在能源動(dòng)力量的廠際計(jì)量領(lǐng)域，以往一次檢測(cè)元件多采用孔板流量計(jì)。但對(duì)于部分用量較小的用戶，孔板流量計(jì)存在小信號(hào)難以精準(zhǔn)計(jì)量的狀況。為攻克此難題，我們引入金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)擔(dān)當(dāng)小流量計(jì)量的一次檢測(cè)元件，并于特鋼廠氬氣計(jì)量系統(tǒng)、中型廠氧氣計(jì)量系統(tǒng)及機(jī)械廠氧氣計(jì)量系統(tǒng)展開(kāi)實(shí)踐應(yīng)用。其中，中型廠氧氣計(jì)量系統(tǒng)里的金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)已穩(wěn)定運(yùn)作數(shù)月，測(cè)量成效斐然。以下詳述金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)的特性、選型及使用要點(diǎn)。
一、測(cè)量原理與特性
(一)測(cè)量原理
金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)的測(cè)量核心由孔板與錐形浮子構(gòu)成。當(dāng)流體自下而上流經(jīng)管道，錐形浮子受流體作用力而上移，直至在某一高度達(dá)成受力平衡。此時(shí)，浮子與孔板間的環(huán)隙恒定，且環(huán)隙面積隨浮子上升高度呈正比變化，即浮子高度與流過(guò)的流量大小相互對(duì)應(yīng)。浮子上下位移時(shí)，借磁耦合方式將位置信息傳至外部指示器，帶動(dòng)指針依浮子位移同步變動(dòng)，并經(jīng)凸輪板的巧妙作用，實(shí)現(xiàn)流量大小的線性指示。
(二)特點(diǎn)
金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)架構(gòu)簡(jiǎn)約，穩(wěn)固可靠，應(yīng)用范疇寬泛，量程比頗為可觀，可達(dá) 10:1，能良好適配多樣的流量測(cè)量場(chǎng)景，為小流量計(jì)量提供有力支撐。
二、選型策略
金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)于液體測(cè)量時(shí)，常以標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(20℃)下的水為刻度標(biāo)定基準(zhǔn)；測(cè)氣體時(shí)，則選取標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(20℃、絕壓 0.1013MPa)的空氣作刻度依據(jù)。故而針對(duì)特定測(cè)量流體選型之際，需先把其實(shí)際流量范圍換算為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下水或空氣的流量數(shù)值，再參照金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)刻度精準(zhǔn)選型。
以機(jī)械廠氧氣計(jì)量系統(tǒng)的鉚焊車間氧氣用量選型為例：
(一)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)
管徑為 Ф70×5；最大用氧量每小時(shí) 110 立方米；最小用氧量每小時(shí) 10 立方米；工作壓力 1.13MPa；工作溫度 30℃；當(dāng)?shù)仄骄髿鈮?0.1MPa。
(二)計(jì)算過(guò)程
先計(jì)算氧氣密度，標(biāo)準(zhǔn)狀況下 ρ20 = 1.331kg/m3，公式中各參數(shù)含義如下：ZS(ZSN)為被測(cè)氣體在標(biāo)準(zhǔn)(工作)狀態(tài)下的壓縮系數(shù)，通常 ZS 近似于 ZSN；QS 代表工況下氧氣實(shí)際流量；QN 為標(biāo)況下空氣實(shí)際流量；ρN 是標(biāo)況下空氣密度(1.293kg/m3)；pN 為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓；TN 為標(biāo)準(zhǔn)溫度 293.15K；ρSN 即標(biāo)況下氧氣密度(ρ20)；pS 是氧氣實(shí)際工作壓力；TS 為氧氣實(shí)際工作溫度。經(jīng)嚴(yán)謹(jǐn)計(jì)算與對(duì)照選型說(shuō)明書(shū)，LZDH - 25(31.5 - 3.5)型號(hào)最為適配。
三、二次表流量上限設(shè)定
仍以鉚焊車間氧氣用量為例，所配二次表為濟(jì)南中環(huán)自動(dòng)化研究所出品的補(bǔ)償式智能流量積算儀。該表需設(shè)定 FH、PH、Ph、Ps、CH、Ch、Cs 等參數(shù)，其中流量上限 FH 應(yīng)為金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)刻度上限對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)氧氣流量。鑒于金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)刻度以標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)空氣標(biāo)定，故需轉(zhuǎn)換為氧氣流量。依所選 LZDH - 25(31.5 - 3.5)型號(hào)金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)，氧氣測(cè)量范圍在 12.711m3/h 至 121.711m3/h 之間，契合 10m3/h 至 110m3/h 的測(cè)量訴求。
四、安裝與使用注意事項(xiàng)
(一)安裝要點(diǎn)
流量計(jì)務(wù)必垂直安裝，保障所測(cè)流體自下而上順暢流經(jīng)，其進(jìn)出口應(yīng)預(yù)留 5 倍儀表口徑的直管段長(zhǎng)度，為流體穩(wěn)定流動(dòng)創(chuàng)造條件。新安裝管路時(shí)，在裝流量計(jì)前，須沖洗管道，清除雜質(zhì)與異物，防其干擾測(cè)量精度。
為便利后續(xù)檢修及流量計(jì)更換操作，安裝儀表時(shí)應(yīng)構(gòu)建旁道管路，確保系統(tǒng)維護(hù)時(shí)可靈活切換，維持生產(chǎn)持續(xù)運(yùn)行。
(二)周邊設(shè)備配置
于流量計(jì)上游安置閥門(mén)，有效管控流體通斷與流量大小；在下游 5 至 10 倍儀表口徑處安裝流量調(diào)節(jié)閥，精準(zhǔn)調(diào)節(jié)流量。針對(duì)小口徑儀表，上游加裝過(guò)濾器，攔截雜質(zhì)顆粒，若介質(zhì)含磁性物質(zhì)，需前置磁過(guò)濾器，保障流量計(jì)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
日常監(jiān)測(cè)中，若發(fā)現(xiàn)被測(cè)介質(zhì)污濁，應(yīng)即刻清理管子與浮子，避免污垢堆積致使測(cè)量失準(zhǔn)，延長(zhǎng)流量計(jì)使用壽命。
(三)精度考量
金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)量精度多為 2.5 級(jí)，若對(duì)測(cè)量精度要求嚴(yán)苛，鑒于其固有精度局限，此類場(chǎng)景不宜選用金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)，應(yīng)另覓精度更高的計(jì)量設(shè)備。
五、結(jié)語(yǔ)
金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)的成功運(yùn)用，有效化解了長(zhǎng)期困擾能源計(jì)量的小流量計(jì)量難題，極大提升了能源計(jì)量工作的精準(zhǔn)度與完備性，為二級(jí)廠礦成本核算筑牢堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)根基，助力企業(yè)精準(zhǔn)把控能源消耗、優(yōu)化成本管理、提升經(jīng)濟(jì)效益。
