氣體流量計(jì)應(yīng)用情況分析

楊程?。ù髴c油田有限責(zé)任公司第一采油廠）

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氣體流量計(jì)應(yīng)用情況分析

楊程（大慶油田有限責(zé)任公司第一采油廠）

大慶油田目前用于計(jì)量天然氣的儀表主要是差壓式孔板流量計(jì)和旋進(jìn)旋渦流量計(jì)。通過對(duì)儀表檢定過程中產(chǎn)生的誤差原因及使用過程中出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析，提出在使用過程中對(duì)這2種儀表進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)的方法，使其誤差和故障率降到最低，達(dá)到準(zhǔn)確計(jì)量，節(jié)約維修成本的目的。

氣體流量計(jì)；應(yīng)用；分析

油田早期用于天然氣計(jì)量的儀表主要是差壓式流量計(jì)（又叫孔板流量計(jì)），但是由于受到其測(cè)量精度及現(xiàn)場(chǎng)安裝條件的限制，目前采油一廠DN200以下管線絕大部分已經(jīng)更換為旋進(jìn)旋渦流量計(jì)。隨著使用時(shí)間及環(huán)境的不同，流量計(jì)會(huì)出現(xiàn)不同類型的故障，從而影響到計(jì)量的準(zhǔn)確性。儀表維修工通過日常的檢定與維修，對(duì)經(jīng)常出現(xiàn)的一些問題和故障現(xiàn)象進(jìn)行了總結(jié)歸納，并提出了預(yù)防措施和解決辦法，也為日常的使用維護(hù)提出了一些建議。

1　旋進(jìn)旋渦流量計(jì)

1.1工作原理

當(dāng)流體通過由旋渦形葉片組成的漩渦發(fā)生器后，流體被迫繞著發(fā)生體軸劇烈旋轉(zhuǎn)，形成旋渦。當(dāng)流體進(jìn)入擴(kuò)散段時(shí)，旋渦流受到回流的作用，開始作二次旋轉(zhuǎn)，形成陀螺式的渦流進(jìn)動(dòng)現(xiàn)象。該進(jìn)動(dòng)頻率與流量大小成正比，不受流體物理性質(zhì)和密度的影響。檢測(cè)元件測(cè)得流體二次旋轉(zhuǎn)進(jìn)動(dòng)頻率，就得到了流量。流量計(jì)的儀表系數(shù)在一定的結(jié)構(gòu)參數(shù)和規(guī)定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)與流體的溫度、壓力、組分和物性（密度、黏度）無關(guān)［1］。

1.2結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1）可依據(jù)被檢測(cè)介質(zhì)的溫度與壓力進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償修正，能直接檢測(cè)出氣體的標(biāo)準(zhǔn)體積流量。

2）沒有機(jī)械可拆動(dòng)元件，不容易被腐蝕、穩(wěn)定性好，有較高的可靠性。

3）采用微處理器和集成芯片，運(yùn)算精度高。

4）采用微功耗技術(shù)，功耗低，既能用內(nèi)電池長期供電運(yùn)行，又可由外電源供電運(yùn)行。

5）兩線制或三線制4～20 mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸出和脈沖輸出。

1.3注意事項(xiàng)

1）安裝流量計(jì)前應(yīng)將管道內(nèi)的雜物、焊渣、粉塵清理干凈。

2）安裝時(shí)流體的流向應(yīng)與殼體所標(biāo)箭頭方向一致。

3）當(dāng)管線較長或者距離振動(dòng)源較近時(shí)，需要在流量計(jì)的上、下游安裝支撐件，以消除管線因振動(dòng)產(chǎn)生的影響。

4）為了便于維修，不影響流體正常輸送，應(yīng)設(shè)置旁通管道，前直管段不小于5D，后直管段不小于2D。

5）當(dāng)被檢測(cè)氣體中含有較大顆粒物或較長纖維雜物時(shí)，必須安裝過濾裝置。

6）流量計(jì)可以豎直安裝，也可以任意角度傾斜安裝。

7）當(dāng)流量計(jì)在室外安裝時(shí)，上部要有遮蓋物，避免雨水滲入或烈日暴曬而影響流量計(jì)的使用壽命。

8）流量計(jì)周邊不應(yīng)有強(qiáng)磁場(chǎng)干擾或強(qiáng)烈的機(jī)械振動(dòng)。

9）流量計(jì)外殼需可靠接地，但不得與強(qiáng)電系統(tǒng)地線共用。

10）管線試壓時(shí)，應(yīng)注意智能型流量計(jì)所配制壓力傳感器的壓力測(cè)量范圍，以免過壓損壞壓力傳感器。

1.4常見故障及處理措施

現(xiàn)對(duì)2012年以來旋進(jìn)旋渦流量計(jì)經(jīng)常出現(xiàn)的故障現(xiàn)象進(jìn)行了總結(jié)歸納，由表1可知：

表1　旋進(jìn)旋渦流量計(jì)常見故障處理

1）傳感器、前置放大器、電流模塊損壞各發(fā)生過9次、7次、8次，屬于儀表元件的正常損耗，更換相應(yīng)配件即可。

2）管道無介質(zhì)流量或流量低于下限值故障發(fā)生6次。此類故障原因是自耗氣表夏天使用時(shí)由于用氣量過小，低于儀表本身測(cè)量的下限值，因此表頭無流量顯示，此時(shí)只要打開排空閥人為加大氣量，觀察儀表是否正常工作即可判定是不是儀表本身故障。

3）表體內(nèi)有積水或其它雜物故障出現(xiàn)3次。此故障是由于被測(cè)氣體內(nèi)含有積水，經(jīng)過長期積累后會(huì)淹沒流量傳感器，導(dǎo)致其不能正常工作，或者是氣體內(nèi)含有較大固體雜物卡在旋渦發(fā)生體處，造成儀表故障。此時(shí)應(yīng)將表拆下，放掉管道內(nèi)積水，并檢查排除堵塞異物。

4）流量計(jì)系數(shù)輸入不正確。此故障發(fā)生5次，是由于使用單位為了完成輸氣任務(wù)或者其他原因，人為修改了儀表系數(shù)，以達(dá)到提高或降低氣量的目的。此類故障需將儀表標(biāo)定后重新輸入儀表系數(shù)。

5）供電電源保險(xiǎn)壞或線路損壞。此故障發(fā)生6次，主要是由于在拆裝儀表過程中未切斷電源，或者在拆線過程中強(qiáng)拉硬拽導(dǎo)致電纜破皮與表體外殼接觸造成短路或保險(xiǎn)燒壞。建議在拆裝儀表過程中要先斷電，并做好接線標(biāo)記以免安裝時(shí)接錯(cuò)線，在抽出電纜時(shí)要邊送邊輕拽，以免電纜刮破皮導(dǎo)致短路。

2　差壓式流量計(jì)

2.1測(cè)量原理

充滿管道中的流體，當(dāng)其流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流部件時(shí)，流速會(huì)在節(jié)流部件處形成局部收縮，因而產(chǎn)生流速增快，靜壓力降低的現(xiàn)象，于是在節(jié)流部件前后便產(chǎn)生了壓力差。流體的流量越大，產(chǎn)生的壓力差越大，通過這種關(guān)系可依據(jù)壓力差的大小來衡量流量大小。這種測(cè)量流體流量大小的方法是以流動(dòng)連續(xù)方程（質(zhì)量守恒定律）和伯努利方程（能量守恒定律）為基礎(chǔ)的。壓差的大小不僅與流量有關(guān)，還與其他諸多因素有關(guān)。例如，當(dāng)節(jié)流部件的形式或管道內(nèi)流體的物理性質(zhì)（密度、黏度）不同時(shí)，在相同大小的流量下產(chǎn)生的壓差也是不相同的［2］。

2.2優(yōu)點(diǎn)

1） 應(yīng)用最普遍的節(jié)流部件標(biāo)準(zhǔn)孔板結(jié)構(gòu)易于制作，簡便，牢固，性能穩(wěn)定，使用壽命長，價(jià)格較低。

2） 應(yīng)用范圍非常廣泛，所有的單相流體，包括液、氣、蒸汽均可以進(jìn)行測(cè)量，部分混相流體，例如氣固、氣液、液固等也可測(cè)量，一般生產(chǎn)過程中的管徑、工作狀態(tài)（壓力、溫度）都有相應(yīng)產(chǎn)品。

3）檢測(cè)部件與差壓顯示儀表部分可以分別通過不同生產(chǎn)廠家生產(chǎn)，便于專業(yè)化形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)，它們的結(jié)合通用并且靈活方便。

4）檢測(cè)部件是標(biāo)準(zhǔn)型的，在全世界范圍內(nèi)通用，自20世紀(jì)30年代以來，由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織確定之后再?zèng)]有進(jìn)行改變，其相關(guān)研究資料及生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累及其豐富，它涉及的使用范圍沒有其它任何一種流量計(jì)可以比擬［3］。

2.3缺點(diǎn)

1）測(cè)量的重復(fù)性較低、精確度一般，由于諸多因素錯(cuò)綜復(fù)雜，對(duì)其產(chǎn)生影響，精確度很難提升［3］。

2）測(cè)量范圍較窄，由于儀表信號(hào)強(qiáng)度（差壓）與流量大小之間為平方關(guān)系，一般范圍度僅為3∶1到4∶1。

3）流量計(jì)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安裝條件要求較高，安裝位置前的直管段距離需不小于10D，之后的直管段距離不小于5D，通常施工安裝中比較難滿足。

4）檢測(cè)部件與差壓顯示儀間的引壓管線為比較薄弱的環(huán)節(jié)，容易產(chǎn)生堵塞、凍結(jié)、泄露一級(jí)信號(hào)失真等故障。

5）管道內(nèi)的流體壓力損失較大。

2.4安裝及使用

差壓式流量計(jì)在安裝使用過程中要注意，節(jié)流件安裝方向，必須使流體從節(jié)流件的上游端面流向節(jié)流件的下游端面［4］；隨著使用條件的變化，如溫度、壓力或被測(cè)介質(zhì)的物性參數(shù)的變化，也會(huì)帶來測(cè)量誤差，因此首先要將流量儀表安裝于被測(cè)流體束穩(wěn)定的位置，操作員要及時(shí)讀取工藝參數(shù)，對(duì)儀表進(jìn)行校核或采取相應(yīng)措施，如更換節(jié)流部件，調(diào)節(jié)差壓變送器量程等等；檢測(cè)件在長期運(yùn)行后，會(huì)產(chǎn)生堵塞、結(jié)垢、磨損、腐蝕等現(xiàn)象，造成幾何形狀及尺寸的變化，帶來附加誤差。因此，需定期檢查檢測(cè)件。

3　結(jié)束語

對(duì)旋進(jìn)旋渦流量計(jì)與差壓式流量計(jì)2種測(cè)量儀表，在日常生產(chǎn)使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)的故障及需注意的問題進(jìn)行了歸納總結(jié)，只要在平時(shí)的使用過程中加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)，細(xì)心操作，有很多故障問題是完全可以避免的。比如不斷電拆線導(dǎo)致的短路，接線錯(cuò)誤造成的配件損壞，在安拆儀表過程中強(qiáng)拉硬拽造成的電纜破皮短路等等，這些都是人為因素導(dǎo)致的故障。在今后工作中，從事儀表維護(hù)的工作人員應(yīng)立足本職工作，加強(qiáng)責(zé)任意識(shí)，確保儀表系統(tǒng)安全、準(zhǔn)確、平穩(wěn)運(yùn)行。

［1］陸德民，張振基，黃步余.石油化工自動(dòng)控制設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.第3版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011：77-83.

［2］朱文斌.新型差壓式流量計(jì)的研究［D］.杭州：浙江大學(xué)，2007.

［3］鄧茂煥.節(jié)流式差壓流量計(jì)的發(fā)展和現(xiàn)狀［J］.工業(yè)計(jì)量，2002（6）：30-32.

［4］石油工程建設(shè)專業(yè)標(biāo)委會(huì).石油天然氣建設(shè)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范自動(dòng)化儀表工程：SY 4205—2007［S］.北京：石油工業(yè)出版社，2008：5-15.

（編輯賈洪來）

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.05.017

楊程，2011年畢業(yè)于東北石油大學(xué)（自動(dòng)化專業(yè)），從事地面工程、規(guī)劃設(shè)計(jì)管理工作，E-mail：314854998@qq.com，地址：大慶油田采油一廠規(guī)劃設(shè)計(jì)研究所，163000。

2016-01-24