摘要：我國正式步入天然氣時代，其中在天然氣計量上，大量使用的是渦輪流量計，這是一種結(jié)構(gòu)簡單、體積小、量程比寬、重復(fù)性好和精度高的流量計，適合用在貿(mào)易計量和氣體流量量值傳遞中。但在實際運用中，卻易因工藝流程不正確等問題而出現(xiàn)測量誤差，這將會影響到天然氣供需雙方的利益。對此，本文筆者結(jié)合相關(guān)知識，舉例淺析天然氣計量誤差及其改進措施。
0引言
目前，我國天然氣流量計量主要使用的是渦輪流量計，其采用的是動量矩守恒定律，即：渦輪在天然氣進入流量計時轉(zhuǎn)動，其中天然氣的流量與渦輪的轉(zhuǎn)速按比例變動，則可根據(jù)渦輪的轉(zhuǎn)速來計算天然氣的流量，并顯示在儀表上。
渦輪流量計主要由渦輪、整流器、發(fā)生器、計數(shù)器、磁耦合、壓力管嘴、溫度管嘴、輔助葉輪、高頻脈沖及高低頻脈沖發(fā)生器等組成。與其他流量計相比，渦輪流量計具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、量程比寬、脈沖量輸出、安裝維修方便、重復(fù)性好及精度高等優(yōu)點。因此，在正常條件下，渦輪流量計的測量精度均可滿足標準要求，但在實際應(yīng)用中，卻多因工藝流程設(shè)計和操作問題而出現(xiàn)測量誤差。
1天然氣計量誤差的成因
圖1所示為DN80氣體渦輪流量計的現(xiàn)場工藝流程圖。
根據(jù)氣量統(tǒng)計表得出，下游氣量在2015年2、3月的輸差為-5%，這明顯高于計量管理規(guī)定的±3%，因此可判定這一渦輪流量計存在問題。通過拆卸發(fā)現(xiàn)，渦輪流量計的零部件均無粉碎或破損現(xiàn)象，但通過標定卻發(fā)現(xiàn)，渦輪流量計存在較大的誤差，究其成因如下：
1.1工藝流程的操作不當(dāng)
根據(jù)圖2，渦輪流量計的前后均設(shè)有閥門及其作用是通過開關(guān)操作來切換生產(chǎn)工藝流程，且在工藝上，這2個閥門應(yīng)選設(shè)球閥，其中閥門1、2處應(yīng)分別裝設(shè)手動球閥和電動球閥。因此，操作人員在流程操作時，如若無法有效控制閥門1、2的開閥速度，渦輪流量計將會產(chǎn)生瞬時高流，并打碎流量計的內(nèi)部葉輪或引起其他零部件受損，從而導(dǎo)致渦輪流量計在工作時產(chǎn)生測量誤差。
1.2下游用氣量失穩(wěn)
研究發(fā)現(xiàn)，如正向下游正常供氣，且下游用氣量較小及距離下游門站較近時，一旦下游用氣量瞬間劇增，會增大渦輪流量計到下游門站這一管段的壓差。此時，利用流體力學(xué)原理便可知，天然氣會大量補充下游，這無疑會在瞬間增快渦輪流量計的轉(zhuǎn)速，且這一轉(zhuǎn)速遠超其額定工作轉(zhuǎn)速，從而造成渦輪流量計的零部件受損，并最終影響其測量精度。
1.3氣質(zhì)因素的影響
在天然氣計量中，氣質(zhì)因素對渦輪流量計測量精度的影響尤其明顯，其中包括天然氣中的雜質(zhì)等。在案例項目中，計量分輸站屬于過路分輸計量中間站，即其既需向下游用戶供氣，還需在夏季正輸時，注氣入儲氣庫，同時在冬季反輸時從儲氣庫采氣，但冬季采氣的氣質(zhì)較差，即在天然氣中夾有雜質(zhì)。對此，雖在渦輪流量計前裝有分離器，但仍無法徹底凈化天然氣，這時其中的雜質(zhì)顆粒便會反復(fù)撞擊葉輪、軸承等零部件，從而造成零部件位移偏移或本體損壞，并最終影響到渦輪流量計的測量精度。
2天然氣計量誤差的改進
在天然氣計量中，渦輪流量計測量誤差的成因具有多樣性，其中以工藝流程設(shè)計和操作不當(dāng)為主要原因。據(jù)此，提出如下改進建議：
2.1更換渦輪流量計中損壞的零部件
在渦輪流量計中，損壞的零部件包括齒輪和磁耦合，因此需先將其更換，再重新檢定。
2.2調(diào)整工藝流程操作
鑒于工藝流程的正確操作對渦輪流量計測量精度的影響尤其明顯，則建議調(diào)整工藝流程的操作，具體如下：首先，確定閥門2的關(guān)閉狀態(tài)；其次，手動開啟閥門1，并保證開啟的速度緩慢且耗時約為5min，特別是在初啟時，更應(yīng)將閥門的開啟速度放緩，以免因開閥速度過快而在管線中形成超速渦流，這將會對渦輪系統(tǒng)造成沖擊，注意整流器在調(diào)整急速氣體流態(tài)時的時長不得過短，以免極不規(guī)則氣流對葉輪造成沖擊損壞及引起軸承改變，從而保持渦輪系統(tǒng)的動平衡狀態(tài)；第三，天然氣從渦輪流量計中通過的速度應(yīng)≤25m/s及其最大過負荷應(yīng)≤30s、最大流量應(yīng)≤1.2qmax（q為流量，m3?h-1），在這一條件下，進行閥門1、2間管段沖壓，注意沖壓的速度應(yīng)足夠緩慢；第四，手動開啟閥門2，注意放緩閥門2的開啟速度，并按下游沖壓管線長1km內(nèi)耗時4min來計算開啟時長，對于管線長＞1km的情況，應(yīng)在4-8min內(nèi)進行調(diào)整，其中在初啟時的速度尤其要緩慢，以免因瞬時流速過高而損壞渦輪中的葉輪。
2.3穩(wěn)定下游用氣量
渦輪損壞的重要原因之一便是下游的非正常用氣，其中與下游場站的近距離排布更為加重這一影響。因此，應(yīng)設(shè)法穩(wěn)定下游的用氣量，具體可通過與下游用戶簽署協(xié)議來穩(wěn)定供氣和用氣，其中應(yīng)明確規(guī)定下游用戶的操作，即：如若下游場站需緊急關(guān)斷，應(yīng)按操作規(guī)程進行啟輸操作，以免管道中天然氣的流速劇增；如若下游用戶的用氣量較大，操作流程進行啟輸操作，如此便可從根本上防止下游用氣量不穩(wěn)而對渦輪流量計的正常工作造成不利影響，從而保證其測量精度。
2.4優(yōu)化過濾工藝
鑒于天然氣中雜質(zhì)對渦輪流量計的影響較大，則建議在流量計前增設(shè)過濾器，并提高其濾芯的技術(shù)指標，以保證其對天然氣的凈化效果更佳及防止雜質(zhì)顆粒對軸承、葉輪等零部件造成破壞。
3結(jié)語
綜上，渦輪流量計是一種適合用在貿(mào)易計量和氣體流量量值傳遞中的流量測量儀表，其在天然氣計量中的應(yīng)用極具價值。但發(fā)現(xiàn)，其計量精度將會受制于工藝流程的設(shè)計與操作。結(jié)合實際案例，提出了4點改進建議：一是更換損壞的零部件，并對其進行重新檢定；二是調(diào)整工藝流程的操作；三是穩(wěn)定下游用氣量；四是優(yōu)化過濾工藝。通過觀察發(fā)現(xiàn)，渦輪流量計的運作正常，但針對其中取消了的旁通流程設(shè)計，存在一定的不合理性，具體應(yīng)在不取消的條件下，新增渦輪流量計自診斷功能，以便隨時判斷其工作狀態(tài)。此外，在日常管維中，應(yīng)保證渦輪流量計的注油頻度為1次/月，注意注油的次數(shù)應(yīng)視氣質(zhì)條件而定，即氣質(zhì)條件越差，注油次數(shù)更多，如此方才能充分潤滑渦輪流量計的軸承及維持其渦輪系統(tǒng)的最佳動平衡狀態(tài)。
以上內(nèi)容源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)聯(lián)系即刪除!
