金屬轉子流量計在能源廠際計量中應用

在能源動力量的廠際計量領域，以往一次檢測元件多采用孔板流量計。但對于部分用量較小的用戶，孔板流量計存在小信號難以精準計量的狀況。為攻克此難題，我們引入金屬轉子流量計擔當小流量計量的一次檢測元件，并于特鋼廠氬氣計量系統、中型廠氧氣計量系統及機械廠氧氣計量系統展開實踐應用。其中，中型廠氧氣計量系統里的金屬轉子流量計已穩定運作數月，測量成效斐然。以下詳述金屬轉子流量計的特性、選型及使用要點。
一、測量原理與特性
（一）測量原理
　　金屬轉子流量計的測量核心由孔板與錐形浮子構成。當流體自下而上流經管道，錐形浮子受流體作用力而上移，直至在某一高度達成受力平衡。此時，浮子與孔板間的環隙恒定，且環隙面積隨浮子上升高度呈正比變化，即浮子高度與流過的流量大小相互對應。浮子上下位移時，借磁耦合方式將位置信息傳至外部指示器，帶動指針依浮子位移同步變動，并經凸輪板的巧妙作用，實現流量大小的線性指示。
（二）特點
　　金屬轉子流量計架構簡約，穩固可靠，應用范疇寬泛，量程比頗為可觀，可達 10:1，能良好適配多樣的流量測量場景，為小流量計量提供有力支撐。
二、選型策略
　　金屬轉子流量計于液體測量時，常以標準狀態（20℃）下的水為刻度標定基準；測氣體時，則選取標準狀態（20℃、絕壓 0.1013MPa）的空氣作刻度依據。故而針對特定測量流體選型之際，需先把其實際流量范圍換算為標準狀態下水或空氣的流量數值，再參照金屬轉子流量計的標準刻度精準選型。
以機械廠氧氣計量系統的鉚焊車間氧氣用量選型為例：
（一）基礎數據
　　管徑為 Ф70×5；最大用氧量每小時 110 立方米；最小用氧量每小時 10 立方米；工作壓力 1.13MPa；工作溫度 30℃；當地平均大氣壓 0.1MPa。
（二）計算過程
　　先計算氧氣密度，標準狀況下 ρ20 = 1.331kg/m3，公式中各參數含義如下：ZS（ZSN）為被測氣體在標準（工作）狀態下的壓縮系數，通常 ZS 近似于 ZSN；QS 代表工況下氧氣實際流量；QN 為標況下空氣實際流量；ρN 是標況下空氣密度（1.293kg/m3）；pN 為標準大氣壓；TN 為標準溫度 293.15K；ρSN 即標況下氧氣密度（ρ20）；pS 是氧氣實際工作壓力；TS 為氧氣實際工作溫度。經嚴謹計算與對照選型說明書，LZDH - 25（31.5 - 3.5）型號最為適配。
三、二次表流量上限設定
　　仍以鉚焊車間氧氣用量為例，所配二次表為濟南中環自動化研究所出品的補償式智能流量積算儀。該表需設定 FH、PH、Ph、Ps、CH、Ch、Cs 等參數，其中流量上限 FH 應為金屬轉子流量計刻度上限對應的標準狀態氧氣流量。鑒于金屬轉子流量計刻度以標準狀態空氣標定，故需轉換為氧氣流量。依所選 LZDH - 25（31.5 - 3.5）型號金屬轉子流量計，氧氣測量范圍在 12.711m3/h 至 121.711m3/h 之間，契合 10m3/h 至 110m3/h 的測量訴求。
四、安裝與使用注意事項
（一）安裝要點
　　流量計務必垂直安裝，保障所測流體自下而上順暢流經，其進出口應預留 5 倍儀表口徑的直管段長度，為流體穩定流動創造條件。新安裝管路時，在裝流量計前，須沖洗管道，清除雜質與異物，防其干擾測量精度。
為便利后續檢修及流量計更換操作，安裝儀表時應構建旁道管路，確保系統維護時可靈活切換，維持生產持續運行。
（二）周邊設備配置
　　于流量計上游安置閥門，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節閥，精準調節流量。針對小口徑儀表，上游加裝過濾器，攔截雜質顆粒，若介質含磁性物質，需前置磁過濾器，保障流量計正常運轉。
日常監測中，若發現被測介質污濁，應即刻清理管子與浮子，避免污垢堆積致使測量失準，延長流量計使用壽命。
（三）精度考量
　　金屬轉子流量計測量精度多為 2.5 級，若對測量精度要求嚴苛，鑒于其固有精度局限，此類場景不宜選用金屬轉子流量計，應另覓精度更高的計量設備。
五、結語
　　金屬轉子流量計的成功運用，有效化解了長期困擾能源計量的小流量計量難題，極大提升了能源計量工作的精準度與完備性，為二級廠礦成本核算筑牢堅實的數據根基，助力企業精準把控能源消耗、優化成本管理、提升經濟效益。