天然氣渦輪流量計的應用與故障分析
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 氣輸配網(wǎng)絡的逐漸形成，管道運營商對 氣貿(mào)易計量的科學性、可靠性、公正性提出了 高的要求。依賴電子技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)和計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展， 氣計量方式亦向自動化、智能化、遠程化方向發(fā)展，目前 氣渦輪流量計已經(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(jié)構(gòu)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 AGANo7、 標準化組織ISO9951：1993、 法制計量組織OIMLR137-1、日本JISZ8765-1980等。國內(nèi)主要采用GB/T18940-2003進行渦輪流量計的設計。
一、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(zhuǎn)動，其葉片與氣體流動方向成 角度。在流體沖擊下，渦輪沿管道軸向旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)速率隨流量變化而不同，流速越高，動能越大，渦輪的轉(zhuǎn)速也越高。渦輪的轉(zhuǎn)速經(jīng)磁電感應轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為相應頻率的電脈沖，通過展示儀表進行積算和展示。
渦輪流量計通過不同的計算方法，可分別展示累計流量和瞬時流量。當渦輪葉片切割殼體內(nèi) 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展示累積流量值，同時經(jīng)頻率電流轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成模擬電流量，進而展示瞬時流量值。
二、渦輪流量計的應用
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(zhuǎn)，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 氣的靜壓增大時，所測流量范圍也相應增大，同時 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(zhuǎn)動。氣量大于 值后，流量與轉(zhuǎn)速呈線性關(guān)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、安裝要求
渦輪流量計對管輸 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(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)。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(nèi)徑，出口端長度不小于5倍管段內(nèi)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。
三、故障分析與維護處理
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(guān)和信號線有無斷路或接觸不良；展示儀內(nèi)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(nèi)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 換損壞零件，復原后氣吹或手拔動葉輪，應無摩擦聲， 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，流量展示逐漸下降。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(zhuǎn)速。操作維護：清洗過濾器；調(diào)節(jié)流量計上游閥門，判斷有無故障，確認后再修理或 換；卸下傳感器 雜物， 時重新校驗。
氣不流動，流量展示不為零。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(guān)閉不嚴發(fā)生內(nèi)漏；展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，展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 換截止閥；檢查展示儀電路，判斷干擾源，查出故障點。
