摘要：对影响双叶片带温压补偿气体涡轮流量计流量范围和性能的4个主要因素（叶片安装角、磁电转换器的磁感应强度、叶片轴架安装位置和轴尖轴承添加润滑油）进行了大量试验。通过数据分析，对上述4个因素确定出最佳取值范围。目前，已批量生产，并在大庆长垣南部油田采油七厂计量站上已推广应用26台DN25流量计，其中6台流量计已连续使用半年多未出现任何故降，用户反映良好。从而解决了大庆低产油田井口测气的技术难题，满足了生产需要。

1、前言

双叶片气体涡轮流量计是一种新型流量计，其结构设计新颖独创，流量变送器的转子上只有2个叶片，采用摩擦力矩最小的轴尖轴承，设计了一个尺寸很小的轴架。具有灵敏度高、压力损失小、耐砂性强、使用寿命长、体积小、重量轻、安装维修方便等特点。该流量计于1992年获国家专利（专利号ZL92227907.1）。

目前已生产了量程范围为15～150m³/h和30～200m³/h的DN25和DN50两种规格双叶片气体涡轮流量计。为满足气产量变化幅度大的生产实际需要，特别是老油田和低产油田产气量较低的需要，只需扩大DN25和DN50流量计流量范围的下限。为此对可以改善小流量性能的4个主要因素（叶片安装角、磁电转换器的磁感应强度、叶片轴架安装位置和轴尖轴承添加润滑油）做了大量试验，并对试验数据进行了研究分析，最后得出了它们的最佳取值范围，达到了扩大下限量程的目的。

2、主要技术指标

扩大流量范围下限的流量计的主要技术指标如下：

公称通径：DN25，DN50
流量范围：5～50m³/h，10～139m³/h

介质温度：-20℃～100℃

最大工作压力：6.4MPa

精度等级：2级

防爆标志：iaⅡBT3

关联设备：JZA-1晶体管组合安全栅

防护等级：IP54

外供电压：12VDC±20%

累积值显示位数：9999999.9m³

瞬时值显示位数：999m³/h

输出信号：脉冲Vpp＞9V.2ms

环境温度：-20℃～50℃

3、试验研究

试验是在国家原油大流量计量站的喷嘴式气体流量标准装置和150L钟罩式气体流量标准装置上完成的，其准确度为±0.5%和±0.2%。该喷嘴式气体流量标准装置的最大流量上限为139m³/h。

3.1叶片安装角试验

对DN25流量计分别做了叶片安装角a为27°和34°的变角度试验，其结果见表1和图1。

对DN50流量计分别做了a为13.5°、27°、32°和37°变角度试验，其结果见表2和图2。

当叶片安装角a较小时，叶片所受驱动力矩较小，阻力矩相对较大，使仪表系数较小，导致小流量时性能曲线较差，下限流量值较高，量程范围变窄，启动流量较高。反之，当a较大时，仪表系数变大，使小流量性能曲线变好，可测量较低的流量，量程范围变宽。通过变角度试验可知，增大叶片安装角，可改善小流量性能，达到扩大量程的目的。但是，当a太大时，叶片所受驱动力矩很大，使叶片高速旋转，则轴尖轴承将受到较大的推力，使轴尖轴承磨损较大，流量计使用寿命降低。因此，a取值要适当，既要保证流量计的量程范围，又要考虑轴承磨损问题。

3.2磁感应强度试验

位于流量计之上，紧贴壳体处安装着磁电转换器，它将对涡轮叶片（由铁磁性材料制成）产生一个恒定的磁性阻力矩。无论叶片处在静止或转动过程中都将始终受到这一磁力作用。这一磁力将直接影响着流量计的性能，尤其小流量时影响更大。为了研究该磁力对流量计性能的影响情况，我们选取适当的磁感应强度，对同一台DN25流量计进行了变磁感应强度B的影响试验，其试验结果见表3和图3。

试验结果表明，同一台流量计使用两个不同磁感应强度的磁电转换器，其测试结果不同。当B为660×10-4T时，叶片将受到一个较大的磁性阻力矩作用，使叶片转速变低，仪表系数较小，致使小流量特性曲线较差。反之，当B为320×10-4T时，叶片所受磁性阻力矩较小，叶片转速加快，仪表系数变大，因而使小流量特性曲线变好。由此可知，磁感应强度的大小主要影响流量计小流量的性能曲线，一般选用较小的强感应强度，可以改善小流量性能，达到扩大量程的目的。但是，当磁感应强度较低时，其输出的脉冲信号幅值也较低。当流量计壳体或管路偶而发生较大振动时，磁电转换器也将输出一低幅值的脉冲信号，从而给流量测量带来误差。因此，为了减小振动干扰影响，提高测量精度，则要求选择适当的磁感应强度。既要保证流量计的量程，又要使流量计具有一定的抗干扰能力。

3.3轴架位置试验

叶片静止时由于受磁电转换器的吸引，叶片所在位置如图4所示。当气体流过时，由于轴架几乎把上部叶片的迎流面积挡住，这时只有下部叶片受到气体的冲力，而上部叶片几乎不受力，所以需要较大的启动流量才能使叶片转动。通过对DN25流量计的试验，当轴架垂直时最小启动流量为5m³/h。

为了降低启动流量，把图4中的轴架顺时针旋转90°，轴架为水平位置如图5所示。这样，上、下叶片都受到气流作用，则最小启动流量为3.7m³/h。由此看出，轴架水平安装较好，不但所需的启动流量较小，亦可达到扩大量程范围的目的。

3.4轴尖轴承添加润滑油试验

通常，流量计在出厂标定前都在轴尖和轴承处加入少量的润滑油，以防轴尖和轴承磨损过快。但是，由于润滑油具有一定的粘性，它将影响流量计的性能，故我们对同一台流量计做了不加润滑油和加润滑油的试验，其试验结果见表4和图6.

通过试验表明，润滑油对流量计小流量的性能的影响较大，随着流量的增大，两条曲线之间的差值逐渐减小。由于轴尖和轴承的摩擦阻力很小，并且采用硬质合金材料制成，耐磨性很强，故建议流量计在出厂标定前可以不必加入润滑油。

4、结论

目前，经过改进后的DN25双叶片气体涡轮流量计已经在大庆长恒南部的低产油田采油七厂计量站中推广应用26台，其中已有6台流量计已连续运行半年以上，没有出现故障，用户反映良好。它为解决大庆外围低产油田井口测气创造了条件。

（1）随着叶片安装角度的增大，将使流量计的,小流量性能变好，量程扩大。但是，轴尖轴承磨损亦大，所以在流量计设计中，叶片安装角度取值要适当，既要保证流量计的量程，又要考虑轴承磨损问题。

（2）减小磁电转换器的磁感应强度，也可达到扩大量程的目的。但是，外部振动干扰信号也将影响流量测量粘度，因此磁感应强度取值要适当，要时考虑流量计的量程和抗干扰能力。

（3）由于该流量计仅有2个叶片，应该尽量增大叶片的迎流面积，减小启动流量，扩大量程范围，所以轴架要求水平放置为好。

（4）由于轴尖轴承的摩擦阻力很小，并采用硬质合金制成，耐磨性强，因此建议该流量计出厂前可不必在轴尖轴承处添加润滑油。现场推广应用，证明该种流量计是一种理想的油田井口测气仪表。它具有测量范围宽，耐砂性强，故障率低等突出优点。