氣體渦輪流量計(jì)計(jì)量誤差分析 發(fā)布時(shí)間:2020-12-3 08:41:44
[摘要]闡述渦輪流量計(jì)基本工作原理及其特點(diǎn),著重分析生產(chǎn)運(yùn)行實(shí)際過(guò)程中不正確的工藝流程操作和工藝流程設(shè)計(jì)的不合理,最終導(dǎo)致渦輪流量計(jì)測(cè)量部件損壞,產(chǎn)生測(cè)量誤差,經(jīng)過(guò)調(diào)整渦輪流量計(jì)測(cè)量部件磁耦合器和齒輪,通過(guò)多次標(biāo)定證實(shí)此方法可使渦輪流量計(jì)測(cè)量誤差降低達(dá)到正常誤差范圍內(nèi)。 目前中國(guó)燃?xì)庖堰M(jìn)入天然氣時(shí)代,同時(shí)在這些天然氣管道上的天然氣計(jì)量方面使用了大量的氣體渦輪流量計(jì),氣體渦輪流量計(jì)具有精度高、重復(fù)性好、量程比寬、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、脈沖量輸出、便于和流量計(jì)算機(jī)配套、安裝維修方便、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),特別適用于貿(mào)易計(jì)量及對(duì)氣體流量進(jìn)行量值傳遞。但是由于生產(chǎn)運(yùn)行人員的不正確工藝流程及設(shè)備操作和工藝流程設(shè)計(jì)的不合理,導(dǎo)致了渦輪流量計(jì)測(cè)量部件損壞,產(chǎn)生測(cè)量誤差。陜京線某計(jì)量分輸站一臺(tái)DN80氣體渦輪流量計(jì)就出現(xiàn)了一次這樣的情況。 1故障產(chǎn)生及分析 1.1站場(chǎng)介紹 在這個(gè)計(jì)量分輸站里使用的是氣體渦輪流量計(jì),現(xiàn)場(chǎng)工藝流程如圖1。 1.2氣體渦輪流量計(jì)的工作原理 流量計(jì)表體內(nèi)部設(shè)置測(cè)量系統(tǒng)。測(cè)量元件上游安裝整流器,能夠充分消除氣體不規(guī)則流動(dòng)引起的擾動(dòng)和漩渦,使氣體平穩(wěn)通過(guò)測(cè)量元件。氣體通過(guò)流量計(jì),在流體作用下,葉輪在氣體作用下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn).動(dòng),通過(guò)渦輪桿和磁耦合系統(tǒng)傳至表頭,葉輪旋轉(zhuǎn)經(jīng)過(guò)齒輪機(jī)構(gòu)被減速,減速比通過(guò)適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)齒輪進(jìn)行調(diào)整,用機(jī)械計(jì)數(shù)器顯示出工況條件下的體積流量,同時(shí),輸出相應(yīng)的低脈沖信號(hào)。渦輪流量計(jì)裝有一個(gè)凸?fàn)钶o助葉輪,與渦輪系統(tǒng)共軸,與主葉輪同步工作。主葉輪和輔助葉輪分別裝有感應(yīng)式高頻脈沖信號(hào)發(fā)生器HF3和HF2,能輸出高頻脈沖信號(hào)給流量計(jì)算機(jī)(如圖2所示) 1.3故障的發(fā)生一1萬(wàn)人小一” 故障是這樣發(fā)現(xiàn)的,根據(jù)生產(chǎn)單位貿(mào)易交接計(jì)量?jī)?nèi)部管理規(guī)定每個(gè)月要對(duì)下游做一個(gè)氣量統(tǒng)計(jì)和輸差分析,2009年2、3兩個(gè)月里,根據(jù)下游匯報(bào)的氣量統(tǒng)計(jì)表計(jì)算出輸差都在-5%,根據(jù)計(jì)量管理規(guī)定要求輸差不得超過(guò)士3%,由此判斷此渦輪流量計(jì)有問(wèn)題,將流量計(jì)拆卸下來(lái)后,通過(guò)外觀檢查并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)里面的零部件出現(xiàn)什么故障,葉輪、軸承等精密設(shè)備沒(méi)有發(fā)現(xiàn)粉碎和破損現(xiàn)象,但是經(jīng)過(guò)標(biāo)定,發(fā)現(xiàn)流量計(jì)確實(shí)誤差很大。標(biāo)定數(shù)據(jù)如表1、表2所示。 1.4故障原因的分析AI 經(jīng)過(guò)分析主要由以下三個(gè)方面導(dǎo)致渦輪流量計(jì)誤差。 (1)工藝流程操作的不合理 根據(jù)圖1可以看到流量計(jì)前后有兩個(gè)閥門,做生產(chǎn)L藝流程切換時(shí)主要就是這兩個(gè)閥門的開關(guān)操作,在工藝上這兩閥門都是球閥,一般閥門2這個(gè)位置安裝的是電動(dòng)球閥,閥門1位置安裝的是手動(dòng)球閥,操作員在做流程操作時(shí)對(duì)閥門1和閥門2的開閥速度控制不好導(dǎo)致了渦輪流量計(jì)瞬間產(chǎn)生高流速致使內(nèi)部葉輪打碎或其他零部件故障,致使流量計(jì)不能正常工作。 (2)下游用戶用氣量不穩(wěn)有的時(shí)候在正常向下游供氣,并且用氣量不大時(shí),而且與下游門站距離很近的情況下,若下游用戶突然瞬間加大用氣量必然導(dǎo)致流量計(jì)后到下游門站這段管道壓力瞬間降低產(chǎn)生很大壓差,這時(shí)根據(jù)流體力學(xué)原.理大量的天然氣會(huì)向下游補(bǔ)充,致使渦輪流量計(jì)會(huì)瞬間增加轉(zhuǎn)速而且這個(gè)轉(zhuǎn)速超出它的額定工作轉(zhuǎn)速,這樣就會(huì)使某個(gè)零部件故障,這種由于下游用氣量不穩(wěn)定,產(chǎn)生突發(fā)性壓差也會(huì)導(dǎo)致渦輪流量計(jì)故障。 (3)氣質(zhì)的影響 此計(jì)量分輸站是一個(gè)陜京線過(guò)路分輸計(jì)量中間站,除了滿足下游用戶供氣外,夏季通過(guò)干線管道正輸向儲(chǔ)氣庫(kù)注氣,冬季反輸從儲(chǔ)氣庫(kù)采氣,但是冬季從儲(chǔ)氣庫(kù)采氣氣質(zhì)較差,天然氣里面夾雜著雜質(zhì),雖然工藝設(shè)計(jì)在流量計(jì)前加了分離器但是有時(shí)還是不能完全將天然氣進(jìn)化干凈,這些氣體中的雜質(zhì)顆粒就會(huì)頻繁擊打葉輪等零部件,時(shí)間長(zhǎng)了就會(huì)造成部分零部件損壞或位置偏移,導(dǎo)致計(jì)量不準(zhǔn)確。 2解決辦法 2.1更換流量計(jì)內(nèi)部損壞部件后重新檢定. 經(jīng)過(guò)對(duì)流量計(jì)內(nèi)部更換磁耦合器和齒輪后標(biāo)定結(jié)果如表3、表4所示。 2.2預(yù)防措施 (1)工藝流程操作的調(diào)整 操作員在做流程操作時(shí),先確認(rèn)閥門2是否關(guān)閉,如果沒(méi)有關(guān)閉要先關(guān)閉閥門2,然后緩慢用手動(dòng)開啟閥門1開啟時(shí)間大約5min,尤其是剛開啟時(shí)越緩慢越好,開閥過(guò)快使管線內(nèi)形成速度極快的渦流沖擊渦輪系統(tǒng),整流器不能在很短的時(shí)間內(nèi)調(diào)整急速狀態(tài)中的氣體流態(tài),葉輪被極不規(guī)則的氣流沖擊造成損壞,同時(shí)軸承也因此微變,渦輪系統(tǒng)原有的動(dòng)平衡被破.壞。讓氣體通過(guò)渦輪流量計(jì)速度不要超過(guò)25m/s,.最大過(guò)負(fù)荷不超過(guò)30s,最大流量不超過(guò)1.2讓閥門1和閥門2之間的管段緩慢沖壓。 上游壓力與閥門1和閥門2之間的管段沖壓完成后,緩慢用手動(dòng)開啟閥門2,開啟閥門2所用時(shí)間根據(jù)下游需要沖壓管線的長(zhǎng)度1km內(nèi)4min為好,超過(guò)1km在4~8min內(nèi)調(diào)整。尤其是剛開啟時(shí)越緩慢越好,避免瞬間產(chǎn)生高流速致使渦輪內(nèi)部葉輪損壞。閥門2決不能使用電動(dòng)方式,除非需要緊急關(guān)斷才使用電動(dòng)方式。 (2)、下游用戶用氣量的穩(wěn)定‘下游非正常用氣也是導(dǎo)致渦輪損壞原因之一。如果下游用戶的場(chǎng)站和我們的場(chǎng)站非常近,影響因素更大。所以我們與下游用戶簽定穩(wěn)定供氣和用氣協(xié)議。其中對(duì)下游用戶的操作提出要求,如果下游場(chǎng)站出現(xiàn)緊急關(guān)斷情況,啟輸?shù)牟僮鞑襟E參考我方新編的操作規(guī)程,避免管道內(nèi)流速的突然增加。如果下游是大的用氣單位,其啟輸?shù)牟僮鞑襟E也要參考我方編制的操作流程。這樣可以根本上解決下游用氣突然增加出現(xiàn)的瞬間大流量可能對(duì)渦輪流量計(jì)造成的損壞。 (3)增加過(guò)濾效果 在流量計(jì)前加了過(guò)濾器并提高過(guò)濾器的濾芯技術(shù)指標(biāo),使天然氣進(jìn)化的更干凈,避免氣體中的雜質(zhì)顆粒打擊葉輪時(shí)造成的損壞。觀比乍竺譬司的潸無(wú)水印 經(jīng)過(guò)半年的觀察,與下游氣量對(duì)比渦輪流量計(jì)工作正常,目前在渦輪流量計(jì)的工藝流程的設(shè)計(jì)里都取消了對(duì)渦輪流量計(jì)的旁通流程設(shè)計(jì),這種設(shè)計(jì)不應(yīng)該取消,應(yīng)該增加渦輪流量計(jì)自診斷功能這樣可以隨時(shí)判斷渦輪流量計(jì)工作是否正常。渦輪流量計(jì)的日常維護(hù)工作每30天注油一次,在氣質(zhì)較差的情況下增加注油次數(shù),以保證軸承充分潤(rùn)滑,渦輪系統(tǒng)動(dòng)平衡保持最佳狀態(tài)。
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