chǎn)品大多沒有機械計數(shù)顯示器，客戶無法直接從管路中氣體流動狀況了解流量計實際運行情況，同時性能與質(zhì)量也不能與國外氣體流量計相比。此外，在高精度、中高壓氣體流量計方面的產(chǎn)品，相關(guān)的研究也相當落后。目前國內(nèi)能生產(chǎn)的主要是中小口徑、中低壓力的 1.5 級精度的流量計。隨著中國與市場接軌的步伐加快，低精度流量計的使用會受到越來越大的限制，而高精度流量計將需求旺盛。某公司燃氣設(shè)備有限公司(簡稱某公司)的渦輪流量計正是基于這樣的市場條件投入開發(fā)的，提升了國內(nèi)在這一領(lǐng)域的研發(fā)和制造水平。
1、TGM 系列渦輪流量計工作原理及結(jié)構(gòu)特點：
氣體渦輪流量計工作原理：當被測氣體流入流量計時，首先在整流器作用下氣體得到整流并加速。由于渦輪葉片與氣體流向成一定角度，流體產(chǎn)生的作用力驅(qū)動流量計渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪的理論旋轉(zhuǎn)速度與流量成正比。通過測量渦輪的轉(zhuǎn)速可以從計數(shù)器讀取工況流量。
TGM 系列氣體渦輪流量計(TGM-G400 ／100-16)的主要結(jié)構(gòu)組件如圖 1 所示。
圖 1 流量計主要結(jié)構(gòu)組件
2、國內(nèi)外渦輪流量計使用情況及性能比較:
2.1、流量計特性曲線比較:
荷蘭Instromet 和德國Elster 是世界的流量計品牌，在國內(nèi)的使用也較多。我們在上海自動化儀表研究所(SIPAI)鐘罩試驗臺位上以規(guī)格 G250DN100 PN16 為例分別對 Instromet SM-RI-X 系列、Elster TRZ 系列和某公司的 TGM 系列進行了誤差試驗，誤差試驗曲線分別如圖 2、圖 3 和圖 4 所示。
| 表 1 | 流量計主要參數(shù) | |||||||
| TGM-G | TGM-Q | |||||||
| 適用氣體 | 各種無腐蝕氣體的測量 | |||||||
| 被測氣體溫度/℃ | －10~60 ℃ | |||||||
| 環(huán)境溫度/℃ | －20~70 ℃ | |||||||
| 口徑/mm | DN50~600 | |||||||
| 壓力等級/MPa | 1~10(PN)，12.5~60(ANSI) | |||||||
| 測量范圍/m3xh-1 | 8~25 000，量程比：一般為 1:20 | |||||||
| 表體長度 | 3DN，連接方式：標準法蘭 | |||||||
| 度 | 20%Qmax~Qmax，±1%，特殊要求下，可達±0.5% | 20%Qmax~Qmax，±1.5%，特殊要求下，可達±1.0% | ||||||
| Qmin~20%Qmax，±1%，特殊要求下，可達±1% | Qmin~20%Qmax，±1.0%，特殊要求下，可達±3% | |||||||
| 內(nèi)裝專li整流器，前直管段只需 2DN | 內(nèi)裝鈍頭放散式整流器 | |||||||
圖 2荷蘭 instrometSM-RI-X G250 DN100 型產(chǎn)品性能
圖 3德國 elster G250 DN100型產(chǎn)品性能
圖 4 某公司 TGM－G250 DN100 型產(chǎn)品性能
從圖上我們可以看出TGM-G250/100 的流量特性曲線與上述兩種國內(nèi)使用量***大的進口渦輪流量計產(chǎn)品特性曲線非常接近。整個流量段 Instromet產(chǎn)品起伏較小，線性較平緩，小流量段變化也不大；與 Instromet 相比，Elster 產(chǎn)品整個流量段的線性也較平緩，小流量段變化略大；TGM 產(chǎn)品整個流量段線性變化也不大，而小流量段變化則明顯大于上述兩種國外品牌，但都在誤差允許范圍以內(nèi)。
2.2、國內(nèi)外渦輪流量計技術(shù)標準使用情況及比較:
荷蘭 Instromet 和德國 Elster，另外還有如Daniel、RMG 等一些氣體渦輪流量計品牌，主要采用的設(shè)計標準為《prEN12261》氣體渦輪流量計設(shè)計歐洲標準。由于歐洲標準在方便用戶、環(huán)保等方面作出了更為詳細的規(guī)定，因此也是目前上應(yīng)用***廣泛的標準之一。其他氣體渦輪流量計標準還有 AGA No7，ANSI/ASME MFC-4M 以及氣體渦輪流量計標準ISO9951 和中華人民共和國標準 GB/T18940 等。這些標準在主要技術(shù)指標如：準確度、穩(wěn)定性、量程比等項目上檢測條件與技術(shù)指標都很相近，在其他指標上《PrEN12261》的規(guī)定則更為詳細、更為嚴格，如耐久性要求、機械計數(shù)器要求等。表 2 是各標準之間一些主要技術(shù)指標的對比。
2.3、國內(nèi)外品牌流量計主要性能參數(shù):
表 3 比較了國內(nèi)外 DN100 產(chǎn)品主要性能。從圖 2、3、4 以及表 2、3 所顯示的數(shù)據(jù)可以看出，在精度、線性度，量程比等主要參數(shù)上，同*的同類產(chǎn)品如荷蘭的 Instromet 相比，TGM還是有一定的差距，但是已經(jīng)和*水平非常 這種需求，在設(shè)計時對機械傳動的類型、顯示的結(jié)接近、處于國內(nèi)水平。除此之外，國內(nèi)的產(chǎn)品 構(gòu)、外形都作了深入的調(diào)研，使 TGM 系列產(chǎn)品具大多沒有配備機械式計數(shù)器，讀數(shù)顯示是通過安裝 有區(qū)別于其他產(chǎn)品的*特征。并且，隨著 TGM 在表體上的流量顯示表直接顯示出來；用戶無法通 系列氣體渦輪流量計產(chǎn)品在技術(shù)、制造等方面的經(jīng)過渦輪流量計機械傳動系統(tǒng)的運行情況來判斷管 驗積累，試驗臺位的建立等外部條件逐漸完善，我路中氣體流動狀況，限制了用戶對儀表的選擇范 們將進一步提高其內(nèi)在技術(shù)含量及各項技術(shù)指標。圍；而 TGM 系列渦輪流量計則充分考慮了用戶的
表 2 渦輪流量計技術(shù)標準比較
| PrEN12261 | AGA | No07 | ANI/ASME | MFC-4M | ISO9951(GB/T18940) | |||
| 執(zhí)行日期 | 1998 | 1980 版/1984 修訂 | 1986 | 1993 | 2003 | |||
| 特別標注 | 通常 | 特別標注 | 通常 | 特別標注 | 通常 | 特別標注 | 通常 | |
| 準確度 | ≤±1% | ±1% | ≤±1% | ±1% | ≤±1% | ±1% | ≤±1% | ±1% |
| ***大 | ***大 | |||||||
| ±1% | ±1% | |||||||
| 穩(wěn)定性 | 0.25Qmax~ Qmax | 0.25Qmax~ Qmax | 0.25Qmax~ Qmax | 0.25Qmax~ Qmax | ||||
| ≤0.2% | ≤0.2% | ≤0.2% | ≤0.2% | |||||
| 量程比 | 1: 10，1:20，1:30，1:50 | 1: 10，1:20，1:30，1:50 | 1: 10，1:20，1:30，1:50 | 1: 10，1:20，1:30，1:50 | ||||
| Qmax/ Qmin | Qmax/ Qmin | Qmax/ Qmin | Qmax/ Qmin | |||||
| 0.25Qmax~ Qmax | 由制造商規(guī)定上下限 | |||||||
| 線性度 | ≤0.4MPa | >0.4 MPa | ||||||
| ≤DN100 ±1.0% | ±0.5% | |||||||
| ±1.0% | ±0.3% | |||||||
| 重復(fù)性 | ≤0.2%(0.25Qmax~ Qmax) | 短時間 | ±1.0% | ≤0.2%(0.25Qmax~ Qmax) | ||||
| 每個流量點測 3 次，重復(fù) 3 次 | 以天為基礎(chǔ) | ±1.5% | 每個流量點測 3 次，重復(fù) 3 次 | |||||
| C 低速版：1 | ||||||||
| 壓損/kPa | B 實惠直徑：1.5 | |||||||
| A 高速版：2.0 | ||||||||
| 耐久性 | 以 Qmax 運行 1 000 h | |||||||
| 準確度及穩(wěn)定性不受影響 | ||||||||
| 臨時超載 | 1.2Qmax 運行 1 h | 1.2Qmax 運行 30 min | 1.2Qmax 運行 30 min | 1.2Qmax 運行 30 min | ||||
| 準確度及穩(wěn)定性不受影響 | 準確度及穩(wěn)定性不受影響 | 準確度及穩(wěn)定性不受影響 | 準確度及穩(wěn)定性不受影響 | |||||
| DN50 | ***少時間 15 s | |||||||
| 受壓強度試驗 | 50<DN<200 | ***少時間 60 s | ||||||
| DN>200 | ***少時間 180 s | |||||||
| 電氣連接 | 連接應(yīng)有保護套，必須達 IP65 | 必須滿足 IEC79 要求 | ||||||
| 應(yīng)配有穩(wěn)定和不能復(fù)位計數(shù)器 | 電子或機械測量裝置 | 電子或機械測量裝置 | 電子或機械測量裝置 | |||||
| 機械計數(shù)器 | 以 m3 為單位顯示工況體積 | 標明未修正體積數(shù) | ||||||
| 包容***大流量運行時間 8 000 h | 包容***大流量運行時間 2 000 h | |||||||
| TGM 系列渦輪流量計主要參數(shù)符合歐標要求，歐標未要求的則參照 ISO9951(GB/T18940) | ||||||||
| 表 3 | 國內(nèi)外 DN100 產(chǎn)品主要性能比較 | |||||||||
| 荷蘭 | Elster－AMCO | Equimeter | Daniel | Actoris | RMG | 天信儀表 | 蒼南儀表 TGM | |||
| I n s t r o met | Elster | |||||||||
| Auto- | FLUXI | |||||||||
| SM-RI-X | TRZ | ETM | IGTM | TRZ 03 | LWQ | TDS | G400 | |||
| Adjust II | 2000 TZ | |||||||||
| 精度 | 0.5 級 | 普通型 1.0 級 | 1.0 級 | 0.5 級 | 普通型 1.0 級 | 0.5 級 | 0.5 級 | 1.5 級 | 1.5 級 | 1.0 級 |
| 高精度 0.5 級 | 高精度 0.5 級 | |||||||||
| 量程比 | 20:1 | 20:1 | 20:1 | 20:1 | 20:1 | 20:1 | 30:1 | 10:1 | 10:1 | 20:1 |
4、結(jié)束語：
通過對國內(nèi)外渦輪流量計的性能參數(shù)以及標準使用情況的對比分析，可以看出本公司設(shè)計、生產(chǎn)的 TGM 系列渦輪流量計產(chǎn)品，在總體水平上處于國內(nèi)地位，尤其在流道系統(tǒng)、渦輪的設(shè)計參數(shù)與齒輪速比之間的關(guān)系，機芯、傳動系統(tǒng)以及計數(shù)顯示系統(tǒng)的設(shè)計、制造等方面于國內(nèi)其他產(chǎn)品；一些性能參數(shù)已經(jīng)接近或達到水平，并擁有了自主的知識產(chǎn)權(quán)。總之，隨著天然氣工業(yè)的發(fā)展，本公司的 TGM 系列渦輪流量計產(chǎn)品市場前景非常廣闊。
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