摘(zhāi)要：我國正式步入天然(rán)氣時代(dài)，其中在(zài)天然氣(qì)計量上，大(dà)量使(shǐ)用的是(shì)渦輪流(liú)量計
，這是一種結(jié)構簡單(dān)、體積小、量程比寬、重複性好和(hé)精度(dù)高的流(liú)量計，适(shì)合用(yòng)在(zài)貿(mào)易計量和氣體流量(liàng)量值傳(chuán)遞(dì)中。但在實(shí)際運用中(zhōng)，卻易因工(gōng)藝流(liú)程不(bú)正确等問(wèn)題而出現(xiàn)測量(liàng)誤差(chà)，這将會影(yǐng)響到天然(rán)氣供(gòng)需雙(shuāng)方(fāng)的利益(yì)。對此(cǐ)，本文筆者結合相關(guān)知識(shí)，舉例淺析(xī)天(tiān)然氣計量誤差及(jí)其改進措施。
0引言
目(mù)前(qián)，我國天(tiān)然氣流量(liàng)計量(liàng)主要(yào)使用的是(shì)渦輪流量(liàng)計，其采用(yòng)的(de)是動量(liàng)矩守(shǒu)恒定律，即：渦輪(lún)在天然氣(qì)進入流量(liàng)計時(shí)轉動(dòng)，其中天然(rán)氣的流(liú)量(liàng)與渦輪的轉速按比(bǐ)例變動，則(zé)可根(gēn)據渦輪的(de)轉速(sù)來計(jì)算天(tiān)然氣的流量(liàng)，并顯示(shì)在儀表上。
渦輪(lún)流(liú)量計主要由(yóu)渦輪、整流(liú)器(qì)、發(fā)生器、計數(shù)器、磁(cí)耦合、壓力(lì)管嘴、溫度(dù)管嘴(zuǐ)、輔助(zhù)葉輪、高頻脈沖(chòng)及高低(dī)頻脈沖(chòng)發生器等組成(chéng)。與其他流(liú)量計(jì)相比，渦輪流量計(jì)具有(yǒu)體積小(xiǎo)、結構簡(jiǎn)單(dān)、量(liàng)程比寬、脈沖(chòng)量輸(shū)出、安裝維修方便、重(zhòng)複性(xìng)好及(jí)精(jīng)度高(gāo)等(děng)優點(diǎn)。因此(cǐ)，在正常條件下，渦(wō)輪(lún)流量計的(de)測量精度(dù)均可(kě)滿足(zú)标準(zhǔn)要求(qiú)，但(dàn)在實際(jì)應用(yòng)中，卻(què)多因工藝(yì)流程設計(jì)和操(cāo)作問題而(ér)出現測量(liàng)誤差。
1天然氣計量誤(wù)差的(de)成因
圖(tú)1所示爲dn80氣體渦輪流量計(jì)的現場(chǎng)工藝(yì)流(liú)程(chéng)圖。
根(gēn)據氣(qì)量統計表(biǎo)得出(chū)，下(xià)遊氣量(liàng)在2015年(nián)2、3月的輸差(chà)爲-5%，這明(míng)顯高于(yú)計量(liàng)管(guǎn)理規定(dìng)的(de)±3%，因此可判定(dìng)這一渦(wō)輪流量計存(cún)在問題。通過拆(chāi)卸(xiè)發(fā)現，渦(wō)輪流量(liàng)計的零部件均無粉碎(suì)或破損現象，但通過(guò)标定(dìng)卻發(fā)現，渦輪流(liú)量計(jì)存在(zài)較(jiào)大的誤(wù)差，究其成(chéng)因如(rú)下：
1.1工藝流程的(de)操作不當
根據(jù)圖2，渦輪(lún)流量計的前後均設有閥(fá)門及(jí)其作用(yòng)是通過開關操(cāo)作來(lái)切換(huàn)生産(chǎn)工藝流(liú)程，且在(zài)工藝上，這2個閥(fá)門應選設球閥(fá)，其中(zhōng)閥門(mén)1、2處應分别(bié)裝(zhuāng)設手動(dòng)球閥和(hé)電動球(qiú)閥。因此，操(cāo)作人員在流程操作(zuò)時，如(rú)若(ruò)無法有(yǒu)效控制閥(fá)門1、2的(de)開閥(fá)速度，渦輪流量(liàng)計将會産(chǎn)生瞬時(shí)高流，并(bìng)打碎流量計(jì)的(de)内部(bù)葉(yè)輪(lún)或引(yǐn)起其他零部件(jiàn)受損(sǔn)，從而導緻渦(wō)輪(lún)流量(liàng)計在(zài)工作時産(chǎn)生測量誤差。
1.2下遊用(yòng)氣量(liàng)失穩(wěn)
研究發現，如正向下(xià)遊(yóu)正常供氣，且(qiě)下遊用氣量較小及距(jù)離下遊(yóu)門站(zhàn)較(jiào)近時，一(yī)旦下遊(yóu)用氣量(liàng)瞬間劇增(zēng)，會增(zēng)大渦輪流量計(jì)到下遊門站這(zhè)一管段(duàn)的壓差(chà)。此時，利(lì)用流體(tǐ)力學原理便可(kě)知，天然氣會大(dà)量補充下(xià)遊，這(zhè)無疑(yí)會(huì)在瞬間(jiān)增快(kuài)渦輪(lún)流量(liàng)計的轉速，且這(zhè)一轉(zhuǎn)速(sù)遠(yuǎn)超其(qí)額定工作轉速(sù)，從而造(zào)成渦輪(lún)流量(liàng)計的零部(bù)件受損，并(bìng)最終(zhōng)影響(xiǎng)其(qí)測量(liàng)精(jīng)度。
1.3氣質因素的影響(xiǎng)
在天然氣(qì)計量(liàng)中，氣質因素(sù)對渦(wō)輪流量(liàng)計測(cè)量精(jīng)度的影響(xiǎng)尤其明顯(xiǎn)，其中包(bāo)括(kuò)天然(rán)氣中(zhōng)的雜(zá)質等(děng)。在案例項(xiàng)目中(zhōng)，計量(liàng)分輸站屬(shǔ)于過路分(fèn)輸計(jì)量中間(jiān)站，即其既需向下遊用戶供氣，還(hái)需在(zài)夏季正輸(shū)時，注氣入(rù)儲氣庫，同(tóng)時在(zài)冬(dōng)季反輸時從(cóng)儲氣庫采(cǎi)氣，但冬(dōng)季采氣(qì)的氣(qì)質較差，即(jí)在天然氣(qì)中夾(jiá)有雜質。對(duì)此，雖(suī)在渦(wō)輪流(liú)量計(jì)前(qián)裝有分(fèn)離器(qì)，但仍無法(fǎ)徹底(dǐ)淨化(huà)天然(rán)氣，這(zhè)時其(qí)中的雜質(zhì)顆粒(lì)便會反複(fú)撞擊葉(yè)輪(lún)、軸承(chéng)等零(líng)部件，從而造成零(líng)部(bù)件位移偏(piān)移(yí)或(huò)本體損壞(huài)，并最終影(yǐng)響(xiǎng)到渦輪流量(liàng)計的(de)測量精度(dù)。
2天然氣計量誤(wù)差的改進
在天然氣(qì)計量中，渦(wō)輪流量計測量(liàng)誤差(chà)的(de)成因具(jù)有多(duō)樣性(xìng)，其中(zhōng)以工藝流程設(shè)計和(hé)操作不當(dāng)爲主(zhǔ)要原因。據(jù)此，提出如下改(gǎi)進建(jiàn)議(yì)：
2.1更(gèng)換渦(wō)輪流量(liàng)計中損(sǔn)壞的零部件
在(zài)渦輪流量(liàng)計中(zhōng)，損壞(huài)的零部件(jiàn)包括齒輪和磁(cí)耦合，因此需先将其更換，再重(zhòng)新檢定。
2.2調整工(gōng)藝流程操作(zuò)
鑒于工藝(yì)流程的(de)正确操(cāo)作對渦(wō)輪流(liú)量計測量(liàng)精度的(de)影響尤(yóu)其明(míng)顯，則建議(yì)調整工藝(yì)流程(chéng)的操(cāo)作(zuò)，具(jù)體如(rú)下：首(shǒu)先，确定閥門2的(de)關(guān)閉狀态(tài)；其次(cì)，手動開(kāi)啓閥門1，并保證開(kāi)啓的速(sù)度(dù)緩慢(màn)且耗時約(yuē)爲5min，特(tè)别是(shì)在(zài)初啓時，更應(yīng)将閥門的(de)開啓速度(dù)放緩(huǎn)，以免(miǎn)因開閥速度過(guò)快而(ér)在管(guǎn)線(xiàn)中形(xíng)成(chéng)超速(sù)渦流，這将會對渦輪系統造成(chéng)沖擊，注意整流器在調(diào)整急速(sù)氣體流态時的(de)時長(zhǎng)不(bú)得過短(duǎn)，以免極(jí)不(bú)規則氣流對(duì)葉(yè)輪造(zào)成沖擊損(sǔn)壞及(jí)引起(qǐ)軸(zhóu)承改變(biàn)，從而保持(chí)渦(wō)輪(lún)系統(tǒng)的動平衡(héng)狀态(tài)；第(dì)三，天然(rán)氣從(cóng)渦輪流量計(jì)中通過(guò)的速(sù)度應≤25m/s及其最大(dà)過負(fù)荷應(yīng)≤30s、最大(dà)流量(liàng)應≤1.2qmax（q爲流量(liàng)，m3?h-1），在這(zhè)一(yī)條(tiáo)件下，進行閥門1、2間管(guǎn)段沖壓，注意(yì)沖(chòng)壓的(de)速度(dù)應足(zú)夠緩慢；第四，手(shǒu)動開啓閥(fá)門2，注(zhù)意(yì)放緩閥門2的(de)開啓速度，并按(àn)下遊沖(chòng)壓(yā)管線長1km内耗(hào)時4min來計(jì)算開啓時長，對(duì)于管線長＞1km的情(qíng)況，應在4-8min内(nèi)進(jìn)行調整，其中在初(chū)啓時的速(sù)度尤其要(yào)緩(huǎn)慢，以免(miǎn)因瞬時流速過(guò)高而損壞渦輪中的葉輪(lún)。
2.3穩定(dìng)下遊用(yòng)氣量
渦(wō)輪損(sǔn)壞(huài)的重要原因(yīn)之一便是(shì)下遊的非正(zhèng)常(cháng)用氣，其(qí)中與下(xià)遊場站(zhàn)的(de)近距(jù)離排(pái)布更爲加(jiā)重這一影(yǐng)響。因(yīn)此，應設法穩定(dìng)下遊的用氣量(liàng)，具體(tǐ)可通過與(yǔ)下遊(yóu)用戶(hù)簽署(shǔ)協議(yì)來穩定供(gòng)氣和用氣，其中(zhōng)應明确(què)規(guī)定下(xià)遊用戶(hù)的操作(zuò)，即：如(rú)若下(xià)遊場(chǎng)站需(xū)緊急(jí)關斷(duàn)，應按操(cāo)作規(guī)程(chéng)進行啓輸(shū)操作，以免管(guǎn)道中天(tiān)然氣(qì)的流速劇(jù)增；如(rú)若(ruò)下遊用(yòng)戶的用氣量較(jiào)大，操作流程進行啓輸操(cāo)作，如(rú)此便(biàn)可從(cóng)根本(běn)上防止下(xià)遊用(yòng)氣量不穩而對(duì)渦輪流量(liàng)計的(de)正常(cháng)工(gōng)作(zuò)造成(chéng)不利(lì)影(yǐng)響(xiǎng)，從而(ér)保證(zhèng)其測量精(jīng)度。
2.4優化(huà)過(guò)濾工(gōng)藝
鑒于天然氣(qì)中雜質(zhì)對渦輪流量(liàng)計的影響(xiǎng)較大，則建議在(zài)流量(liàng)計前增設過濾器，并(bìng)提高其濾芯的技術指标，以(yǐ)保證其(qí)對天然氣的淨(jìng)化效果更佳及(jí)防止(zhǐ)雜質顆粒對軸承、葉輪等零部件造成破壞。
3結語(yǔ)
綜(zōng)上，渦(wō)輪流量計是一(yī)種适合用在貿(mào)易計量和(hé)氣體(tǐ)流量量值傳遞中的流量測量(liàng)儀表，其在天(tiān)然氣計(jì)量中的應(yīng)用極具價值。但發現，其計量精(jīng)度(dù)将會(huì)受制于(yú)工藝流程的設(shè)計與操作。結合實際案例，提出(chū)了4點(diǎn)改(gǎi)進(jìn)建議(yì)：一是更換損壞(huài)的零部件，并對(duì)其進行重(zhòng)新檢(jiǎn)定；二是調整工藝流(liú)程的操作(zuò)；三是穩(wěn)定(dìng)下遊(yóu)用氣(qì)量；四是優(yōu)化過濾工(gōng)藝。通(tōng)過觀(guān)察(chá)發現，渦(wō)輪流量計的運作正(zhèng)常，但針對(duì)其中取消了的(de)旁通流程設計(jì)，存在一定的不合理性，具體應(yīng)在不取消的條(tiáo)件下(xià)，新增(zēng)渦輪(lún)流量計自(zì)診斷(duàn)功能(néng)，以便随時(shí)判斷(duàn)其工(gōng)作狀态。此外，在日常(cháng)管維(wéi)中，應保證渦輪(lún)流(liú)量計的(de)注油頻(pín)度(dù)爲1次/月，注(zhù)意注(zhù)油的次數應視氣質(zhì)條件(jiàn)而(ér)定，即氣質條件越差，注(zhù)油次數更多，如(rú)此方才能(néng)充分(fèn)潤滑渦輪流量(liàng)計的軸承(chéng)及(jí)維(wéi)持其渦輪系統(tǒng)的最佳動(dòng)平衡(héng)狀态。
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