天然氣流量計(jì)量的誤差分析_防止措施
1故障產(chǎn)生及分析
1.1站場(chǎng)介紹
在這個(gè)計(jì)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(jì)，現(xiàn)場(chǎng)工藝流程如圖1。
1.2天然氣流量計(jì)的工作原理
流量計(jì)表體內(nèi)部設(shè)置測(cè)量系統(tǒng)。測(cè)量元件上游安裝整流器，能夠充分消除氣體不規(guī)則流動(dòng)引起的擾動(dòng)和漩渦，使氣體平穩(wěn)通過測(cè)量元件。氣體通過流量計(jì)，在流體作用下，葉輪在氣體作用下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，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(jī)構(gòu)被減速，減速比通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)齒輪進(jìn)行調(diào)整，用機(jī)械計(jì)數(shù)器顯示出工況條件下的體積流量，同時(shí)，輸出相應(yīng)的低脈沖信號(hào)。天然氣流量計(jì)裝有一個(gè)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(hào)發(fā)生器HF3和HF2，能輸出高頻脈沖信號(hào)給流量計(jì)算機(jī)(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(jì)量內(nèi)部管理規(guī)定每個(gè)月要對(duì)下游做一個(gè)氣量統(tǒng)計(jì)和輸差分析，2009年2、3兩個(gè)月里，根據(jù)下游匯報(bào)的氣量統(tǒng)計(jì)表計(jì)算出輸差都在－5%，根據(jù)計(jì)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(jì)有問題，將流量計(jì)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(jì)確實(shí)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(gè)方面導(dǎo)致天然氣流量計(jì)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(jì)前后有兩個(gè)閥門，做生產(chǎn)工藝流程切換時(shí)主要就是這兩個(gè)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(gè)位置安裝的是電動(dòng)球閥，閥門1位置安裝的是手動(dòng)球閥，操作員在做流程操作時(shí)對(duì)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(jì)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(jì)不能正常工作。
(2)下游用戶用氣量不穩(wěn)
有的時(shí)候在正常向下游供氣，并且用氣量不大時(shí)，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(jì)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(shí)根據(jù)流體力學(xué)原理大量的天然氣會(huì)向下游補(bǔ)充，致使天然氣流量計(jì)會(huì)瞬間增加轉(zhuǎn)速而且這個(gè)轉(zhuǎn)速超出它的額定工作轉(zhuǎn)速，這樣就會(huì)使某個(gè)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(huì)導(dǎo)致天然氣流量計(jì)故障。
(3)氣質(zhì)的影響
此計(jì)量分輸站是一個(gè)陜京線過路分輸計(jì)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(chǔ)氣庫注氣，冬季反輸從儲(chǔ)氣庫采氣，但是冬季從儲(chǔ)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(jì)在流量計(jì)前加了分離器但是有時(shí)還是不能完全將天然氣進(jìn)化干凈，這些氣體中的雜質(zhì)顆粒就會(huì)頻繁擊打葉輪等零部件，時(shí)間長了就會(huì)造成部分零部件損壞或位置偏移，導(dǎo)致計(jì)量不準(zhǔn)確。
2解決辦法
2.1更換流量計(jì)內(nèi)部損壞部件后重新檢定經(jīng)過對(duì)流量計(jì)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(shí)，先確認(rèn)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(dòng)開啟閥門1開啟時(shí)間大約5min，尤其是剛開啟時(shí)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(shí)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(shí)軸承也因此微變，渦輪系統(tǒng)原有的動(dòng)平衡被
破壞。讓氣體通過天然氣流量計(jì)速度不要超過25m/s，zui大過負(fù)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(dòng)開啟閥門2，開啟閥門2所用時(shí)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(shí)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(dòng)方式，除非需要緊急關(guān)斷才使用
電動(dòng)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(chǎng)站和我們的場(chǎng)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(duì)下游用戶的操作提出要求，如果下游場(chǎng)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(duì)天然氣流量計(jì)造成的損壞。
(3)增加過濾效果
在流量計(jì)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(jìn)化的更干凈，避免氣體中的雜質(zhì)顆粒打擊葉輪時(shí)造成的損壞。
經(jīng)過半年的觀察，與下游氣量對(duì)比天然氣流量計(jì)工作正常，目前在天然氣流量計(jì)的工藝流程的設(shè)計(jì)里都取消了對(duì)天然氣流量計(jì)的旁通流程設(shè)計(jì)，筆者認(rèn)為這種設(shè)計(jì)不應(yīng)該取消，應(yīng)該增加天然氣流量計(jì)自診斷功能這樣可以隨時(shí)判斷天然氣流量計(jì)工作是否正常。天然氣流量計(jì)的日常維護(hù)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(dòng)平衡保持***佳狀態(tài)。