摘(zhai)要：基(ji)于天然氣渦輪(lun)流量計(ji) 的(de)測量(liang)原理(li)，探讨了其(qi)起始流(liu)量(liang)和安裝方(fang)法(fa)。在适當(dang)的起(qi)始流(liu)量下(xia)，流量(liang)與轉(zhuan)速呈(cheng)線性(xing)關(guan)系(xi)；推薦(jian)在流(liu)量計入口(kou)和出口(kou)端(duan)各加(jia)接一(yi)定長度的(de)直管段，若(ruo)安裝(zhuang)空間(jian)不(bu)能滿足(zu)要求，可在(zai)阻流設備(bei)與流量計(ji)之間安裝整流(liu)器，避免(mian)因氣體(ti)流态(tai)改變影響流量(liang)計(ji)轉(zhuan)子的(de)轉動。分析(xi)了天(tian)然氣渦輪流量(liang)計在(zai)運(yun)行(hang)過程(cheng)中的常見(jian)故障(zhang)：天然氣正(zheng)常流(liu)動，流(liu)量(liang)計不計(ji)數；未(wei)作減量操(cao)作，流(liu)量(liang)顯示逐(zhu)漸下(xia)降；天(tian)然氣(qi)不流動(dong)，流(liu)量顯(xian)示不(bu)爲(wei)零(ling)。針對以上(shang)故障，分别(bie)給出了(le)相應的(de)操作維護方法(fa)。結合應(ying)用實例(li)，提出了天然氣(qi)渦輪(lun)流(liu)量(liang)計在(zai)使用過程中的(de)注意事項(xiang)。
　　随着西氣東輸(shu)、川氣(qi)東送(song)等長距離(li)、大口(kou)徑、高壓力(li)的輸氣管(guan)道的建成投(tou)産以及(ji)國家(jia)天(tian)然氣輸(shu)配網(wang)絡的逐漸(jian)形成，管道(dao)運營(ying)商對天然氣貿(mao)易計(ji)量(liang)的(de)科學(xue)性、可(ke)靠(kao)性、公正(zheng)性提(ti)出(chu)了(le)更高的要(yao)求(qiu)。依賴電(dian)子技(ji)術、互聯網和計(ji)算(suan)機(ji)技術(shu)的迅(xun)猛(meng)發(fa)展，天(tian)然氣計量方式(shi)亦向自動(dong)化、智能化、遠程化方(fang)向發(fa)展(zhan)，目(mu)前天(tian)然氣渦輪流量(liang)計已(yi)經(jing)實(shi)現了(le)實時、在線(xian)、遠程(cheng)控制(zhi)，并(bing)逐步向(xiang)渦輪流(liu)量計、變(bian)送器、SCADA系(xi)統、色譜(pu)分析(xi)儀(yi)等組成(cheng)的智能計量系(xi)統方(fang)向(xiang)發展。
　　由(you)于 渦(wo)輪流量計 靈敏度(du)高、重複(fu)性好、量程比寬(kuan)、結構(gou)緊湊，因此(ci)廣泛應(ying)用(yong)于工業貿(mao)易(yi)計(ji)量。在(zai)設計标準(zhun)方面，歐洲(zhou)PrEN12261[1]是(shi)目前氣(qi)體渦輪流(liu)量計(ji)最全(quan)面、最具針(zhen)對性(xing)的(de)标(biao)準規(gui)範，在計(ji)量性能(neng)、材料(liao)要求(qiu)、輸出、标記、文件(jian)資料(liao)等方面對(dui)氣體渦輪(lun)流量計提(ti)出了具體(ti)要求[2]；其他(ta)設計标準(zhun)還包(bao)括(kuo)美國AGANo7[3]、國(guo)際标(biao)準化組織(zhi)ISO9951：1993[4]、國際法制計量組織(zhi)OIMLR137-1[5]、日本JISZ8765-1980[6]等。國(guo)内主要采(cai)用GB/T18940－2003[7]進(jin)行渦輪(lun)流量計(ji)的設計。
1渦輪流(liu)量計的測(ce)量原(yuan)理
　　渦(wo)輪流(liu)量計(ji)是一(yi)種(zhong)速(su)度式(shi)流量儀表(biao)，測量本體(ti)是渦輪流(liu)量傳感器(qi)，主要由葉輪和磁電(dian)感應線圈(quan)組成(cheng)，葉輪軸心與管(guan)道中心(xin)相(xiang)同，可以自(zi)由(you)轉(zhuan)動，其(qi)葉片與氣(qi)體流動方向(xiang)成一定(ding)角度(du)。在流體沖擊下，渦輪(lun)沿管(guan)道軸向(xiang)旋轉，其旋轉(zhuan)速率随流(liu)量變(bian)化(hua)而(er)不同(tong)，流速(su)越(yue)高，動能(neng)越大，渦(wo)輪(lun)的轉(zhuan)速也(ye)越高。渦輪(lun)的轉速經(jing)磁電感應(ying)轉換器轉(zhuan)換爲(wei)相應(ying)頻率的電脈(mo)沖，通過(guo)顯示儀表(biao)進行積算(suan)和(he)顯示（圖(tu)1）。

　　渦輪流(liu)量(liang)計通(tong)過不(bu)同(tong)的計算(suan)方法(fa)，可分别顯(xian)示累(lei)計流量和(he)瞬時流量(liang)。當渦(wo)輪葉(ye)片切(qie)割殼(ke)體内(nei)永(yong)久(jiu)磁鋼(gang)産生(sheng)的磁力線(xian)時，将引(yin)起(qi)傳感(gan)線圈(quan)磁(ci)通的變(bian)化，磁通周(zhou)期變化信(xin)号經前置(zhi)放大器放(fang)大、整(zheng)形，産(chan)生與流速(su)成正(zheng)比的脈沖信号(hao)，脈沖(chong)信号(hao)經流量積(ji)算電(dian)路換(huan)算(suan)後顯示(shi)累積流(liu)量(liang)值，同時經頻率(lü)電流(liu)轉換(huan)電路轉換成模(mo)拟電流量(liang)，進而(er)顯示瞬時(shi)流量(liang)值（圖2）。

2渦輪流量(liang)計的應用
2.1起(qi)始流量(liang)
　　渦輪葉片(pian)克服(fu)摩擦(ca)力做(zuo)功，當(dang)氣體(ti)流(liu)量較小(xiao)時，葉(ye)片(pian)未啓動(dong)旋轉，導緻(zhi)渦輪流量計(ji)存在計(ji)量盲(mang)區。當壓力(li)、溫度(du)，密度等氣(qi)體參數發(fa)生改變時(shi)，渦輪流量(liang)計的起(qi)始(shi)流量也會發(fa)生(sheng)相應(ying)變化。被測(ce)天然氣的(de)靜(jing)壓增大(da)時，所測(ce)流(liu)量範圍也相應增大(da)，同時天然(ran)氣的密度會(hui)引起不(bu)同的壓損(sun)。氣體渦輪(lun)流量(liang)計适(shi)合流量幅度較大的場合，但當(dang)氣量過小(xiao)時，渦輪流量(liang)計(ji)不能(neng)克服(fu)摩(mo)擦力矩(ju)轉動。氣量大于(yu)一定值後(hou)，流量(liang)與轉(zhuan)速呈(cheng)線性(xing)關系(xi)；受葉(ye)輪強度、氣(qi)流(liu)壓(ya)損、軸(zhou)承壽命(ming)等(deng)條件的限(xian)制(zhi)，氣流量(liang)也不(bu)宜過(guo)大。大(da)多數(shu)渦輪流量(liang)計在大(da)氣(qi)壓下(xia)的測(ce)量範(fan)圍是(shi)1:10～1:30，準确(que)度可(ke)達到±0.5%～±1.0%[8]。
2.2安裝要求(qiu)
　　渦輪(lun)流量(liang)計對管輸(shu)天然氣的流态(tai)非常敏(min)感，而 流(liu)量計 入(ru)口前端(duan)的阻流設(she)備（分(fen)離除(chu)塵(chen)、管道彎(wan)頭、旋風分離器(qi)和過(guo)濾器(qi)等）可(ke)能使流态(tai)改變(bian)而影(ying)響(xiang)轉子的(de)旋轉。爲此(ci)，一般推薦(jian)在渦(wo)輪流(liu)量計入口(kou)和出(chu)口端(duan)各(ge)加接一(yi)直管(guan)段，其(qi)入口(kou)端長(zhang)度(du)不小于(yu)10倍管(guan)段(duan)内(nei)徑，出(chu)口端長度不小(xiao)于5倍(bei)管段内徑(jing)。若安裝(zhuang)空間不(bu)能滿(man)足上述要(yao)求，可(ke)在阻流設(she)備與(yu)渦輪(lun)流量計之(zhi)間(jian)安(an)裝整(zheng)流器(qi)。另(ling)外(wai)，變送器電(dian)源線(xian)需采(cai)用金(jin)屬(shu)屏蔽線(xian)，且接(jie)地(di)良好可(ke)靠。
3故障分(fen)析與維護(hu)處理(li)
　　天然(ran)氣正常流動，渦輪流量(liang)計(ji)不計(ji)數。故障分析：電(dian)源線、功能(neng)選擇(ze)開關(guan)和信(xin)号線(xian)有無斷(duan)路(lu)或接(jie)觸不(bu)良；顯(xian)示儀内部(bu)印制電路(lu)闆、接觸(chu)件(jian)有無接觸(chu)不良；線圈(quan)是否良好；葉輪(lun)是否(fou)碰撞傳感(gan)器内(nei)壁，有無異(yi)物卡住，軸和軸(zhou)承有無雜物卡住或(huo)斷裂。維護(hu)處理：用歐(ou)姆表(biao)排查(cha)故障點；印(yin)制電路闆(pan)故障檢查采用替換(huan)“備用(yong)闆”法，換下故障(zhang)闆再作細(xi)緻檢(jian)查；檢(jian)查線圈有(you)無斷(duan)線和(he)焊點脫落(luo)；去除(chu)異物，清洗或更(geng)換損壞(huai)零(ling)件，複(fu)原後氣吹或手(shou)拔動葉輪，應無(wu)摩擦(ca)聲，更換軸(zhou)承等零件後應(ying)重新校驗(yan)，求得(de)新的(de)儀(yi)表(biao)系數(shu)。
　　未作(zuo)減(jian)量(liang)操作(zuo)，流量顯示(shi)逐漸(jian)下降。故(gu)障分析(xi)：渦輪(lun)流量(liang)計前的過濾器(qi)是否(fou)堵塞；流量(liang)傳感器管(guan)段上的閥(fa)門開度自(zi)動減(jian)少；傳(chuan)感器(qi)葉輪(lun)受雜物(wu)阻(zu)礙或(huo)軸承間隙進入(ru)異物(wu)，阻力增加(jia)而減緩轉速。操(cao)作維(wei)護：清洗過濾器(qi)；調節(jie)流量(liang)計上遊(you)閥門，判斷有無故障，确(que)認後(hou)再修(xiu)理或更換(huan)；卸下(xia)傳感(gan)器清除雜(za)物，必(bi)要時(shi)重新校驗(yan)。
　　天然(ran)氣不(bu)流動(dong)，流量顯示不爲(wei)零。故障分(fen)析：傳輸信(xin)号(hao)線(xian)路屏(ping)蔽不(bu)良(liang)，外界信(xin)号幹(gan)擾；管道外(wai)部振動，葉輪随(sui)之抖(dou)動，産生誤(wu)信号；截(jie)止(zhi)閥關閉不嚴發生内(nei)漏；顯示儀線路(lu)闆之間或電子(zi)元件損壞(huai)産生幹擾(rao)。操作維護(hu)：檢查動力(li)電纜(lan)與信(xin)号(hao)電(dian)纜是(shi)否分開鋪(pu)設，顯(xian)示儀(yi)端子接地(di)是否(fou)良(liang)好；加固管道(dao)，安裝防止(zhi)振動的(de)設備；檢(jian)修或更換(huan)截止(zhi)閥；檢(jian)查顯(xian)示儀(yi)電路，判(pan)斷(duan)幹擾(rao)源，查(cha)出(chu)故(gu)障點(dian)。
4應用(yong)案(an)例
　　某輸(shu)氣站場采用渦(wo)輪流(liu)量計（圖3）進(jin)行計量(liang)後向城(cheng)市門站供氣，公(gong)稱通徑(jing)爲(wei)80mm，最大工作壓力爲10.2MPa，最(zui)大流量爲8000m3/s。該站(zhan)場投(tou)産(chan)時正值(zhi)冬季，進站壓力爲7.8MPa，出(chu)站(zhan)壓力爲(wei)4.0MPa，渦輪(lun)流量(liang)計安(an)裝正(zheng)确，調壓裝(zhuang)置未(wei)安裝(zhuang)防冰(bing)堵的(de)加熱設備(bei)。投産初期(qi)，管道(dao)存有(you)較(jiao)多遊離(li)水，環境溫(wen)度爲(wei)－5℃，日輸氣量約爲(wei)2×104m3，采用間歇(xie)性供氣。當(dang)開啓(qi)出站(zhan)閥門時(shi)，渦(wo)輪流(liu)量計(ji)正常運行(hang)約30min後(hou)站控(kong)室流(liu)量計(ji)算機(ji)報警(jing)，瞬時(shi)流(liu)量(liang)和累(lei)計流(liu)量快(kuai)速下(xia)降并變爲(wei)0，門站渦輪流(liu)量計正(zheng)常計(ji)數。

　　通(tong)過逐(zhu)項排(pai)查，發現流(liu)量計前(qian)面(mian)的過(guo)濾器(qi)和流量計(ji)後的(de)調壓(ya)裝置(zhi)存在(zai)一定程度(du)的冰堵（圖(tu)4）。采取管道(dao)排污、輔助(zhu)加熱、清(qing)洗過濾(lü)器及(ji)調低流量(liang)計入口壓(ya)力至(zhi)4.0MPa等措(cuo)施，改善了(le)天然氣(qi)的(de)節流(liu)效應，使(shi)渦輪流(liu)量計(ji)能夠(gou)正常(chang)運行(hang)。經與下遊(you)門站渦輪(lun)流量計比對，輸(shu)差控(kong)制在(zai)有效範圍(wei)。

5注(zhu)意事項
（1）渦(wo)輪流(liu)量計投用(yong)前，通(tong)過流(liu)量計(ji)算機(ji)的控制面(mian)闆完(wan)成儀表系數的(de)重新設(she)定。
（2）渦輪流量計投(tou)運時(shi)，其前(qian)後壓差不(bu)能過(guo)大(da)，氣(qi)體流(liu)速不能過(guo)快，應(ying)緩慢(man)地手動開(kai)啓入口閥(fa)門，待(dai)管道(dao)完全充滿(man)天然氣且(qie)壓力(li)平衡後手動開(kai)啓出口(kou)閥門，以防止(zhi)發生冰堵(du)和瞬(shun)間氣(qi)流沖(chong)擊而(er)損(sun)壞(huai)渦輪(lun)。
（3）定期(qi)對(dui)渦(wo)輪流(liu)量計進(jin)行清洗(xi)、檢查(cha)和複(fu)校，定期注(zhu)入潤滑油(you)，以維(wei)持葉輪良(liang)好運(yun)行(hang)；關注流(liu)量計算機(ji)的流(liu)量顯(xian)示狀況，評(ping)估流量情況，有異常(chang)時(shi)立即檢(jian)查。
（4）保(bao)持管(guan)路暢(chang)通。可(ke)以依據過(guo)濾器入(ru)口、出口處的(de) 差壓變送(song)器 的差(cha)壓(ya)值來(lai)判斷過濾(lü)器是(shi)否被(bei)堵塞。天然(ran)氣渦(wo)輪(lun)流(liu)量計(ji)運轉(zhuan)失常(chang)時應(ying)清洗(xi)管路(lu)，将流(liu)量計的渦(wo)輪拆(chai)除後用輕質高(gao)标号(hao)汽油(you)徹底(di)清洗後重新安(an)裝。

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