天然气涡轮流量计的应用与故障分析

随着西气东输、川气东送等长距离、大口径、高压力的输气管道的建成投产以及      气输配网络的逐渐形成，管道运营商对   气贸易计量的科学性、可靠性、公正性提出了   高的要求。依赖电子技术、互联网和计算机技术的迅猛发展，   气计量方式亦向自动化、智能化、远程化方向发展，目前   气涡轮流量计已经实现了实时、在线、远程控制，并逐步向涡轮流量计、变送器，SCADA系统、色谱分析仪等组成的智能计量系统方向发展。

　　由于涡轮流量计灵敏度高、重复性好、量程比宽、结构紧凑，因此广泛应用于工业贸易计量。在设计标准方面，欧洲PrEN12261是目前气体涡轮流量计   全面、   具针对性的标准规范，在计量性能、材料要求、输出、标记、文件资料等方面对气体涡轮流量计提出了具体要求；其他设计标准还包括   AGANo7、   标准化组织ISO9951：1993、   法制计量组织OIMLR137-1、日本JISZ8765-1980等。国内主要采用GB/T18940-2003进行涡轮流量计的设计。

　　一、涡轮流量计的测量原理

　　涡轮流量计是一种速度式流量仪表，测量本体是涡轮流量传感器，主要由叶轮和磁电感应线圈组成，叶轮轴心与管道中心相同，可以自由转动，其叶片与气体流动方向成   角度。在流体冲击下，涡轮沿管道轴向旋转，其旋转速率随流量变化而不同，流速越高，动能越大，涡轮的转速也越高。涡轮的转速经磁电感应转换器转换为相应频率的电脉冲，通过展示仪表进行积算和展示。

　　涡轮流量计通过不同的计算方法，可分别展示累计流量和瞬时流量。当涡轮叶片切割壳体内   磁钢产生的磁力线时，将引起传感线圈磁通的变化，磁通周期变化信号经前置放大器放大、整形，产生与流速成正比的脉冲信号，脉冲信号经流量积算电路换算后展示累积流量值，同时经频率电流转换电路转换成模拟电流量，进而展示瞬时流量值。

　　二、涡轮流量计的应用

　　1、起始流量

　　涡轮叶片克服摩擦力做功，当气体流量较小时，叶片未启动旋转，导致涡轮流量计存在计量盲区。当压力、温度，密度等气体参数发生改变时，涡轮流量计的起始流量也会发生相应变化。被测   气的静压增大时，所测流量范围也相应增大，同时   气的密度会引起不同的压损。气体涡轮流量计适合流量幅度较大的场合，但当气量过小时，涡轮流量计不能克服摩擦力矩转动。气量大于   值后，流量与转速呈线性关系；受叶轮强度、气流压损、轴承寿命等条件的限制，气流量也不宜过大。大多数涡轮流量计在大气压下的测量范围是1：10~1：30，准确度可达到±0.5%~±1.0%。

　　2、安装要求

　　涡轮流量计对管输   气的流态非常敏感，而流量计入口前端的阻流设备(分离除尘、管道弯头、旋风分离器和过滤器等)可能使流态改变而影响转子的旋转。为此，一般推荐在涡轮流量计入口和出口端各加接一直管段，其入口端长度不小于10倍管段内径，出口端长度不小于5倍管段内径。若安装空间不能满足上述要求，可在阻流设备与涡轮流量计之间安装整流器。另外，变送器电源线需采用金属屏蔽线，且接地良好可靠。

　　三、故障分析与维护处理

　　   气正常流动，涡轮流量计不计数。故障分析：电源线、功能选择开关和信号线有无断路或接触不良；展示仪内部印制电路板、接触件有无接触不良；线圈是否良好；叶轮是否碰撞传感器内壁，有无异物卡住，轴和轴承有无杂物卡住或断裂。维护处理：用欧姆表排查故障点；印制电路板故障检查采用替换“备用板”法，换下故障板再作细致检查；检查线圈有无断线和焊点脱落；去除异物，清洗或   换损坏零件，复原后气吹或手拔动叶轮，应无摩擦声，   换轴承等零件后应重新校验，求得新的仪表系数。

　　未作减量操作，流量展示逐渐下降。故障分析：涡轮流量计前的过滤器是否堵塞；流量传感器管段上的阀门开度自动减少；传感器叶轮受杂物阻碍或轴承间隙进入异物，阻力增加而减缓转速。操作维护：清洗过滤器；调节流量计上游阀门，判断有无故障，确认后再修理或   换；卸下传感器   杂物，   时重新校验。

　　   气不流动，流量展示不为零。故障分析：传输信号线路屏蔽不良，外界信号干扰；管道外部振动，叶轮随之抖动，产生误信号；截止阀关闭不严发生内漏；展示仪线路板之间或电子元件损坏产生干扰。操作维护：检查动力电缆与信号电缆是否分开铺设，展示仪端子接地是否良好；加固管道，安装防止振动的设备；检修或   换截止阀；检查展示仪电路，判断干扰源，查出故障点。

　　四、注意事项

　　(1)涡轮流量计投用前，通过流量计算机的控制面板完成仪表系数的重新设定。

　　(2)涡轮流量计投运时，其前后压差不能过大，气体流速不能过快，应缓慢地手动开启入口阀门，待管道   充满   气且压力平衡后手动开启出口阀门，以防止发生冰堵和瞬间气流冲击而损坏涡轮。

　　(3)定期对涡轮流量计进行清洗、检查和复校，定期注入润滑油，以维持叶轮良好运行；关注流量计算机的流量展示状况，评估流量情况，有异常时立即检查。

　　(4)保持管路畅通。可以依据过滤器入口、出口处的差压变送器的差压值来判断过滤器是否被堵塞。   气流量计涡轮运转失常时应清洗管路，将流量计的涡轮拆除后用轻质高标号汽油   清洗后重新安装。 

天然气涡轮流量计的现场调试步骤：

　　1.投表操作步骤：打开旁路截止阀;打开流量计上游截止阀;缓慢打开天然气涡轮流量计下游截止阀;缓慢关闭旁路截止阀。

　　2.停表操作步骤：打开旁路截止阀;关闭天然气涡轮流量计下游截止阀;关闭天然气涡轮流量计上游截止阀。

　　3.新安装或修理后的管路必须进行吹扫。吹扫计量管路时，必须拆下流量计，用相应短节代替流量计进行吹扫。

　　4.天然气涡轮流量计管路投产时，应缓慢升压，逐步增加流速。停产时，应缓慢降压。

　　5.运行中检查天然气涡轮流量计运转的声音或壳体振动来判断涡轮叶片及轴承是否工作正常。低流速下应关注其声音变化情况，高流速下观察其壳体振动的变化。