[導讀] 文章分析了氣體羅茨流量計與氣體渦輪流量計的工作原理，總結了兩者在設計選型、安裝上的不同。
在設計過程中，設備的選型是否合理不僅影響設計作品的優劣，而且還直接影響企業的利益。供銷差率就是長期以來困擾著燃氣企業經營的普遍性難題，選用流量偏大，在用戶使用小流量時計量設備停走不計量，選用流量偏小，在用戶使用大流量甚至超過計量設備的額定流量時，計量設備計量偏慢而不準確。這些都對設計的合理選型提出了較高的要求。現就我公司在選用大流量計量燃氣設備——氣體羅茨流量計與氣體渦輪流量計的設計選型總結如下。
1 兩種流量計的工作原理
1.1 產品執行標準我公司采用的是蒼南儀表廠生產的流量計。氣體羅茨流量計執行《氣體腰輪流量計》（JB/T7385—94）。符合《爆炸性氣體環境用電器設備第1部分通用要求》（GB3836.1—2000）的有關部分和《爆炸性氣體環境用電氣設備第四部分本質安全型“i”》（GB3836.4—2000）。
LWQZ系列氣體智能渦輪流量計符合《封閉管道中氣體流量的測量渦輪流量計》（GB/T18940—2003）。
1.2 氣體羅茨流量計工作原理
氣體羅茨流量計是一種容積式流量儀表。當氣體通過流量計時，在入口和出口間產生的壓差，作用在與高精密同步齒輪聯結在一起的一對羅茨輪上，從而驅動羅茨輪旋轉。在這期間，羅茨輪與殼體內壁和壓蓋之間形成的密閉空間——計量腔周期地充氣和排氣。羅茨輪的轉數與通過流量計的氣體體積量成正比。羅茨輪的旋轉經磁耦合器傳遞給機械計數器（或輸出流量脈沖信號），從而累積流經計量腔的體積量實現計量的目的。其原理如圖1。
圖1 氣體羅茨流量計結構原理示意
氣體渦輪流量計是速度式流量測量儀表。當流體流入流量計時，在前導流體（或整流器）的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，此時渦輪產生轉動力矩，在克服摩擦力矩和流體阻力矩后，渦輪開始旋轉。在一定的流量范圍內，渦輪旋轉的角速度與流體體積流量成正比。根據電磁感應原理，利用磁敏傳感器從同步轉動的參考輪上感應出與流體體積流量成正比的脈沖信號，該信號經放大、濾波、整形后送入智能體積修正儀，與溫度、壓力等信號一起進行運算處理，分別顯示于LCD屏上。其結構原理圖如圖2。
圖2 氣體渦輪流量計結構原理示意
2 兩種流量計的選型
氣體羅茨流量計和氣體渦輪流量計兩者都具有精確度高，重復性好的優點，都適用于測量城市燃氣，但適用場合有區別。
2.1 氣體羅茨流量計的選型
近幾年，隨著城市建設及經濟建設迅速發展，人們生活水平日益提高。伴隨著人們生活方式的改變，在外就餐的人數與日俱增，大型餐廳、星級酒店不斷涌現。在大型餐廳、星級酒店使用燃氣的同時，他們對燃氣的計量也提出了較高的要求，在設計大型餐廳、星級酒店燃氣管道工程時由于其使用功能的多樣化，使操作間數量增多、位置分散、灶具數量多、用氣量大，用氣時間不集中等，這些都導致用氣量波動范圍較大，這種情況如采用計量范圍小的皮膜表，勢必導致皮膜表數量多，燃氣管道敷設復雜，占用操作間面積較大，計量分散，不便統一管理等缺點。如采用計量范圍大的氣體渦輪流量計，勢必導致小流量無法計量，直接影響企業的利益。在這種情況下，設計選型首先要考慮氣體羅茨流量計，氣體羅茨流量計前后不需要直管段，可以安裝在環境狹窄的場合。氣體羅茨流量計不涉及流態方程，與氣體流態（如流線分布、阻力損失、雷諾數等）關系很小，始動流量小，量程比寬，適用于計量負荷變動大的氣體流量。且計量精確度不受壓力和流量變化的影響，性能穩定，壽命長。
2.2 氣體渦輪流量計的選型
氣體渦輪流量計具有結構簡單、加工零部件少、重量輕、維修方便、流通能力大（同樣口徑可通過的流量大）、可適應高參數（高溫、高壓和低溫）、量程比寬，可達1：20（或更寬），特別適用于測量大流量氣體，氣體渦輪流量計不宜用在流量頻繁變化和有強烈脈動流或壓力脈動的場合，對于用氣時間相對固定、用氣量變化范圍相對較小的鍋爐、直燃機及加氣站的計量，尤其是需中壓計量的鍋爐、直燃機，設計選用氣體渦輪流量計。
3 兩種流量計的安裝
3.1 氣體羅茨流量計的安裝
氣體羅茨流量計安裝前（特別是新管路或經維修后的管路）務必對管道進行吹掃，去除焊渣，鐵銹等雜質。建議垂直安裝，氣體進口端需在上方，氣體由上向下流動，即上進下出。垂直安裝有助于轉子對贓物的自清潔能力。安裝時必須使傳感器內的轉子軸處于水平位置。流量計上游必須安裝相應規格的過濾器并定期清洗。
3.2 氣體渦輪流量計的安裝
氣體渦輪流量計安裝前也必須對管道進行吹掃，去除焊渣，鐵銹等雜質，其適用于水平安裝，流體流動方向與殼體上標明的方向一致，且在流量計的上、下游應分別保證設備所規定的直管段長度。我公司采用的LWQZ-III型系列氣體渦輪流量計要求前后直管段長度為（前≥2DN，后≥1DN）。流量計上游（≥2DN）必須安裝相應規格的過濾器并定期清洗。流量計應與管道同軸安裝，并防止密閉墊片和黃油進入管道內腔。
3.3 流量計安裝長度改進
由于IC卡表有預付費，可以免除入戶抄表等優點，我公司采用在流量計后加設IC卡計量設備。傳統的安裝形式是在流量計后直接加設IC卡計量設備（流量計與IC卡計量設備共用一付法蘭），這種安裝形式要求計量長度增加。對于易垂直安裝的氣體羅茨流量計來說，通常有兩種方法：
（1）直接垂直安裝，要滿足前后直管段的條件下，過濾器安裝高度過高，不宜檢修。
（2）設計成門字型，一邊安裝過濾器一邊安裝流量計和IC卡計量設備，這種安裝形式占用空間更大且壓損增加。考慮到以上兩種安裝方法存在的問題，在爭得廠家的意見后，我們打破傳統安裝模式設計，改為流量計與IC卡計量設備分開，中間可加彎頭、直管段（兩者距離不宜大于2m），這樣計量設備可隨管道自身走向設置，大大減小了安裝一套計量設備的長度。
4 結語
計量設備作為供需雙方結算的依據，計量設備選型的合理化對雙方至關重要，只有對計量設備的工作原理、性能、安裝有充分的了解，才能減少由設計帶來的選型不當造成的不良影響，才能在設計過程中做到合理選型。