天然氣流量計量的誤差分析_防止措施
1故障產(chǎn)生及分析
1.1站場介紹
在這個計量分輸站里使用的是德國RMG公司生產(chǎn)的TRZ－03－LDN80G400ANSI600型天然氣流量計，現(xiàn)場工藝流程如圖1。
1.2天然氣流量計的工作原理
流量計表體內(nèi)部設(shè)置測量系統(tǒng)。測量元件上游安裝整流器，能夠充分消除氣體不規(guī)則流動引起的擾動和漩渦，使氣體平穩(wěn)通過測量元件。氣體通過流量計，在流體作用下，葉輪在氣體作用下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動，通過渦輪桿和磁耦合系統(tǒng)傳至表頭，葉輪旋轉(zhuǎn)經(jīng)
過齒輪機構(gòu)被減速，減速比通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)齒輪進行調(diào)整，用機械計數(shù)器顯示出工況條件下的體積流量，同時，輸出相應(yīng)的低脈沖信號。天然氣流量計裝有一個凸?fàn)钶o助葉輪，與渦輪系統(tǒng)共軸，與主葉輪同步工作。主葉輪和輔助葉輪分別裝有感應(yīng)式高頻脈沖信號發(fā)生器HF3和HF2，能輸出高頻脈沖信號給流量計算機(如圖2所示)。
1.3故障的發(fā)生
故障是這樣發(fā)現(xiàn)的，根據(jù)生產(chǎn)單位貿(mào)易交接計量內(nèi)部管理規(guī)定每個月要對下游做一個氣量統(tǒng)計和輸差分析，2009年2、3兩個月里，根據(jù)下游匯報的氣量統(tǒng)計表計算出輸差都在－5%，根據(jù)計量管理規(guī)定要求輸差不得超過±3%，由此判斷此天然氣流量計有問題，將流量計拆卸下來后，通過外觀檢查并沒有發(fā)現(xiàn)里面的零部件出現(xiàn)什么故障，葉輪、軸承等精密設(shè)備沒有發(fā)現(xiàn)粉碎和破損現(xiàn)象，但是經(jīng)過標(biāo)定，發(fā)現(xiàn)流量計確實誤差很大。標(biāo)定數(shù)據(jù)如表1、表2所示。
1.4故障原因的分析
經(jīng)過分析主要由以下三個方面導(dǎo)致天然氣流量計誤差。
(1)工藝流程操作的不合理
根據(jù)圖1可以看到流量計前后有兩個閥門，做生產(chǎn)工藝流程切換時主要就是這兩個閥門的開關(guān)操作，在工藝上這兩閥門都是球閥，一般閥門2這個位置安裝的是電動球閥，閥門1位置安裝的是手動球閥，操作員在做流程操作時對閥門1和閥門2的開閥速度控制不好導(dǎo)致了天然氣流量計瞬間產(chǎn)生高流速致使內(nèi)部葉輪打碎或其他零部件故障，致使流量計不能正常工作。
(2)下游用戶用氣量不穩(wěn)
有的時候在正常向下游供氣，并且用氣量不大時，而且與下游門站距離很近的情況下，若下游用戶突然瞬間加大用氣量必然導(dǎo)致流量計后到下游門站這段管道壓力瞬間降低產(chǎn)生很大壓差，這時根據(jù)流體力學(xué)原理大量的天然氣會向下游補充，致使天然氣流量計會瞬間增加轉(zhuǎn)速而且這個轉(zhuǎn)速超出它的額定工作轉(zhuǎn)速，這樣就會使某個零部件故障，這種由于下游用氣量不穩(wěn)定，產(chǎn)生突發(fā)性壓差也會導(dǎo)致天然氣流量計故障。
(3)氣質(zhì)的影響
此計量分輸站是一個陜京線過路分輸計量中間站，除了滿足下游用戶供氣外，夏季通過干線管道正輸向儲氣庫注氣，冬季反輸從儲氣庫采氣，但是冬季從儲氣庫采氣氣質(zhì)較差，天然氣里面夾雜著雜質(zhì)，雖然工藝設(shè)計在流量計前加了分離器但是有時還是不能完全將天然氣進化干凈，這些氣體中的雜質(zhì)顆粒就會頻繁擊打葉輪等零部件，時間長了就會造成部分零部件損壞或位置偏移，導(dǎo)致計量不準(zhǔn)確。
2解決辦法
2.1更換流量計內(nèi)部損壞部件后重新檢定經(jīng)過對流量計內(nèi)部更換磁耦合器和齒輪后標(biāo)定結(jié)果如表3、表4所示。
2.2預(yù)防措施
(1)工藝流程操作的調(diào)整
操作員在做流程操作時，先確認閥門2是否關(guān)閉，如果沒有關(guān)閉要先關(guān)閉閥門2，然后緩慢用手動開啟閥門1開啟時間大約5min，尤其是剛開啟時越緩慢越好，開閥過快使管線內(nèi)形成速度極快的渦流沖擊渦輪系統(tǒng)，整流器不能在很短的時間內(nèi)調(diào)整急速狀態(tài)中的氣體流態(tài)，葉輪被極不規(guī)則的氣流沖擊造成損壞，同時軸承也因此微變，渦輪系統(tǒng)原有的動平衡被
破壞。讓氣體通過天然氣流量計速度不要超過25m/s，zui大過負荷不超過30s，zui大流量不超過1.2qmax，讓閥門1和閥門2之間的管段緩慢沖壓。
上游壓力與閥門1和閥門2之間的管段沖壓完成后，緩慢用手動開啟閥門2，開啟閥門2所用時間根據(jù)下游需要沖壓管線的長度1km內(nèi)4min為好，超過1km在4～8min內(nèi)調(diào)整。尤其是剛開啟時越緩慢越好，避免瞬間產(chǎn)生高流速致使渦輪內(nèi)部葉輪損壞。閥門2決不能使用電動方式，除非需要緊急關(guān)斷才使用
電動方式。
(2)下游用戶用氣量的穩(wěn)定
下游非正常用氣也是導(dǎo)致渦輪損壞原因之一。如果下游用戶的場站和我們的場站非常近，影響因素更大。所以我們與下游用戶簽定穩(wěn)定供氣和用氣協(xié)議。
其中對下游用戶的操作提出要求，如果下游場站出現(xiàn)緊急關(guān)斷情況，啟輸?shù)牟僮鞑襟E參考我方新編的操作規(guī)程，避免管道內(nèi)流速的突然增加。如果下游是大的用氣單位，其啟輸?shù)牟僮鞑襟E也要參考我方編制的操作流程。這樣可以根本上解決下游用氣突然增加出現(xiàn)的瞬間大流量可能對天然氣流量計造成的損壞。
(3)增加過濾效果
在流量計前加了過濾器并提高過濾器的濾芯技術(shù)指標(biāo)，使天然氣進化的更干凈，避免氣體中的雜質(zhì)顆粒打擊葉輪時造成的損壞。
經(jīng)過半年的觀察，與下游氣量對比天然氣流量計工作正常，目前在天然氣流量計的工藝流程的設(shè)計里都取消了對天然氣流量計的旁通流程設(shè)計，筆者認為這種設(shè)計不應(yīng)該取消，應(yīng)該增加天然氣流量計自診斷功能這樣可以隨時判斷天然氣流量計工作是否正常。天然氣流量計的日常維護工作每30天注油一次，在氣質(zhì)較差的情況下增加注油次數(shù)，以保證軸承充分潤滑，渦輪系統(tǒng)動平衡保持***佳狀態(tài)。