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    淺談渦輪流量計在天然氣流量計量中的應用

    文章來源:上海精督測控科技有限公司人氣:1201發表時間:2019-05-24

    摘要:天然氣流量的計量方式可以分為三種:質量計量、體積計量和能量計量?,F階段,國內天然氣流量的計量方法采用質量流量進行計算的已經非常少了,幾乎所有的天然氣貿易交接都采用的是體積量進行計算的。但是,伴隨著GB/T22723-2008《天然氣能量的測定》的頒布,能量計量將會得到更多的關注和推廣。渦輪流量計是目前天然氣流量計量中比較常見的計量儀表,渦輪流量計采用的就是體積計量的計量方式。本文對渦輪流量計的主要特點進行了論述,分析了渦輪流量計在天然氣流量計量中的應用,并針對渦輪流量計在實際應用中存在的問題,提出了相關建議、措施和思考,得出了相關的結論。

    關鍵字: 渦輪流量計 天然氣 流量 計量 應用

    一、論述渦輪流量計的主要特點

    渦輪流量計是一種流量測量儀表,通過流動流體的動力來驅使渦輪葉片旋轉,渦輪葉片的旋轉速度與體積流量近似成正比例關系。而且通過流量計的流體體積示值是以渦輪葉輪轉數為基準的。

    渦輪流量計的總體原理框圖如下圖1所示。


       渦輪流量計具有精度高、無零點漂移、高量程比、重復性好等優點。由于渦輪流量計采用的是高質量的軸承和獨特的導流片,大大增強了它的抗磨損性能,而且還能夠在惡劣的環境下進行測量,測量數據不失真。另外,渦輪流量計采用的是脈沖輸出信號,所以容易對信號進行數字化。同時,渦輪流量計采用了先進的超低功耗單片微機技術,使得整體的功能增強、功耗也降低了,從而使它的各項性能也更加優越了。渦輪流量計的葉輪具有防腐的效果,外部采用的也是全不銹鋼結構,本身具有較強的抗磁干擾和振動能力,大大增強了儀表的使用年限。渦輪流量計的維修也相當容易,而且其內部含有自整流的結構,小型輕巧,結構簡單,可以在很短的時間內將其組合完成。通過上述對渦輪流量計特點的介紹,我們知道,渦輪流量計的各項性能的比較優越,且功能較強大,所以,渦輪流量計的應用也相當的廣泛,例如,石油、天然氣、液化氣和低溫流體等。我國西氣東輸一線、二線和川氣東輸管線上也大量的使用渦輪流量計進行貿易計量,顯然,渦輪流量計已經成為了優良的天然氣流量計。

    二、渦輪流量計在天然氣流量計量中的應用

    隨著我國天然氣工程的蓬勃發展,渦輪流量計正廣泛的應用于天然氣貿易結算過程中。利用渦輪流量計計量天然氣流量之前,首先要安裝渦輪流量計,安裝渦輪流量計之前,要確認輸氣管線是清潔的,且沒有水、臟污等這些能夠對渦輪葉片和渦輪流量計機械部分造成損壞的雜質,如果被測天然氣中含有雜質,必須要添加過濾器,防止渦輪流量計損壞。渦輪流量計在安裝的時候應該要保持水平,盡量不要垂直安裝,如果天然氣管道中含有水,則渦輪流量計要傾斜擺放,保證天然氣能夠從流量計中出來。天然氣的傳輸方向要與渦輪流量計上標注的方向一致,不得反方向安裝。一般推薦在渦輪流量計的入口和出口端各加接一段直管,入口端長度要不小于10倍管段內徑,出口端長度不小于5倍管段內徑,或者可以在阻流設備與渦輪流量計之間安裝整流器。

    當天然氣進入流量計時,首先要經過氣體渦輪流量計內部特殊結構的前導流體并加速。在流體的作用下,渦輪葉片會與流體流向形成一定角度,這個時候渦輪就會產生轉動力矩,這個轉動力矩需要克服阻力力矩和摩擦力矩之后才能帶動渦輪開始轉動。當轉動力矩、阻力力矩和摩擦力矩達到平衡時,渦輪的轉速就會恒定。而且渦輪轉動速度與流量成線性關系。葉輪的轉速經一副齒輪減速,同時由一個密封的磁性耦合器件將轉動的趨勢傳到儀表外部的機械式計數器。利用電磁感應原理,通過旋轉的渦輪葉片頂端導磁體周期性地改變磁阻,從而在線圈兩端感應出與流體體積流量成正比的脈沖信號,測出脈沖信號的頻率便得到流量的大小。渦輪流量計要與流量計算機配套使用,流量計算機中含有溫度、脈沖、壓力檢測通道,并配有各種通訊接口。

    三、渦輪流量計在實際應用中存在的問題及相關建議

      由于各種因素的影響,渦輪流量計在實際應用的過程中還是存在一些問題的。常見的問題有:無信號、運轉速度忽慢忽快、渦輪流量計不計數、負偏差增加(準確度降低)以及設計流量與實際流量不匹配等等。針對上述問題可以提出如下建議:

    (1)、對于無信號的情況,要先檢查電源,檢查電源沒問題后再對渦輪流量計本身進行檢查,并判斷是一次儀表還是二次儀表的故障,如果二次儀表沒有問題,則檢查信號線是否正確連接,如果仍然無信號輸出,也有可能是流體的流速太慢或者傳感器出現了問題,導致檢測不到信號。


    (2)、對于運轉速度忽慢忽快的情況,首先可以通過調整儀表系數來控制速度,如果儀表系數變化較大,也可以檢查插入桿深度是否恰當,大多數情況下,是由于葉輪無法運轉,流量計內部含有污物,可以使用鹽酸來清洗污物

    (3)、對于渦輪流量計不計數的情況,可能是由于電源或者開關接觸不良導致的,所以要對渦輪流量計內部的器件進行檢查,檢查各個部件是否出現故障,如果出現了故障,要及時修理或更換零件。

    (4)、作為速度式流量計,隨著運行時間的增加(通常在運行兩年后),內部軸承會逐漸磨損,容易造成葉輪轉速變慢(與正常相比),計量負偏差增大,從而引起計量偏少的現象,對大流量的計量影響尤為突出。建議改善方式:與生產廠家及代理商積極溝通,進行有針對性的維護或者干脆定期更換軸承。

    (5)、考慮到,在具體生產中,常常會遇到設計流量與實際流量不匹配的問題:要么設計流量過大,起步流量高,投產后造成小流量時不能正常計量甚至不計量(俗稱“大馬拉小車”);要么設計流量過小而造成過載運行甚至流量計損壞(俗稱“小馬拉打車”)。避免上述問題的發生,需要在儀表選型前,充分掌握下游用氣單位及用氣設備的負荷情況,考慮到相關的影響因素;同時,運行中隨著用氣情況的變化對計量表也要作相應調整。這些也是對輸差控制的一項重要手段。


    四、結束語

        作為貿易計量儀表,利用渦輪流量計進行天然氣流量計量,在我國天然氣流量計量中的應用已相當的廣泛。因此,需要進行規范化管理:建立相應運行檔案,定期對渦輪流量計進行維護保養,按時查看其安全性和運行狀態,嚴格按照使用說明書進行操作,執行法定周期檢定制度,確保渦輪流量計安全正常運行。

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