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天然气流量计计量误差分析及解决办法
点击次数:5844 发布时间:2014-11-01

  目前中国燃气已进入天然气时代,同时在这些天然气管道上的天然气计量方面使用了大量的天然气流量计,天然气流量计具有准确度高、重复性好、量程比宽、体积小、结构简单、脉冲量输出、便于和流量计算机配套、安装维修方便、使用寿命长等优点,特别适用于贸易计量及对气体流量进行量值传递。但是由于生产运行人员的不正确工艺流程及设备操作和工艺流程设计的不合理,导致了天然气流量计测量部件损坏,产生测量误差。陕京线某计量分输站一台DN80天然气流量计就出现了一次这样的情况。
1故障产生及分析
1.1站场介绍
  在这个计量分输站里使用的是德国RMG公司生产的TRZ-03-LDN80G400ANSI600型天然气流量计,现场工艺流程如图1。

1.2天然气流量计的工作原理
  流量计表体内部设置测量系统。测量元件上游安装整流器,能够充分消除气体不规则流动引起的扰动和漩涡,使气体平稳通过测量元件。气体通过流量计,在流体作用下,叶轮在气体作用下产生旋转运动,通过涡轮杆和磁耦合系统传至表头,叶轮旋转经
过齿轮机构被减速,减速比通过适当的调节齿轮进行调整,用机械计数器显示出工况条件下的体积流量,同时,输出相应的低脉冲信号。天然气流量计装有一个凸状辅助叶轮,与涡轮系统共轴,与主叶轮同步工作。主叶轮和辅助叶轮分别装有感应式高频脉冲信号发生器HF3和HF2,能输出高频脉冲信号给流量计算机(如图2所示)。

1.3故障的发生
  故障是这样发现的,根据生产单位贸易交接计量内部管理规定每个月要对下游做一个气量统计和输差分析,2009年2、3两个月里,根据下游汇报的气量统计表计算出输差都在-5%,根据计量管理规定要求输差不得超过±3%,由此判断此天然气流量计有问题,将流量计拆卸下来后,通过外观检查并没有发现里面的零部件出现什么故障,叶轮、轴承等精密设备没有发现粉碎和破损现象,但是经过标定,发现流量计确实误差很大。标定数据如表1、表2所示。

1.4故障原因的分析
  经过分析主要由以下三个方面导致天然气流量计误差。
(1)工艺流程操作的不合理
  根据图1可以看到流量计前后有两个阀门,做生产工艺流程切换时主要就是这两个阀门的开关操作,在工艺上这两阀门都是球阀,一般阀门2这个位置安装的是电动球阀,阀门1位置安装的是手动球阀,操作员在做流程操作时对阀门1和阀门2的开阀速度控制不好导致了天然气流量计瞬间产生高流速致使内部叶轮打碎或其他零部件故障,致使流量计不能正常工作。
(2)下游用户用气量不稳
  有的时候在正常向下游供气,并且用气量不大时,而且与下游门站距离很近的情况下,若下游用户突然瞬间加大用气量必然导致流量计后到下游门站这段管道压力瞬间降低产生很大压差,这时根据流体力学原理大量的天然气会向下游补充,致使天然气流量计会瞬间增加转速而且这个转速超出它的额定工作转速,这样就会使某个零部件故障,这种由于下游用气量不稳定,产生突发性压差也会导致天然气流量计故障。
(3)气质的影响
  此计量分输站是一个陕京线过路分输计量中间站,除了满足下游用户供气外,夏季通过干线管道正输向储气库注气,冬季反输从储气库采气,但是冬季从储气库采气气质较差,天然气里面夹杂着杂质,虽然工艺设计在流量计前加了分离器但是有时还是不能完全将天然气进化干净,这些气体中的杂质颗粒就会频繁击打叶轮等零部件,时间长了就会造成部分零部件损坏或位置偏移,导致计量不准确。
2解决办法
2.1更换流量计内部损坏部件后重新检定经过对流量计内部更换磁耦合器和齿轮后标定结果如表3、表4所示。

2.2预防措施
(1)工艺流程操作的调整
  操作员在做流程操作时,先确认阀门2是否关闭,如果没有关闭要先关闭阀门2,然后缓慢用手动开启阀门1开启时间大约5min,尤其是刚开启时越缓慢越好,开阀过快使管线内形成速度极快的涡流冲击涡轮系统,整流器不能在很短的时间内调整急速状态中的气体流态,叶轮被极不规则的气流冲击造成损坏,同时轴承也因此微变,涡轮系统原有的动平衡被
破坏。让气体通过天然气流量计速度不要超过25m/s,zui大过负荷不超过30s,zui大流量不超过1.2qmax,让阀门1和阀门2之间的管段缓慢冲压。
上游压力与阀门1和阀门2之间的管段冲压完成后,缓慢用手动开启阀门2,开启阀门2所用时间根据下游需要冲压管线的长度1km内4min为好,超过1km在4~8min内调整。尤其是刚开启时越缓慢越好,避免瞬间产生高流速致使涡轮内部叶轮损坏。阀门2决不能使用电动方式,除非需要紧急关断才使用
电动方式。
(2)下游用户用气量的稳定
  下游非正常用气也是导致涡轮损坏原因之一。如果下游用户的场站和我们的场站非常近,影响因素更大。所以我们与下游用户签定稳定供气和用气协议。
其中对下游用户的操作提出要求,如果下游场站出现紧急关断情况,启输的操作步骤参考我方新编的操作规程,避免管道内流速的突然增加。如果下游是大的用气单位,其启输的操作步骤也要参考我方编制的操作流程。这样可以根本上解决下游用气突然增加出现的瞬间大流量可能对天然气流量计造成的损坏。
(3)增加过滤效果
  在流量计前加了过滤器并提高过滤器的滤芯技术指标,使天然气进化的更干净,避免气体中的杂质颗粒打击叶轮时造成的损坏。
  经过半年的观察,与下游气量对比天然气流量计工作正常,目前在天然气流量计的工艺流程的设计里都取消了对天然气流量计的旁通流程设计,笔者认为这种设计不应该取消,应该增加天然气流量计自诊断功能这样可以随时判断天然气流量计工作是否正常。天然气流量计的日常维护工作每30天注油一次,在气质较差的情况下增加注油次数,以保证轴承充分润滑,涡轮系统动平衡保持*状态。

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