摘要:在天然氣輸氣場(chǎng)站中渦輪流量計(jì)起著關(guān)鍵的計(jì)量作用,計(jì)量的正確率往往影響著輸差和貿(mào)易結(jié)算,而輸差和貿(mào)易結(jié)算又影響利潤(rùn)和資金流轉(zhuǎn)。所以要求流量計(jì)準(zhǔn)確計(jì)量就顯得尤為重要。以S省天然氣長(zhǎng)輸管道為依托，從天然氣場(chǎng)站設(shè)備設(shè)施出發(fā)，基于渦輪流量計(jì)原理，分析在實(shí)際日常輸氣過程中影響渦輪流量計(jì)計(jì)量的原因,從.而提出在輸氣過程中如何減少影響貿(mào)易結(jié)算和輸差的方法和策略,以此提高渦輪流量計(jì)的使用效率和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
0引言
隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，人口越來(lái)越集中，人民收入越來(lái)越高，天然氣作為一種高效的清潔能源已經(jīng)走進(jìn)了城市和鄉(xiāng)村，有望和電力一樣走進(jìn)每家每戶。此外人們對(duì)空氣質(zhì)量越來(lái)越重視，因此在工業(yè)領(lǐng)域煤改氣項(xiàng)目實(shí)施的越來(lái)越多。再者作為傳統(tǒng)清潔能源的核能，由于福島事件的影響，現(xiàn)在核電廠在歐洲處于不斷關(guān)停的趨勢(shì);風(fēng)能和太陽(yáng)能雖然都是最清潔的能源但是由于自身分布太廣且利用率低和上網(wǎng)困難等問題也很難發(fā)展壯大;水能雖然較為理想，但是適合建壩的地方并不多。所以從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，天然氣在能源中的消耗占比也將不斷增加。反映到地方企業(yè)，上某天然氣股份有限公司的天然氣場(chǎng)站每年冬運(yùn)的輸氣量確實(shí)在不斷增長(zhǎng)，很多天然氣場(chǎng)站在冬季都是滿負(fù)荷運(yùn)行。因此給工作人員和設(shè)備設(shè)施運(yùn)行帶來(lái)了壓力。而作為天然氣場(chǎng)站關(guān)鍵的計(jì)量設(shè)備之一的渦輪流量計(jì)在計(jì)量中發(fā)揮著重要作用。它因?yàn)橛?jì)量準(zhǔn)確、易于安裝、占地面積小、維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)單、事故少。越來(lái)越受到天然氣輸氣場(chǎng)站青睞。而且在油氣田、化工企業(yè)、天然氣門站等發(fā)揮著越來(lái)越重要的角色。
1渦輪流計(jì)的原理
當(dāng)天然氣通過渦輪流量計(jì)的渦輪時(shí)，氣體分子通過碰撞渦輪葉片，將動(dòng)能和勢(shì)能傳遞給渦輪，使渦輪做圓周運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，在一定的流量范圍內(nèi)，對(duì)一定的氣體介質(zhì)，渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度與流體流速成正比。因此，流體流速可通過渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度得到，并通過機(jī)械傳動(dòng)傳給機(jī)械表頭通過計(jì)數(shù)器從而得到氣體的工況流量。渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度通過安裝在流量計(jì)外面的信號(hào)檢測(cè)放大器用電磁感應(yīng)的原理來(lái)測(cè)量。當(dāng)渦輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，渦輪上螺旋形葉，片依次接近和遠(yuǎn)離處于管壁外的磁電感應(yīng)線圈，周期性的改變感應(yīng)線圈磁回路磁阻，使通過線圈的磁通量發(fā)生周期性的變化而產(chǎn)生與流量成正比的信號(hào)。由于剛感應(yīng)出的信號(hào)還很微弱，因此需要通過級(jí)聯(lián)的多個(gè)放大電路放大后再輸出;此時(shí)的信號(hào)中由于存在諸多干擾和噪音，為了去除干擾信號(hào)得到有用信號(hào)，就要對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波。這時(shí)的信號(hào)由于不是規(guī)整的脈沖信號(hào)，因此就需要通過電壓比較器轉(zhuǎn)化為磁脈沖信號(hào)再通過表頭的計(jì)數(shù)器來(lái)得出，可以得到瞬時(shí)流量和累計(jì)流量,再上傳到PLC柜就可以顯示在工控機(jī)上,并且通過衛(wèi)星通信或以太網(wǎng)就可以傳到調(diào)控中心。
2影響計(jì)量的原因
眾所周知，影響計(jì)量的原因很多。除了天然氣的一些原因，也有設(shè)備設(shè)施的原因和在管理.上的--些原因。下面我們就從日常工作中逐一分析。
(1)因?yàn)樘烊粴鈩傞_采出來(lái)時(shí)本身含有硫化氫，如果凈化廠除硫除不干凈，就會(huì)有殘留氣體存到長(zhǎng)輸管網(wǎng)中。硫化氫氣體與水汽結(jié)合會(huì)形成酸性氣體，而酸性氣體不僅會(huì)腐蝕流量計(jì)金屬主體，而且會(huì)腐蝕渦輪，使渦輪變脆,影響渦輪流量計(jì)的使用壽命和計(jì)量精度。
(2)在冬季由于采暖原因晚上輸氣量較大，且在陜北地區(qū)氣溫在夜間有時(shí)甚至?xí)_(dá)到零下二十度左右，當(dāng)溫度低于露點(diǎn)時(shí)就會(huì)有水汽在管線中析出形成水珠，由于溫度低于零下所以水就會(huì)在渦輪中結(jié)冰造成渦輪冰堵現(xiàn)象，使得供氣出現(xiàn)停輸。
(3)氣體中的粉塵會(huì)給葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)帶來(lái)阻力,粉塵多時(shí)就會(huì)導(dǎo)致氣體通道被堵，影響葉片旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而影響計(jì)量，產(chǎn)生粉塵的原因是管線在施工完成后沒有清理干凈，還有就是管道內(nèi)壁在氣體的沖擊下會(huì)生成鐵粉。
(4)在天然氣開采過程中，會(huì)伴隨著一定的油分子帶出，如果太多的話還會(huì)產(chǎn)生凝析油，如果在凈化過程中.處理不干凈，則會(huì)沾到渦輪葉片或者葉輪的內(nèi)壁上，并在渦輪高速旋轉(zhuǎn)下做離心運(yùn)動(dòng)，影響渦輪做圓周運(yùn)動(dòng)。
(5)壓力傳感器和溫變信號(hào)#的傳輸也會(huì)影響渦輪流量計(jì)的計(jì)量，因?yàn)闄z測(cè)的信號(hào)都有可能因?yàn)楦鞣N原因?qū)е聹p小或者增大，因此確保渦輪流量計(jì)的壓變和溫變、流量計(jì)算機(jī)每半年按時(shí)效驗(yàn)一次。
(6)因?yàn)樘烊粴庵谐^甲烷，還會(huì)有少量的乙烷、丙烷、丁烷、戊烷等。所以用色譜分析儀定期對(duì)氣體組分進(jìn)行標(biāo)定,確定氣體的具體組分，可以使得計(jì)量更加精準(zhǔn)。
(7)因?yàn)橛脷庥懈叩头�，�?dāng)氣體流量大于額定量程的百分之八十或者低于百分之二十時(shí)就會(huì)計(jì)量不準(zhǔn)確，所以選定合適量程渦輪流量計(jì)確保流量范圍在百分之二十到百分之八十之間，如果流量太低或者太高應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況切換到備用支路或者更合適量程的渦輪流量計(jì)來(lái)計(jì)量。
3渦輪流H計(jì)在天然氣場(chǎng)站中使用的技術(shù)
(1)SCADA(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng))5),以計(jì)算機(jī)為核心的控制系統(tǒng)。在鐵路、電力、化工、石油行業(yè)中具有極其重要的作用。在天然氣長(zhǎng)輸管網(wǎng)公司中，調(diào)控中心SCADA系統(tǒng)控制主機(jī)，通過路由器將數(shù)據(jù)傳到衛(wèi)星主站和DNN/PSTN公網(wǎng)，通過衛(wèi)星天線將數(shù)據(jù)傳到衛(wèi)星再傳到各個(gè)場(chǎng)站的衛(wèi)星天線再經(jīng)過衛(wèi)星通訊設(shè)備到場(chǎng)站PLC控制柜。公網(wǎng)數(shù)據(jù)通過光纖將傳給場(chǎng)站交換機(jī)再到場(chǎng)站PLC柜。而PLC連接了天然氣場(chǎng)站的機(jī)組數(shù)據(jù)，快速截?cái)嚅y，電動(dòng)球閥，超聲波流量計(jì)，壓變，溫變，渦輪流量計(jì)，輔助設(shè)備設(shè)施等數(shù)據(jù)。渦輪流量計(jì)在運(yùn)行過程中將采集的壓力、溫度、和渦輪數(shù)據(jù)，傳到渦輪流量計(jì)表頭(流量積算儀)。以愛拓力流量計(jì)為例，表頭具有流量計(jì)算、數(shù)據(jù)采集、參數(shù)設(shè)置、時(shí)鐘設(shè)置、數(shù)據(jù)通訊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、故障診斷等功能。利用Modbus協(xié)議將采集的流量信號(hào)上傳到PLC(可編程邏輯控制器)的計(jì)量模塊，再傳到工控機(jī)就可以在電腦桌面上顯示瞬時(shí)流量、累計(jì)流量。然后PLC根據(jù)TCP/IP協(xié)議可以將數(shù)據(jù)上傳到以太網(wǎng),通過通訊設(shè)備傳到調(diào)控中心，調(diào)控中心根據(jù)輸氣計(jì)劃就可以隨時(shí)給場(chǎng)站下達(dá)指令或者自己對(duì)用戶進(jìn)行輸氣計(jì)劃調(diào)整。其原理圖見圖1。
(2)渦輪流量計(jì)采用先進(jìn)的集成芯片和微機(jī)技術(shù)，表頭功耗低，內(nèi)部電池可以使用兩年左右，不僅可以讀取累計(jì)瞬時(shí)氣量、昨日累計(jì)氣量、今日累計(jì)流量、歷史流量數(shù)據(jù)，可輸出標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號(hào)，將信號(hào)遠(yuǎn)傳和上位機(jī)進(jìn)行通訊，方便數(shù)據(jù)記錄。
(3)渦輪流量計(jì)采用RS485通訊，接口組成半雙工網(wǎng)絡(luò)采用兩線制，用屏蔽的雙絞線傳輸，這種接線方式為總線式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在同一總線.上最多可以掛接32個(gè)結(jié)點(diǎn)。RS485較之,RS232不容易損壞接口電路芯片，且該電平與TTL電路兼容，可方便與TTL電路連接。數(shù)據(jù)傳輸效率高，速度可以到10Mbps,抗共模能力增強(qiáng)，抗噪聲干擾好，傳輸距離可以到3KM。
4渦輪流量計(jì)的維護(hù)保養(yǎng)
4.1日維護(hù)保養(yǎng)
對(duì)渦輪流量計(jì)進(jìn)行巡檢，觀察讀數(shù)顯示及電池電量顯示是否清晰、真實(shí)、正確。檢查渦輪流量計(jì)各密封點(diǎn)有無(wú)泄漏現(xiàn)象，如有泄漏現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)處理;
保持渦輪流量計(jì)外觀及其附件的清潔狀態(tài);
檢查儀表檢定標(biāo)識(shí)是否清晰、有效，鉛封是否良好。
4.2月維護(hù)保養(yǎng)
檢查渦輪流量計(jì)本體及附件是否完整、是否有銹蝕或損壞，銘牌是否清晰，接插件是否接觸良好，端子接線等是否牢固;
檢查防爆撓性管連接是否可靠，若有松動(dòng)應(yīng)及時(shí)緊固;
檢查防雷接地是否可靠，確保防雷接地線各連接處無(wú)松動(dòng)、無(wú)銹蝕。
4.3季維護(hù)保養(yǎng)
春秋檢時(shí)對(duì)所配用的過濾除塵器進(jìn)行拆解檢查并清潔;
春秋檢時(shí)對(duì)渦輪流量計(jì)的葉輪及軸承進(jìn)行清潔和潤(rùn)滑保養(yǎng)，并經(jīng)檢定合格后方可恢復(fù)正常使用;
春秋檢時(shí)根據(jù)電池電量提示及時(shí)更換液晶顯示屏電池;
春秋檢檢查防爆撓性管是否老化、龜裂，對(duì)影響防爆性能的及時(shí)更換。.
4.4年維護(hù)保養(yǎng)
每半年效驗(yàn)一次。
5渦輪流計(jì)的安裝注意事項(xiàng)
確保完好的渦輪流量計(jì)上有箭頭方向表明流體方向不能裝反:
安裝的管道必須吹掃干凈里面的殘?jiān)?.
渦輪流量計(jì)必須水平安裝，表頭朝上;
渦輪流量計(jì).上游必須安裝帶有差壓表的過濾器，且過濾器距離渦輪有一段較長(zhǎng)的直管段，以確保流體正常平穩(wěn)的流動(dòng)。
6渦輪流懸計(jì)的使用的優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn):
(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易，使用范圍廣
主要部件有:流量計(jì)主體、穩(wěn)流器、渦輪的測(cè)量單元、軸承、累加器、磁耦合裝置，校正儀。該流量計(jì)適用于低，中，高壓氣體都可以計(jì)量。管道公稱直徑從DN50~DN500范圍都有，溫度范圍從-20℃-+60℃.因此計(jì)量范圍廣，大流量、小流量都可以，既能適應(yīng)寒冷地區(qū)，也適應(yīng)高溫地區(qū)。
(2)使用方便，量程寬
以S省場(chǎng)站應(yīng)用最多的渦輪流量計(jì)，正在逐漸取代孔板流量計(jì)。因?yàn)闇u輪流量計(jì)量程寬，在一次更換后基本可以滿足全年高低峰的使用要求。不需要再頻繁更換孔板流量計(jì)的孔板和效驗(yàn)壓變。該流量計(jì)量程一般量程是1:30,最大甚至可擴(kuò)展至1:50。而孔板流量計(jì)標(biāo)準(zhǔn)量程比113,最大可拓展至130，比渦輪流量計(jì)少了很多。
(3)計(jì)量精度準(zhǔn)確
以愛托利流量計(jì)為例最大允許誤差為最小流量的+/-2%，最大流量的0.2。
缺點(diǎn):
對(duì)氣質(zhì)要求高，測(cè)量氣體必須純度高，雜質(zhì)少,
7渦輪流計(jì)常見問題及故陶處理(見表1)
8結(jié)語(yǔ)
目前天然氣場(chǎng)站現(xiàn)行的例行工作和工藝條件不能有效降低天然氣氣質(zhì)中的雜質(zhì)。所以為了提高渦輪流量計(jì)計(jì)量的精度，應(yīng)該從以下幾點(diǎn)得到加強(qiáng)。
第一是從日常工作方面加強(qiáng)沿線天然氣場(chǎng)站臥分和過濾器的層層排污，目的是在天然氣進(jìn)入流量計(jì)之前設(shè)置層層屏障，在雜質(zhì)進(jìn)入流量計(jì)之前就把它清理干凈。第二定期采取清管作業(yè)，當(dāng)管輸效率降低到90%以下時(shí)對(duì)管道里的污物定期清理干凈。第三根據(jù)在場(chǎng)站排污時(shí)所排的雜質(zhì)的多少，判斷是否要進(jìn)行多次排污，以確定是否已經(jīng)達(dá)標(biāo)。第四個(gè)是流量計(jì)的使用說(shuō)明書、合格證書、檢定證書都應(yīng)該具備且在有效期內(nèi)，及備品備件原則上按使用總數(shù)的3%儲(chǔ)備。場(chǎng)站應(yīng)該應(yīng)該有計(jì)量管理人員負(fù)責(zé)計(jì)量器具及資料的管理，保證計(jì)量器具資料的完整。從技術(shù)方面在做好平時(shí)渦輪流量計(jì)的維護(hù)保養(yǎng)和每年的檢定，確保流量計(jì)的運(yùn)行在檢定周期內(nèi)。第五加強(qiáng)日常工作的考核力度，確保每項(xiàng)工作都順利完成。
本文來(lái)源于網(wǎng)絡(luò),如有侵權(quán)聯(lián)系即刪除！
