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)營商對 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)的測量原理
渦輪流量計(jì)是一種速度式流量儀表，測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，通過展示儀表進(jìn)行積算和展示。
渦輪流量計(jì)通過不同的計(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，脈沖信號經(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 氣的靜壓增大時(shí)，所測流量范圍也相應(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合，但當(dāng)氣量過小時(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，氣流量也不宜過大。大多數(shù)渦輪流量計(jì)在大氣壓下的測量范圍是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，其入口端長度不小于10倍管段內(nèi)徑，出口端長度不小于5倍管段內(nèi)徑。若安裝空間不能滿足上述要求，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、功能選擇開關(guān)和信號線有無斷路或接觸不良；展示儀內(nèi)部印制電路板、接觸件有無接觸不良；線圈是否良好；葉輪是否碰撞傳感器內(nèi)壁，有無異物卡住，軸和軸承有無雜物卡住或斷裂。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)前的過濾器是否堵塞；流量傳感器管段上的閥門開度自動(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)：清洗過濾器；調(diào)節(jié)流量計(jì)上游閥門，判斷有無故障，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：傳輸信號線路屏蔽不良，外界信號干擾；管道外部振動(dòng)，葉輪隨之抖動(dòng)，產(chǎn)生誤信號；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)力電纜與信號電纜是否分開鋪設(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)。
