關於煤油流量計的應用與故障分析
點擊（jī）次（cì）數：2174 發布（bù）時間：2020-11-06 05:27:11
摘要：基於煤油流量計的測量原理，探討了其起始流量（liàng）和安裝方法。在適當（dāng）的起始流（liú）量下，流量與轉速呈（chéng）線（xiàn）性關係；推薦在流量計入口和出口端各加接一定長度的直管段，若安裝空間不能滿足要求，可在（zài）阻流設備與流量計之間安裝整流器，避免因氣體流態改變影響流量計轉子的轉動。分析了煤油流量計在運行過程中的常見故障：天然氣正常流動，流量計（jì）不計數（shù）；未作減量操作，流量顯（xiǎn）示逐漸下降；天然氣不流動，流（liú）量顯示不為零。針對（duì）以上故障，分別給出了相（xiàng）應的操作維護方法。結合應用（yòng）實例，提出了（le）煤油流量計在使用過程中的注意事項。
隨著西（xī）氣東輸、川氣東送等長距離、大口徑、高壓力的輸氣管道的建（jiàn）成投產以及**天然氣輸配網絡的逐（zhú）漸形成，管道運營商對天然氣（qì）貿易計量的科（kē）學（xué）性、可（kě）靠性、公正性提出了（le）更高的（de）要求。依賴電（diàn）子技術、互聯網和計算機技術的迅猛（měng）發展，天然氣計量方式（shì）亦向自動化、智能（néng）化、遠程化方向發（fā）展，目前煤油（yóu）流量計已經（jīng）實現了實時、在線、遠程控製，並逐步向煤油流量計、變送器、SCADA係統（tǒng）、色（sè）譜分析儀（yí）等組成（chéng）的智能計量係統方向發展。
由於煤油流量計靈敏度高、重複性好（hǎo）、量程比寬（kuān）、結構（gòu）緊湊，因此廣泛應用於工業貿易計量。在設（shè）計標準方麵，歐洲PrEN12261是目前氣體煤油流量計*全麵、*具針對性的標準規範，在計量性能、材料要（yào）求、輸出、標記、文件資料等方麵對氣體煤油流（liú）量計提出了具（jù）體要求（qiú）；其（qí）他（tā）設計標準還包括美國（guó）AGANo7[、國際標準化組織（zhī）ISO9951：1993、國際法製計量組織OIMLR137-1、日本JISZ8765-1980等。國內主要采用GB/T18940－2003進行煤油流量計的設計。
1煤油流量計的測量原理
煤油流量計是一種速（sù）度式流量儀表，測量本體是渦輪（lún）流量傳（chuán）感器，主要由葉輪和（hé）磁電感應線圈組成，葉輪軸心（xīn）與管（guǎn）道中心相同，可以自由轉動，其葉片與（yǔ）氣體流動（dòng）方向成一定角度。在流體衝擊下，渦輪（lún）沿管道軸向（xiàng）旋轉，其旋轉速率（lǜ）隨流量（liàng）變化而不同（tóng），流速越高，動能越大，渦輪（lún）的轉速也越高。渦輪的轉速經（jīng）磁電感應轉（zhuǎn）換（huàn）器轉換為相應頻率的電脈衝，通過顯示儀表進行積算和顯示（圖1）。
煤油流量計通過不同的計算方法，可分別（bié）顯示累計流量和瞬時流量。當渦（wō）輪葉片切割殼體內永久（jiǔ）磁鋼產生的磁力線時，將引起傳感線圈磁通的變化（huà），磁通周期變化信（xìn）號經前置放大器（qì）放大（dà）、整形，產生與（yǔ）流速成正比的脈衝信號，脈衝信號經流量積算（suàn）電路換算後顯示累積流（liú）量（liàng）值，同時經頻率電流轉換電路（lù）轉換成模擬電流（liú）量，進而顯示瞬時流量值（圖2）。
2煤油（yóu）流量計的應用
2.1起始流量
渦輪葉片克（kè）服摩擦力做功，當氣體（tǐ）流量（liàng）較小時，葉片未啟動旋轉，導致煤油流量計存在計量盲區（qū）。當（dāng）壓（yā）力、溫度，密度等氣體參數發生改變時，煤油流（liú）量計（jì）的起始流量也會發生相應變化。被測天然氣的靜壓增大時，所測流量範圍也相應（yīng）增大，同時天然氣的密度會引起不同的壓損。氣體煤油流量計適合流量幅度較大的場合，但當氣量過（guò）小（xiǎo）時，煤油流量計不能克服摩擦力矩轉動。氣量大於（yú）一定值後，流量與轉速呈（chéng）線（xiàn）性關係；受葉輪（lún）強度、氣（qì）流壓損、軸承壽（shòu）命等條件的限製，氣（qì）流量也不宜過大（dà）。大多（duō）數煤油流量計在大（dà）氣壓下的測量範圍是1:10～1:30，準確度可達到±0.5%～±1.0%。
2.2安裝（zhuāng）要求（qiú）
煤油流量計對管輸天然氣的流態非常敏（mǐn）感，而流量計入（rù）口前端的阻（zǔ）流設備（分離除塵、管（guǎn）道彎頭、旋風分（fèn）離器和過濾器等）可能使流態改變而影響轉子的旋轉。為此，一般推薦在煤油流量計入口和出口端各加（jiā）接一直管（guǎn）段，其入（rù）口端長（zhǎng）度（dù）不小於10倍管段內徑，出口端長度不小於（yú）5倍管段內徑。若安裝空間不能滿足上述要求，可（kě）在阻流設備（bèi）與煤油流量計之間安裝整流器。另外，變送器電源線需采用金屬屏蔽線，且接地良（liáng）好可靠。
3故（gù）障分（fèn）析與維護處理
天（tiān）然氣正常流動，煤油流量計不計數。故障分析：電源（yuán）線、功（gōng）能選擇開關和信號線有無斷路或接觸不良；顯示（shì）儀內部印製電路板、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壁，有無異物卡住，軸和軸承有無雜物卡住或斷裂。維護處理：用（yòng）歐姆表排查故障點；印製電路板故障檢（jiǎn）查采用替換“備用板”法，換下故障板再作細致檢（jiǎn）查；檢查線圈有無斷線和焊點脫落；去除異物，清洗或更換損壞零件，複原後氣吹或手拔動葉輪，應無摩（mó）擦聲，更（gèng）換（huàn）軸承等零件後應重（chóng）新校驗，求得新（xīn）的儀（yí）表係數。
未作減（jiǎn）量操作，流（liú）量顯示逐漸下（xià）降。故障分析：煤油流量（liàng）計前（qián）的（de）過濾器是否堵塞；流量傳感（gǎn）器管段上的閥門開度自動減（jiǎn）少；傳（chuán）感器葉輪受雜物阻（zǔ）礙或軸承間隙進入異物，阻力增加而減（jiǎn）緩轉速。操作維護：清洗（xǐ）過濾器；調節流量計上遊閥門，判斷有無故障，確（què）認後再（zài）修理或更換；卸下（xià）傳感器清除雜物，必要時重新校驗。
天（tiān）然氣不流動，流量顯示不為零。故（gù）障分析：傳（chuán）輸信號線路（lù）屏蔽不良（liáng），外界信號幹擾；管道外部振動，葉輪隨之抖（dǒu）動，產生誤信號；截止閥（fá）關閉不嚴（yán）發生內（nèi）漏；顯示儀線路板之間或電（diàn）子（zǐ）元件損壞產生幹擾。操作維（wéi）護：檢查動力（lì）電纜與（yǔ）信號電纜是否分開鋪設，顯示儀端（duān）子（zǐ）接地是否良好；加（jiā）固管道，安裝防（fáng）止振動的（de）設備；檢修或更換截（jié）止閥；檢查顯示儀電路，判斷幹擾源，查出故障點。
4應用案例
某輸氣站場采用煤油流量計（圖3）進行計量後向城市門站供氣，公稱通徑為80mm，*大（dà）工作壓力（lì）為10.2MPa，*大流（liú）量為8000m3/s。該站場投產時正（zhèng）值冬季，進站壓力（lì）為7.8MPa，出站壓力為4.0MPa，煤油流量計安裝正確，調壓裝置未安裝防冰堵的加熱（rè）設備。投產初期，管道存有較多遊離水（shuǐ），環境溫度為－5℃，日（rì）輸氣量約為2×104m3，采用間歇性供氣。當開啟出站閥門時，煤油流量計正常運行約30min後站控室（shì）流（liú）量計算機報警，瞬時流量和累計流量（liàng）快速下降並變為0，門站煤油流量計正常計數。
通過逐項排查，發現流（liú）量計前麵的過濾器和流量計後的調壓裝置存在一定程（chéng）度的冰堵（dǔ）（圖（tú）4）。采取管道排汙、輔助（zhù）加熱、清洗過（guò）濾器及調低流量計入口壓力至4.0MPa等措施，改善了天然氣（qì）的節流效應（yīng），使煤油流量計能夠正常運行。經與下遊（yóu）門站煤油流（liú）量計比對，輸差控製在（zài）有效範圍。
5注（zhù）意事項
（1）煤油流量計投用前，通（tōng）過（guò）流量計（jì）算機的控（kòng）製麵板完成儀表係數的（de）重新設定。
（2）煤（méi）油流（liú）量計投運（yùn）時，其前後壓差不能過大（dà），氣體流速（sù）不能過快，應緩慢地（dì）手動開啟入口閥門，待管道完全充滿（mǎn）天然氣且壓力平（píng）衡後手動開啟出口閥門，以（yǐ）防止發（fā）生冰堵和瞬間氣流衝擊而損壞渦輪。
（3）定（dìng）期對煤油流量計進行清洗、檢查和複校，定期注入潤（rùn）滑（huá）油，以維持葉輪良好運行；關注流量計算機的流量顯示狀況，評估流（liú）量情況，有異常時立即檢查（chá）。
（4）保持管路暢通。可以依據過濾器入口、出口處的差壓變送器的差壓值來判斷過濾器是否被堵塞。煤油流量計運轉失常時應清洗管路，將流量計的渦輪拆除後用輕質高標號汽油徹底清洗（xǐ）後重新安裝。
隨著西（xī）氣東輸、川氣東送等長距離、大口徑、高壓力的輸氣管道的建（jiàn）成投產以及**天然氣輸配網絡的逐（zhú）漸形成，管道運營商對天然氣（qì）貿易計量的科（kē）學（xué）性、可（kě）靠性、公正性提出了（le）更高的（de）要求。依賴電（diàn）子技術、互聯網和計算機技術的迅猛（měng）發展，天然氣計量方式（shì）亦向自動化、智能（néng）化、遠程化方向發（fā）展，目前煤油（yóu）流量計已經（jīng）實現了實時、在線、遠程控製，並逐步向煤油流量計、變送器、SCADA係統（tǒng）、色（sè）譜分析儀（yí）等組成（chéng）的智能計量係統方向發展。
由於煤油流量計靈敏度高、重複性好（hǎo）、量程比寬（kuān）、結構（gòu）緊湊，因此廣泛應用於工業貿易計量。在設（shè）計標準方麵，歐洲PrEN12261是目前氣體煤油流量計*全麵、*具針對性的標準規範，在計量性能、材料要（yào）求、輸出、標記、文件資料等方麵對氣體煤油流（liú）量計提出了具（jù）體要求（qiú）；其（qí）他（tā）設計標準還包括美國（guó）AGANo7[、國際標準化組織（zhī）ISO9951：1993、國際法製計量組織OIMLR137-1、日本JISZ8765-1980等。國內主要采用GB/T18940－2003進行煤油流量計的設計。
1煤油流量計的測量原理
煤油流量計是一種速（sù）度式流量儀表，測量本體是渦輪（lún）流量傳（chuán）感器，主要由葉輪和（hé）磁電感應線圈組成，葉輪軸心（xīn）與管（guǎn）道中心相同，可以自由轉動，其葉片與（yǔ）氣體流動（dòng）方向成一定角度。在流體衝擊下，渦輪（lún）沿管道軸向（xiàng）旋轉，其旋轉速率（lǜ）隨流量（liàng）變化而不同（tóng），流速越高，動能越大，渦輪（lún）的轉速也越高。渦輪的轉速經（jīng）磁電感應轉（zhuǎn）換（huàn）器轉換為相應頻率的電脈衝，通過顯示儀表進行積算和顯示（圖1）。
煤油流量計通過不同的計算方法，可分別（bié）顯示累計流量和瞬時流量。當渦（wō）輪葉片切割殼體內永久（jiǔ）磁鋼產生的磁力線時，將引起傳感線圈磁通的變化（huà），磁通周期變化信（xìn）號經前置放大器（qì）放大（dà）、整形，產生與（yǔ）流速成正比的脈衝信號，脈衝信號經流量積算（suàn）電路換算後顯示累積流（liú）量（liàng）值，同時經頻率電流轉換電路（lù）轉換成模擬電流（liú）量，進而顯示瞬時流量值（圖2）。
2煤油（yóu）流量計的應用
2.1起始流量
渦輪葉片克（kè）服摩擦力做功，當氣體（tǐ）流量（liàng）較小時，葉片未啟動旋轉，導致煤油流量計存在計量盲區（qū）。當（dāng）壓（yā）力、溫度，密度等氣體參數發生改變時，煤油流（liú）量計（jì）的起始流量也會發生相應變化。被測天然氣的靜壓增大時，所測流量範圍也相應（yīng）增大，同時天然氣的密度會引起不同的壓損。氣體煤油流量計適合流量幅度較大的場合，但當氣量過（guò）小（xiǎo）時，煤油流量計不能克服摩擦力矩轉動。氣量大於（yú）一定值後，流量與轉速呈（chéng）線（xiàn）性關係；受葉輪（lún）強度、氣（qì）流壓損、軸承壽（shòu）命等條件的限製，氣（qì）流量也不宜過大（dà）。大多（duō）數煤油流量計在大（dà）氣壓下的測量範圍是1:10～1:30，準確度可達到±0.5%～±1.0%。
2.2安裝（zhuāng）要求（qiú）
煤油流量計對管輸天然氣的流態非常敏（mǐn）感，而流量計入（rù）口前端的阻（zǔ）流設備（分離除塵、管（guǎn）道彎頭、旋風分（fèn）離器和過濾器等）可能使流態改變而影響轉子的旋轉。為此，一般推薦在煤油流量計入口和出口端各加（jiā）接一直管（guǎn）段，其入（rù）口端長（zhǎng）度（dù）不小於10倍管段內徑，出口端長度不小於（yú）5倍管段內徑。若安裝空間不能滿足上述要求，可（kě）在阻流設備（bèi）與煤油流量計之間安裝整流器。另外，變送器電源線需采用金屬屏蔽線，且接地良（liáng）好可靠。
3故（gù）障分（fèn）析與維護處理
天（tiān）然氣正常流動，煤油流量計不計數。故障分析：電源（yuán）線、功（gōng）能選擇開關和信號線有無斷路或接觸不良；顯示（shì）儀內部印製電路板、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壁，有無異物卡住，軸和軸承有無雜物卡住或斷裂。維護處理：用（yòng）歐姆表排查故障點；印製電路板故障檢（jiǎn）查采用替換“備用板”法，換下故障板再作細致檢（jiǎn）查；檢查線圈有無斷線和焊點脫落；去除異物，清洗或更換損壞零件，複原後氣吹或手拔動葉輪，應無摩（mó）擦聲，更（gèng）換（huàn）軸承等零件後應重（chóng）新校驗，求得新（xīn）的儀（yí）表係數。
未作減（jiǎn）量操作，流（liú）量顯示逐漸下（xià）降。故障分析：煤油流量（liàng）計前（qián）的（de）過濾器是否堵塞；流量傳感（gǎn）器管段上的閥門開度自動減（jiǎn）少；傳（chuán）感器葉輪受雜物阻（zǔ）礙或軸承間隙進入異物，阻力增加而減（jiǎn）緩轉速。操作維護：清洗（xǐ）過濾器；調節流量計上遊閥門，判斷有無故障，確（què）認後再（zài）修理或更換；卸下（xià）傳感器清除雜物，必要時重新校驗。
天（tiān）然氣不流動，流量顯示不為零。故（gù）障分析：傳（chuán）輸信號線路（lù）屏蔽不良（liáng），外界信號幹擾；管道外部振動，葉輪隨之抖（dǒu）動，產生誤信號；截止閥（fá）關閉不嚴（yán）發生內（nèi）漏；顯示儀線路板之間或電（diàn）子（zǐ）元件損壞產生幹擾。操作維（wéi）護：檢查動力（lì）電纜與（yǔ）信號電纜是否分開鋪設，顯示儀端（duān）子（zǐ）接地是否良好；加（jiā）固管道，安裝防（fáng）止振動的（de）設備；檢修或更換截（jié）止閥；檢查顯示儀電路，判斷幹擾源，查出故障點。
4應用案例
某輸氣站場采用煤油流量計（圖3）進行計量後向城市門站供氣，公稱通徑為80mm，*大（dà）工作壓力（lì）為10.2MPa，*大流（liú）量為8000m3/s。該站場投產時正（zhèng）值冬季，進站壓力（lì）為7.8MPa，出站壓力為4.0MPa，煤油流量計安裝正確，調壓裝置未安裝防冰堵的加熱（rè）設備。投產初期，管道存有較多遊離水（shuǐ），環境溫度為－5℃，日（rì）輸氣量約為2×104m3，采用間歇性供氣。當開啟出站閥門時，煤油流量計正常運行約30min後站控室（shì）流（liú）量計算機報警，瞬時流量和累計流量（liàng）快速下降並變為0，門站煤油流量計正常計數。
通過逐項排查，發現流（liú）量計前麵的過濾器和流量計後的調壓裝置存在一定程（chéng）度的冰堵（dǔ）（圖（tú）4）。采取管道排汙、輔助（zhù）加熱、清洗過（guò）濾器及調低流量計入口壓力至4.0MPa等措施，改善了天然氣（qì）的節流效應（yīng），使煤油流量計能夠正常運行。經與下遊（yóu）門站煤油流（liú）量計比對，輸差控製在（zài）有效範圍。
5注（zhù）意事項
（1）煤油流量計投用前，通（tōng）過（guò）流量計（jì）算機的控（kòng）製麵板完成儀表係數的（de）重新設定。
（2）煤（méi）油流（liú）量計投運（yùn）時，其前後壓差不能過大（dà），氣體流速（sù）不能過快，應緩慢地（dì）手動開啟入口閥門，待管道完全充滿（mǎn）天然氣且壓力平（píng）衡後手動開啟出口閥門，以（yǐ）防止發（fā）生冰堵和瞬間氣流衝擊而損壞渦輪。
（3）定（dìng）期對煤油流量計進行清洗、檢查和複校，定期注入潤（rùn）滑（huá）油，以維持葉輪良好運行；關注流量計算機的流量顯示狀況，評估流（liú）量情況，有異常時立即檢查（chá）。
（4）保持管路暢通。可以依據過濾器入口、出口處的差壓變送器的差壓值來判斷過濾器是否被堵塞。煤油流量計運轉失常時應清洗管路，將流量計的渦輪拆除後用輕質高標號汽油徹底清洗（xǐ）後重新安裝。