气体涡轮流量计计量误差分析及解决办法.docx

气体涡轮流量计计量误差分析及解决办法( 中国石油管道公司 秦皇岛输油气分公司，河北 秦皇岛 066000)许立伟，孙大明，习悦摘 要 阐述涡轮流量计基本工作原理及其特点，着重分析生产运行实际过程中不正确的工艺流程操作和工艺流程设计的不合理，最终导致涡轮流量计测量部件损坏，产生测量误差，经过调整涡轮流量计测量部件磁耦合器和齿轮，通 过多次标定证实此方法可使涡轮流量计测量误差降低达到正常误差范围内。关键词 气体涡轮流量计; 磁耦合器; 齿轮; 测量误差目前中国 燃气已进入天然气时代， 同 时 在 这 些天然气管道上 的天然气计量方面 使用了大量的气体 涡轮流量计， 气 体涡轮流量计具有准确度高、重 复 性好、量程比宽、体积小、结构 简 单、脉 冲 量 输 出、 便于和流量 计 算 机 配 套、安 装 维 修 方 便、使 用 寿 命 长等优点，特别 适 用 于 贸 易计量及对气体流量进行 量值传递。但是 由 于 生 产 运行人员的不正确工艺流 程及设备操 作 和 工 艺 流 程设计的不合理， 导 致 了 涡 轮流量计测 量 部 件 损 坏， 产 生 测 量 误 差。陕 京 线 某 计量分输站 一 台 DN80 气体涡轮流量计就出现了一 次这样的情况。调整，用机械计数器显示出工况条件下的 体 积 流 量，同时，输出相应的低脉冲信号。涡轮流量计装有一个 凸状辅 助 叶 轮， 与涡轮系统共轴， 与 主 叶 轮 同 步 工 作。主叶轮和辅助叶轮分别装有感应式高频脉冲信号 发生器 HF3 和 HF2，能输出高频脉冲信号给流量计算 机 ( 如图 2 所示) 。1故障产生及分析1. 1站场介绍在这个计量分输站里使用的是德国 MG 公司 生 产的 TZ 03 L DN80 G400 ANSI600 型气体涡轮流 量计，现场工艺流程如图 1。图 2 涡轮流量计剖面图1. 3故障的发生故 障是这样发现的 ， 根 据生产单位贸易交接计 图 1 现场工艺流程图量 内部管理规定每个月要对下游做一个气 量 统 计 和输 差 分 析 ，2009 年 2 、3 两 个 月 里 ， 根 据 下 游 汇 报 的 气 量 统 计 表计算出输差都在 5 % ， 根 据 计 量 管 理 规 定 要 求 输 差 不 得 超 过 3 % ， 由 此 判 断 此 涡 轮 流 量 计 有 问 题 ， 将流量计拆卸下来后 ， 通 过 外 观 检 查 并 没 有 发 现里面的零部件出现什么故障 ， 叶 轮 、 轴 承等精密设备没有发现粉碎和破损现象 ， 但 是 经 过 标 定 ， 发现流量计确实误差很大 。标 定 数 据 如 表1 、表 2 所 示 。1. 2气体涡轮流量计的工作原理流量计表体内部设置测量系统。测量元件上游安 装整流器，能够充分消除气体不规则流动引起的扰动 和漩涡， 使气体平稳通过测量元件。气 体 通 过 流 量 计，在流 体 作 用 下， 叶轮在气体作用下产 生 旋 转 运 动，通过涡轮杆和磁耦合系统传至表头，叶轮旋转经 过齿轮机构被减速，减速比通过适当的调节齿轮进行收稿日期 2011 02 16工业计量 2011 年增刊 1133计量装置及应用MEASUEMENT EQUIPMENT AND APPLICATION样就会使某个零部件故障，这种由于下游用气量不稳定，产生突发性压差也会导致涡轮流量计故障。表 1 DN80 流量计第 1 次直接标定数据表标准值被校表示值误差流量点( 3)气质的影响V0 = ( V1 V2 ) / m3 = ( V0 Vn ) / Vn流量 qn /m3 h 1体积Vn时间tVV12此计量 分输站是一个陕京线过路分 输 计 量 中 间站，除了满足下游用户供气外，夏季通过干线管道正 输向储气库注气，冬季反输从储气库采气，但是冬季 从储气库采气气质较差，天然气里面夹杂着杂质，虽然工艺设计在流量计前加了分离器但是有时还是不能完全将天然气进化干净，这些气体中的杂质颗粒就会 频繁击打叶轮等零部件，时间长了就会造成部分零部件损坏或位置偏移，导致计量不准确。12. 925712. 925750. 119850. 119895. 135695. 1356200. 7573462. 94464. 19175. 53175. 37257. 59146. 971. 66221. 66672. 44382. 44156. 80723. 8839137. 30 138. 800139. 00 140. 500143. 50 146. 000146. 50 149. 000151. 00 158. 000159. 00 163. 0001. 5001. 5002. 5002. 5007. 0004. 00013. 000 9. 76% 10. 00%2. 30%2. 39%2. 83%2. 99%2. 99%123226. 34 12. 6221 167. 00 180. 000422. 1解决办法更换流量计内部损坏部件后重新检定经过对流量计内部更换磁耦合器和齿轮后标定结200. 757387. 18 4. 8617 182. 00 187. 0005. 0002. 85%表 2DN80 流量计第 2 次直接标定数据表标准值被校表示值误差果如表 3、表 4 所示。表 3 DN80 流量计更换磁耦合器 数据仪表重新标定结果表流量点V0 = ( V1 V2 ) / m3 = ( V0 Vn ) / Vn流量 qn /m3 h 1时间t体积VnVV1213. 365013. 365065. 767765. 767795. 933695. 9336321. 1377117. 90120. 3153. 3453. 3472. 9372. 9365. 750. 43770. 44670. 97450. 97451. 94351. 94355. 8652188. 80 189. 200189. 30 189. 700190. 00 191. 00191. 40 192. 400193. 60 195. 600196. 10 198. 100200. 70 206. 7000. 4000. 4001. 0001. 0002. 0002. 0006. 000 8. 61% 10. 44%2. 62%2. 62%2. 91%2. 91%2. 30%标准值被校表示值误差1流量点V0 = ( V1 V2 ) / m3 = ( V0 Vn ) / Vn流量 qn /m3 h 1体积Vn时间tV1V2212. 3544292. 381. 0034438. 80 439. 8001. 000 0. 34%112. 3544295. 091. 0127439. 90 440. 9001. 000 1. 25%349. 3881213. 402. 9276441. 90 444. 9003. 0002. 47%249. 3881212. 622. 9169445. 50 448. 5003. 0002. 85%4321. 137765. 725. 8625209. 40 215. 4006. 0002. 34%98. 363898. 3638247. 5154142. 03141. 90113. 503. 88073. 87727. 8036450. 30 454. 300455. 00 459. 000463. 00 471. 0004. 0004. 0008. 0003. 07%3. 17%2. 52%31. 4故障原因的分析经过分 析主要由以下三个方面导致涡 轮 流 量 计4 247. 5154 113. 53 7. 8057 472. 50 480. 500 8. 000 2. 49% 误差。( 1)工艺流程操作的不合理表 4 DN80 流量计更换齿轮后标定结果表根据图 1 可以看到流量计前后有两个阀门，做生产工艺流程切换时主要就是这两个阀门 的 开 关 操 作， 在工艺上这两阀门都是球阀，一般阀门 2 这个位置安 装的是电动球阀，阀门 1 位置安装的是手动球阀，操作员在做流程操作时对阀门 1 和阀门 2 的开阀速度控制不好导致了涡轮流量计瞬间产生高流速致使内部叶轮 打碎或其他零部件故障，致使流量计不能正常工作。( 2) 下游用户用气量不稳 有的时候在正常向下游供气，并且用气量不大时，而且与下游门站距离很近的情况下，若下游用户突然 瞬间加大用气量必然导致流量计后到下游门站这段管 道压力瞬间降低产生很大压差，这时根据流体力学原理大量的天然气会向下游补充，致使涡轮流量计会瞬间增加转速而且这个转速超出它的额定工作转速，这134标准值被校表示值误差流量点V0 = ( V1 V2 ) / m31. 200 = ( V0 Vn ) / Vn流量 qn /m3 h 1时间t体积VnV1V213. 0031332. 871. 2023545. 40 544. 200 0. 19%150. 585650. 5856126. 1702126. 1702252. 5221252. 5221140. 78141. 09169. 97169. 901. 97821. 98255. 95705. 9545541. 00 539. 000543. 30 541. 300530. 00 524. 000537. 00 531. 0002. 0002. 0006. 0006. 00015. 00015. 0001. 10%0. 88%0. 72%0. 76%0. 51%0. 32%23212. 75 14. 9234 502. 00 487. 000213. 15 14. 9514 519. 00 504. 0004( 下转第 152 页)Industrial Measurement 2011 Supplementary Issue 1计量装置及应用MEASUEMENT EQUIPMENT AND APPLICATION皮键 ( T 键也叫清零键) 。 放上器皿， 读取数值并记录， 手 按 去 皮 键 清 零，使天平重新显示为零。 在器皿内加入样品至显示所需要重量时为止， 记录读数，如有打印机可按打印键完成。 将器皿和样品一起拿出。 按去皮键清零，以备再用。精度低的会使称量产生误差。我们选择电子天平，首先从电子天平的绝对精度 ( 分度值 ) 来 考 虑 是 否 符合称量的精度要求， 如 选0. 1mg 精度的天平或是 0. 01mg 精 度 的 天 平，切 忌 不 要笼统地说要万分之一或十万分之一的电子天平，因 为很多厂家是用相对精度来衡量天平的，否则买来的 天平，无法满足用户的需要。然后从称量方面选择天 平，一般看最大称量是否满足量程的需要。通常取最 大载荷加少许保险系数即可，也就是常用载荷再放宽 一些即可，不是越大越好。( 2) 电子天平的使用方法 电子天平的操作方法比较简单方便，基本上是键盘化，即在显示器旁的键盘完成， 主 要 有 以 下 几 个 步骤。 电子天平应处于水平状态。 接通电源并预热使天平处于备用状态。 打开天平 开 关， 使天平处于零位， 否 则 按 去( 3)电子天平的维护保养 要经常 保 持 天 平 室内的环境卫生， 更 要 保 持天平称 量 室 内 的 清 洁， 一旦物品洒落应及时清除 干净。 要经常 对 电 子 天 平进行自校或定期外校， 保 证其灵敏度处于最佳状态。 长期不使 用 时， 应暂时收藏为好。如 果 电 子 天平出现故障，应及时检修，不可带病工作。 操作天平不可过载使用，以免损坏天平。编辑: 冯淑红( 上接第 134 页)2. 2 预防措施( 1) 工艺流程操作的调整操作员 在 做 流 程 操 作 时， 先 确 认 阀 门 2 是 否 关 闭，如果没有关闭要先关闭阀门 2，然后缓慢用手动 开启阀门 1 开启时间大约 5min，尤其是刚开启时越缓 慢越好，开阀过快使管线内形成速度极快的涡流冲击 涡轮系统，整流器不能在很短的时间内调整急速状态 中的气体 流 态， 叶轮被极不规则的气流冲击造成损 坏，同时轴承也因此微变，涡轮系统原有的动平衡被 破坏。让气体通过涡轮流量 计速度不要超过 25m / s， 最大过负荷不超过 30s，最大流量不超过 1. 2qmax ，让 阀门 1 和阀门 2 之间的管段缓慢冲压。上游压力与阀门 1 和阀门 2 之间的管段冲压完成 后，缓慢用手动开启阀门 2，开启阀门 2 所用时间根 据下游需要冲压管线的长度 1km 内 4min 为 好，超 过1km 在 4 8min 内 调 整。尤其是刚开启时越缓慢越 好，避免瞬间产生高流速致使涡轮内部叶轮损坏。阀 门 2 决不能使用电动方式，除非需要紧急关断才使用 电动方式。( 2) 下游用户用气量的稳定 下游非正常用气也是导致涡轮损坏原因之一。如果下游用户的场站和我们的场站非常近，影响因素更大。所以我们与下游用户签定稳定供气和用 气 协 议。其中对下游用户的操作提出要求，如果下游场站出现 紧急关断情况，启输的操作步骤参考我方新编的操作 规程，避免管道内流速的突然增加。如果下 游 是 大 的 用气单位，其启输的操作步骤也要参考我方编制的操 作流程。这样可以根本上解决下游用气突然增加出现 的瞬间大流量可能对涡轮流量计造成的损坏。( 3) 增加过滤效果在流量计前加了过滤器并提高过滤器的滤