天然氣渦輪流量計(jì)的應(yīng)用與故障分析

隨著西氣東輸、川氣東送等長(zhǎng)距離、大口徑、高壓力的輸氣管道的建成投產(chǎn)以及      氣輸配網(wǎng)絡(luò)的逐漸形成，管道運(yùn)營(yíng)商對(duì)   氣貿(mào)易計(jì)量的科學(xué)性、可靠性、公正性提出了   高的要求。依賴(lài)電子技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，   氣計(jì)量方式亦向自動(dòng)化、智能化、遠(yuǎn)程化方向發(fā)展，目前   氣渦輪流量計(jì)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)、在線、遠(yuǎn)程控制，并逐步向渦輪流量計(jì)、變送器，SCADA系統(tǒng)、色譜分析儀等組成的智能計(jì)量系統(tǒng)方向發(fā)展。

　　由于渦輪流量計(jì)靈敏度高、重復(fù)性好、量程比寬、結(jié)構(gòu)緊湊，因此廣泛應(yīng)用于工業(yè)貿(mào)易計(jì)量。在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)方面，歐洲PrEN12261是目前氣體渦輪流量計(jì)   全面、   具針對(duì)性的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，在計(jì)量性能、材料要求、輸出、標(biāo)記、文件資料等方面對(duì)氣體渦輪流量計(jì)提出了具體要求；其他設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)還包括   AGANo7、   標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO9951：1993、   法制計(jì)量組織OIMLR137-1、日本JISZ8765-1980等。國(guó)內(nèi)主要采用GB/T18940-2003進(jìn)行渦輪流量計(jì)的設(shè)計(jì)。

　　一、渦輪流量計(jì)的測(cè)量原理

　　渦輪流量計(jì)是一種速度式流量?jī)x表，測(cè)量本體是渦輪流量傳感器，主要由葉輪和磁電感應(yīng)線圈組成，葉輪軸心與管道中心相同，可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，其葉片與氣體流動(dòng)方向成   角度。在流體沖擊下，渦輪沿管道軸向旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)速率隨流量變化而不同，流速越高，動(dòng)能越大，渦輪的轉(zhuǎn)速也越高。渦輪的轉(zhuǎn)速經(jīng)磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為相應(yīng)頻率的電脈沖，通過(guò)展示儀表進(jìn)行積算和展示。

　　渦輪流量計(jì)通過(guò)不同的計(jì)算方法，可分別展示累計(jì)流量和瞬時(shí)流量。當(dāng)渦輪葉片切割殼體內(nèi)   磁鋼產(chǎn)生的磁力線時(shí)，將引起傳感線圈磁通的變化，磁通周期變化信號(hào)經(jīng)前置放大器放大、整形，產(chǎn)生與流速成正比的脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)經(jīng)流量積算電路換算后展示累積流量值，同時(shí)經(jīng)頻率電流轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成模擬電流量，進(jìn)而展示瞬時(shí)流量值。

　　二、渦輪流量計(jì)的應(yīng)用

　　1、起始流量

　　渦輪葉片克服摩擦力做功，當(dāng)氣體流量較小時(shí)，葉片未啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致渦輪流量計(jì)存在計(jì)量盲區(qū)。當(dāng)壓力、溫度，密度等氣體參數(shù)發(fā)生改變時(shí)，渦輪流量計(jì)的起始流量也會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化。被測(cè)   氣的靜壓增大時(shí)，所測(cè)流量范圍也相應(yīng)增大，同時(shí)   氣的密度會(huì)引起不同的壓損。氣體渦輪流量計(jì)適合流量幅度較大的場(chǎng)合，但當(dāng)氣量過(guò)小時(shí)，渦輪流量計(jì)不能克服摩擦力矩轉(zhuǎn)動(dòng)。氣量大于   值后，流量與轉(zhuǎn)速呈線性關(guān)系；受葉輪強(qiáng)度、氣流壓損、軸承壽命等條件的限制，氣流量也不宜過(guò)大。大多數(shù)渦輪流量計(jì)在大氣壓下的測(cè)量范圍是1：10~1：30，準(zhǔn)確度可達(dá)到±0.5%~±1.0%。

　　2、安裝要求

　　渦輪流量計(jì)對(duì)管輸   氣的流態(tài)非常敏感，而流量計(jì)入口前端的阻流設(shè)備(分離除塵、管道彎頭、旋風(fēng)分離器和過(guò)濾器等)可能使流態(tài)改變而影響轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)。為此，一般推薦在渦輪流量計(jì)入口和出口端各加接一直管段，其入口端長(zhǎng)度不小于10倍管段內(nèi)徑，出口端長(zhǎng)度不小于5倍管段內(nèi)徑。若安裝空間不能滿(mǎn)足上述要求，可在阻流設(shè)備與渦輪流量計(jì)之間安裝整流器。另外，變送器電源線需采用金屬屏蔽線，且接地良好可靠。

　　三、故障分析與維護(hù)處理

　　   氣正常流動(dòng)，渦輪流量計(jì)不計(jì)數(shù)。故障分析：電源線、功能選擇開(kāi)關(guān)和信號(hào)線有無(wú)斷路或接觸不良；展示儀內(nèi)部印制電路板、接觸件有無(wú)接觸不良；線圈是否良好；葉輪是否碰撞傳感器內(nèi)壁，有無(wú)異物卡住，軸和軸承有無(wú)雜物卡住或斷裂。維護(hù)處理：用歐姆表排查故障點(diǎn)；印制電路板故障檢查采用替換“備用板”法，換下故障板再作細(xì)致檢查；檢查線圈有無(wú)斷線和焊點(diǎn)脫落；去除異物，清洗或   換損壞零件，復(fù)原后氣吹或手拔動(dòng)葉輪，應(yīng)無(wú)摩擦聲，   換軸承等零件后應(yīng)重新校驗(yàn)，求得新的儀表系數(shù)。

　　未作減量操作，流量展示逐漸下降。故障分析：渦輪流量計(jì)前的過(guò)濾器是否堵塞；流量傳感器管段上的閥門(mén)開(kāi)度自動(dòng)減少；傳感器葉輪受雜物阻礙或軸承間隙進(jìn)入異物，阻力增加而減緩轉(zhuǎn)速。操作維護(hù)：清洗過(guò)濾器；調(diào)節(jié)流量計(jì)上游閥門(mén)，判斷有無(wú)故障，確認(rèn)后再修理或   換；卸下傳感器   雜物，   時(shí)重新校驗(yàn)。

　　   氣不流動(dòng)，流量展示不為零。故障分析：傳輸信號(hào)線路屏蔽不良，外界信號(hào)干擾；管道外部振動(dòng)，葉輪隨之抖動(dòng)，產(chǎn)生誤信號(hào)；截止閥關(guān)閉不嚴(yán)發(fā)生內(nèi)漏；展示儀線路板之間或電子元件損壞產(chǎn)生干擾。操作維護(hù)：檢查動(dòng)力電纜與信號(hào)電纜是否分開(kāi)鋪設(shè)，展示儀端子接地是否良好；加固管道，安裝防止振動(dòng)的設(shè)備；檢修或   換截止閥；檢查展示儀電路，判斷干擾源，查出故障點(diǎn)。

　　四、注意事項(xiàng)

　　(1)渦輪流量計(jì)投用前，通過(guò)流量計(jì)算機(jī)的控制面板完成儀表系數(shù)的重新設(shè)定。

　　(2)渦輪流量計(jì)投運(yùn)時(shí)，其前后壓差不能過(guò)大，氣體流速不能過(guò)快，應(yīng)緩慢地手動(dòng)開(kāi)啟入口閥門(mén)，待管道   充滿(mǎn)   氣且壓力平衡后手動(dòng)開(kāi)啟出口閥門(mén)，以防止發(fā)生冰堵和瞬間氣流沖擊而損壞渦輪。

　　(3)定期對(duì)渦輪流量計(jì)進(jìn)行清洗、檢查和復(fù)校，定期注入潤(rùn)滑油，以維持葉輪良好運(yùn)行；關(guān)注流量計(jì)算機(jī)的流量展示狀況，評(píng)估流量情況，有異常時(shí)立即檢查。

　　(4)保持管路暢通?？梢砸罁?jù)過(guò)濾器入口、出口處的差壓變送器的差壓值來(lái)判斷過(guò)濾器是否被堵塞。   氣流量計(jì)渦輪運(yùn)轉(zhuǎn)失常時(shí)應(yīng)清洗管路，將流量計(jì)的渦輪拆除后用輕質(zhì)高標(biāo)號(hào)汽油   清洗后重新安裝。 

天然氣渦輪流量計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試步驟：

　　1.投表操作步驟：打開(kāi)旁路截止閥;打開(kāi)流量計(jì)上游截止閥;緩慢打開(kāi)天然氣渦輪流量計(jì)下游截止閥;緩慢關(guān)閉旁路截止閥。

　　2.停表操作步驟：打開(kāi)旁路截止閥;關(guān)閉天然氣渦輪流量計(jì)下游截止閥;關(guān)閉天然氣渦輪流量計(jì)上游截止閥。

　　3.新安裝或修理后的管路必須進(jìn)行吹掃。吹掃計(jì)量管路時(shí)，必須拆下流量計(jì)，用相應(yīng)短節(jié)代替流量計(jì)進(jìn)行吹掃。

　　4.天然氣渦輪流量計(jì)管路投產(chǎn)時(shí)，應(yīng)緩慢升壓，逐步增加流速。停產(chǎn)時(shí)，應(yīng)緩慢降壓。

　　5.運(yùn)行中檢查天然氣渦輪流量計(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)的聲音或殼體振動(dòng)來(lái)判斷渦輪葉片及軸承是否工作正常。低流速下應(yīng)關(guān)注其聲音變化情況，高流速下觀察其殼體振動(dòng)的變化。