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液氧流量計的應用與故障分析
發(fā)布時間:2020-11-24 01:58:34??點擊次數(shù):1522次
摘要:基于液氧流量計的測量原理,探討了其起始流量和安裝方法。在適當?shù)钠鹗剂髁肯拢髁颗c轉速呈線性關系;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,可在阻流設備與流量計之間安裝整流器,避免因氣體流態(tài)改變影響流量計轉子的轉動。分析了液氧流量計在運行過程中的常見故障:天然氣正常流動,流量計不計數(shù);未作減量操作,流量顯示逐漸下降;天然氣不流動,流量顯示不為零。針對以上故障,分別給出了相應的操作維護方法。結合應用實例,提出了液氧流量計在使用過程中的注意事項。
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**天然氣輸配網(wǎng)絡的逐漸形成,管道運營商對天然氣貿(mào)易計量的科學性、可靠性、公正性提出了更高的要求。依賴電子技術、互聯(lián)網(wǎng)和計算機技術的迅猛發(fā)展,天然氣計量方式亦向自動化、智能化、遠程化方向發(fā)展,目前液氧流量計已經(jīng)實現(xiàn)了實時、在線、遠程控制,并逐步向渦輪流量計、變送器、SCADA系統(tǒng)、色譜分析儀等組成的智能計量系統(tǒng)方向發(fā)展。
由于渦輪流量計靈敏度高、重復性好、量程比寬、結構緊湊,因此廣泛應用于工業(yè)貿(mào)易計量。在設計標準方面,歐洲PrEN12261是目前氣體渦輪流量計*全面、*具針對性的標準規(guī)范,在計量性能、材料要求、輸出、標記、文件資料等方面對氣體渦輪流量計提出了具體要求;其他設計標準還包括美國AGANo7[、國際標準化組織ISO9951:1993、國際法制計量組織OIMLR137-1、日本JISZ8765-1980等。國內主要采用GB/T18940-2003進行渦輪流量計的設計。
1渦輪流量計的測量原理
渦輪流量計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線圈組成,葉輪軸心與管道中心相同,可以自由轉動,其葉片與氣體流動方向成一定角度。在流體沖擊下,渦輪沿管道軸向旋轉,其旋轉速率隨流量變化而不同,流速越高,動能越大,渦輪的轉速也越高。渦輪的轉速經(jīng)磁電感應轉換器轉換為相應頻率的電脈沖,通過顯示儀表進行積算和顯示(圖1)。
渦輪流量計通過不同的計算方法,可分別顯示累計流量和瞬時流量。當渦輪葉片切割殼體內永久磁鋼產(chǎn)生的磁力線時,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顯示累積流量值,同時經(jīng)頻率電流轉換電路轉換成模擬電流量,進而顯示瞬時流量值(圖2)。
2渦輪流量計的應用
2.1起始流量
渦輪葉片克服摩擦力做功,當氣體流量較小時,葉片未啟動旋轉,導致渦輪流量計存在計量盲區(qū)。當壓力、溫度,密度等氣體參數(shù)發(fā)生改變時,渦輪流量計的起始流量也會發(fā)生相應變化。被測天然氣的靜壓增大時,所測流量范圍也相應增大,同時天然氣的密度會引起不同的壓損。氣體渦輪流量計適合流量幅度較大的場合,但當氣量過小時,渦輪流量計不能克服摩擦力矩轉動。氣量大于一定值后,流量與轉速呈線性關系;受葉輪強度、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)渦輪流量計在大氣壓下的測量范圍是1:10~1:30,準確度可達到±0.5%~±1.0%。
2.2安裝要求
渦輪流量計對管輸天然氣的流態(tài)非常敏感,而流量計入口前端的阻流設備(分離除塵、管道彎頭、旋風分離器和過濾器等)可能使流態(tài)改變而影響轉子的旋轉。為此,一般推薦在渦輪流量計入口和出口端各加接一直管段,其入口端長度不小于10倍管段內徑,出口端長度不小于5倍管段內徑。若安裝空間不能滿足上述要求,可在阻流設備與渦輪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,且接地良好可靠。
3故障分析與維護處理
天然氣正常流動,渦輪流量計不計數(shù)。故障分析:電源線、功能選擇開關和信號線有無斷路或接觸不良;顯示儀內部印制電路板、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:用歐姆表排查故障點;印制電路板故障檢查采用替換“備用板”法,換下故障板再作細致檢查;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,復原后氣吹或手拔動葉輪,應無摩擦聲,更換軸承等零件后應重新校驗,求得新的儀表系數(shù)。
未作減量操作,流量顯示逐漸下降。故障分析:渦輪流量計前的過濾器是否堵塞;流量傳感器管段上的閥門開度自動減少;傳感器葉輪受雜物阻礙或軸承間隙進入異物,阻力增加而減緩轉速。操作維護:清洗過濾器;調節(jié)流量計上游閥門,判斷有無故障,確認后再修理或更換;卸下傳感器清除雜物,必要時重新校驗。
天然氣不流動,流量顯示不為零。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,葉輪隨之抖動,產(chǎn)生誤信號;截止閥關閉不嚴發(fā)生內漏;顯示儀線路板之間或電子元件損壞產(chǎn)生干擾。操作維護:檢查動力電纜與信號電纜是否分開鋪設,顯示儀端子接地是否良好;加固管道,安裝防止振動的設備;檢修或更換截止閥;檢查顯示儀電路,判斷干擾源,查出故障點。
4應用案例
某輸氣站場采用渦輪流量計(圖3)進行計量后向城市門站供氣,公稱通徑為80mm,*大工作壓力為10.2MPa,*大流量為8000m3/s。該站場投產(chǎn)時正值冬季,進站壓力為7.8MPa,出站壓力為4.0MPa,渦輪流量計安裝正確,調壓裝置未安裝防冰堵的加熱設備。投產(chǎn)初期,管道存有較多游離水,環(huán)境溫度為-5℃,日輸氣量約為2×104m3,采用間歇性供氣。當開啟出站閥門時,渦輪流量計正常運行約30min后站控室流量計算機報警,瞬時流量和累計流量快速下降并變?yōu)?,門站渦輪流量計正常計數(shù)。
通過逐項排查,發(fā)現(xiàn)流量計前面的過濾器和流量計后的調壓裝置存在一定程度的冰堵(圖4)。采取管道排污、輔助加熱、清洗過濾器及調低流量計入口壓力至4.0MPa等措施,改善了天然氣的節(jié)流效應,使渦輪流量計能夠正常運行。經(jīng)與下游門站渦輪流量計比對,輸差控制在有效范圍。
5注意事項
(1)渦輪流量計投用前,通過流量計算機的控制面板完成儀表系數(shù)的重新設定。
(2)渦輪流量計投運時,其前后壓差不能過大,氣體流速不能過快,應緩慢地手動開啟入口閥門,待管道完全充滿天然氣且壓力平衡后手動開啟出口閥門,以防止發(fā)生冰堵和瞬間氣流沖擊而損壞渦輪。
(3)定期對渦輪流量計進行清洗、檢查和復校,定期注入潤滑油,以維持葉輪良好運行;關注流量計算機的流量顯示狀況,評估流量情況,有異常時立即檢查。
(4)保持管路暢通。可以依據(jù)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。液氧流量計運轉失常時應清洗管路,將流量計的渦輪拆除后用輕質高標號汽油徹底清洗后重新安裝。
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**天然氣輸配網(wǎng)絡的逐漸形成,管道運營商對天然氣貿(mào)易計量的科學性、可靠性、公正性提出了更高的要求。依賴電子技術、互聯(lián)網(wǎng)和計算機技術的迅猛發(fā)展,天然氣計量方式亦向自動化、智能化、遠程化方向發(fā)展,目前液氧流量計已經(jīng)實現(xiàn)了實時、在線、遠程控制,并逐步向渦輪流量計、變送器、SCADA系統(tǒng)、色譜分析儀等組成的智能計量系統(tǒng)方向發(fā)展。
由于渦輪流量計靈敏度高、重復性好、量程比寬、結構緊湊,因此廣泛應用于工業(yè)貿(mào)易計量。在設計標準方面,歐洲PrEN12261是目前氣體渦輪流量計*全面、*具針對性的標準規(guī)范,在計量性能、材料要求、輸出、標記、文件資料等方面對氣體渦輪流量計提出了具體要求;其他設計標準還包括美國AGANo7[、國際標準化組織ISO9951:1993、國際法制計量組織OIMLR137-1、日本JISZ8765-1980等。國內主要采用GB/T18940-2003進行渦輪流量計的設計。
1渦輪流量計的測量原理
渦輪流量計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線圈組成,葉輪軸心與管道中心相同,可以自由轉動,其葉片與氣體流動方向成一定角度。在流體沖擊下,渦輪沿管道軸向旋轉,其旋轉速率隨流量變化而不同,流速越高,動能越大,渦輪的轉速也越高。渦輪的轉速經(jīng)磁電感應轉換器轉換為相應頻率的電脈沖,通過顯示儀表進行積算和顯示(圖1)。
渦輪流量計通過不同的計算方法,可分別顯示累計流量和瞬時流量。當渦輪葉片切割殼體內永久磁鋼產(chǎn)生的磁力線時,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顯示累積流量值,同時經(jīng)頻率電流轉換電路轉換成模擬電流量,進而顯示瞬時流量值(圖2)。
2渦輪流量計的應用
2.1起始流量
渦輪葉片克服摩擦力做功,當氣體流量較小時,葉片未啟動旋轉,導致渦輪流量計存在計量盲區(qū)。當壓力、溫度,密度等氣體參數(shù)發(fā)生改變時,渦輪流量計的起始流量也會發(fā)生相應變化。被測天然氣的靜壓增大時,所測流量范圍也相應增大,同時天然氣的密度會引起不同的壓損。氣體渦輪流量計適合流量幅度較大的場合,但當氣量過小時,渦輪流量計不能克服摩擦力矩轉動。氣量大于一定值后,流量與轉速呈線性關系;受葉輪強度、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)渦輪流量計在大氣壓下的測量范圍是1:10~1:30,準確度可達到±0.5%~±1.0%。
2.2安裝要求
渦輪流量計對管輸天然氣的流態(tài)非常敏感,而流量計入口前端的阻流設備(分離除塵、管道彎頭、旋風分離器和過濾器等)可能使流態(tài)改變而影響轉子的旋轉。為此,一般推薦在渦輪流量計入口和出口端各加接一直管段,其入口端長度不小于10倍管段內徑,出口端長度不小于5倍管段內徑。若安裝空間不能滿足上述要求,可在阻流設備與渦輪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,且接地良好可靠。
3故障分析與維護處理
天然氣正常流動,渦輪流量計不計數(shù)。故障分析:電源線、功能選擇開關和信號線有無斷路或接觸不良;顯示儀內部印制電路板、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:用歐姆表排查故障點;印制電路板故障檢查采用替換“備用板”法,換下故障板再作細致檢查;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,復原后氣吹或手拔動葉輪,應無摩擦聲,更換軸承等零件后應重新校驗,求得新的儀表系數(shù)。
未作減量操作,流量顯示逐漸下降。故障分析:渦輪流量計前的過濾器是否堵塞;流量傳感器管段上的閥門開度自動減少;傳感器葉輪受雜物阻礙或軸承間隙進入異物,阻力增加而減緩轉速。操作維護:清洗過濾器;調節(jié)流量計上游閥門,判斷有無故障,確認后再修理或更換;卸下傳感器清除雜物,必要時重新校驗。
天然氣不流動,流量顯示不為零。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,葉輪隨之抖動,產(chǎn)生誤信號;截止閥關閉不嚴發(fā)生內漏;顯示儀線路板之間或電子元件損壞產(chǎn)生干擾。操作維護:檢查動力電纜與信號電纜是否分開鋪設,顯示儀端子接地是否良好;加固管道,安裝防止振動的設備;檢修或更換截止閥;檢查顯示儀電路,判斷干擾源,查出故障點。
4應用案例
某輸氣站場采用渦輪流量計(圖3)進行計量后向城市門站供氣,公稱通徑為80mm,*大工作壓力為10.2MPa,*大流量為8000m3/s。該站場投產(chǎn)時正值冬季,進站壓力為7.8MPa,出站壓力為4.0MPa,渦輪流量計安裝正確,調壓裝置未安裝防冰堵的加熱設備。投產(chǎn)初期,管道存有較多游離水,環(huán)境溫度為-5℃,日輸氣量約為2×104m3,采用間歇性供氣。當開啟出站閥門時,渦輪流量計正常運行約30min后站控室流量計算機報警,瞬時流量和累計流量快速下降并變?yōu)?,門站渦輪流量計正常計數(shù)。
通過逐項排查,發(fā)現(xiàn)流量計前面的過濾器和流量計后的調壓裝置存在一定程度的冰堵(圖4)。采取管道排污、輔助加熱、清洗過濾器及調低流量計入口壓力至4.0MPa等措施,改善了天然氣的節(jié)流效應,使渦輪流量計能夠正常運行。經(jīng)與下游門站渦輪流量計比對,輸差控制在有效范圍。
5注意事項
(1)渦輪流量計投用前,通過流量計算機的控制面板完成儀表系數(shù)的重新設定。
(2)渦輪流量計投運時,其前后壓差不能過大,氣體流速不能過快,應緩慢地手動開啟入口閥門,待管道完全充滿天然氣且壓力平衡后手動開啟出口閥門,以防止發(fā)生冰堵和瞬間氣流沖擊而損壞渦輪。
(3)定期對渦輪流量計進行清洗、檢查和復校,定期注入潤滑油,以維持葉輪良好運行;關注流量計算機的流量顯示狀況,評估流量情況,有異常時立即檢查。
(4)保持管路暢通。可以依據(jù)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。液氧流量計運轉失常時應清洗管路,將流量計的渦輪拆除后用輕質高標號汽油徹底清洗后重新安裝。
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