天然气涡轮流量计的应用与故障分析

　　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。