摘要(yao):在天然氣(qi)輸氣(qi)場站(zhan)中(zhong)渦輪流(liu)量計 起(qi)着(zhe)關鍵(jian)的計(ji)量作用,計(ji)量的正(zheng)确率往(wang)往影(ying)響着輸差(cha)和貿易結(jie)算,而輸差和貿易結(jie)算又(you)影響利潤和資(zi)金流轉。所(suo)以要求流(liu)量計(ji)準确(que)計量(liang)就顯(xian)得尤爲重(zhong)要。以S省天(tian)然氣長輸(shu)管道爲依托，從(cong)天然氣(qi)場站設(she)備設施出(chu)發，基(ji)于渦(wo)輪流量計(ji)原理(li)，分析(xi)在實(shi)際日(ri)常輸(shu)氣過(guo)程中影(ying)響(xiang)渦輪(lun)流量(liang)計(ji)計量的(de)原因,從.而(er)提出在輸(shu)氣過程中(zhong)如何(he)減(jian)少影響(xiang)貿易結算和輸(shu)差的(de)方法和策略,以(yi)此提高渦(wo)輪流量計(ji)的使(shi)用效率和(he)經濟(ji)價值。
0引言(yan)
　　随着城市(shi)化(hua)進程的(de)不斷加快(kuai)，人口(kou)越來(lai)越(yue)集(ji)中，人(ren)民收入(ru)越(yue)來越高，天(tian)然(ran)氣作爲(wei)一種高效(xiao)的清潔能源已經走(zou)進了城(cheng)市(shi)和鄉村，有(you)望(wang)和電力(li)一樣(yang)走進(jin)每家每戶。此(ci)外(wai)人們(men)對空氣(qi)質量越(yue)來越(yue)重視，因此(ci)在工業領(ling)域煤(mei)改氣(qi)項目實施(shi)的越來越(yue)多。再(zai)者作(zuo)爲(wei)傳統清(qing)潔能(neng)源的核能(neng)，由于(yu)福(fu)島事件(jian)的影響(xiang)，現(xian)在核(he)電廠在歐洲處(chu)于不(bu)斷關停的趨勢;風(feng)能和太(tai)陽能雖然(ran)都是(shi)最清(qing)潔的能源(yuan)但是由于(yu)自身分布(bu)太廣且利(li)用率低和上網(wang)困難等(deng)問(wen)題也(ye)很難(nan)發展(zhan)壯大(da);水能雖(sui)然較爲(wei)理想，但是适合(he)建壩(ba)的(de)地方并(bing)不多。所以(yi)從長遠來(lai)看，天(tian)然氣(qi)在能(neng)源中的消(xiao)耗占比也将不(bu)斷增加。反(fan)映到地方(fang)企業(ye)，上某(mou)天然(ran)氣股份有(you)限公(gong)司(si)的天然(ran)氣場站每年冬運的(de)輸氣量确(que)實在(zai)不斷增長(zhang)，很多(duo)天然(ran)氣場(chang)站在(zai)冬季(ji)都是滿負(fu)荷運行。因(yin)此給工(gong)作(zuo)人員和設(she)備設施運(yun)行帶來了壓力(li)。而作(zuo)爲天(tian)然氣(qi)場站關(guan)鍵(jian)的計(ji)量設(she)備之一的(de)渦輪(lun)流量計在計量(liang)中(zhong)發(fa)揮着(zhe)重要作(zuo)用(yong)。它因爲計量準确、易(yi)于安(an)裝、占(zhan)地面積小(xiao)、維護保養(yang)簡單、事故(gu)少。越(yue)來越(yue)受(shou)到天然(ran)氣輸(shu)氣場站青睐。而(er)且在(zai)油氣(qi)田、化(hua)工企(qi)業、天然氣門站(zhan)等發(fa)揮着越來(lai)越重(zhong)要的(de)角色。
1渦輪(lun)流計的原理
　　當(dang)天然氣通過渦(wo)輪流(liu)量(liang)計(ji)的渦(wo)輪時(shi)，氣體分子(zi)通過碰撞(zhuang)渦輪(lun)葉片(pian)，将動能和(he)勢能(neng)傳遞(di)給渦(wo)輪，使(shi)渦(wo)輪做圓(yuan)周運動産生旋轉，在(zai)一(yi)定的流(liu)量範(fan)圍内，對一定的(de)氣體介質(zhi)，渦輪的旋(xuan)轉角速度(du)與(yu)流體流(liu)速成正比(bi)。因此(ci)，流體(ti)流(liu)速可通(tong)過渦輪(lun)的(de)旋轉角速度(du)得到，并(bing)通過機械(xie)傳動(dong)傳給(gei)機械表頭(tou)通過計(ji)數(shu)器從(cong)而得到氣體的(de)工況流量(liang)。渦輪(lun)的旋(xuan)轉角(jiao)速度(du)通過安(an)裝(zhuang)在流(liu)量計(ji)外(wai)面(mian)的信(xin)号檢測放大器(qi)用電(dian)磁(ci)感應的(de)原理(li)來(lai)測量。當(dang)渦輪旋轉時，渦(wo)輪上螺旋(xuan)形葉(ye)，片依(yi)次接近和(he)遠離(li)處(chu)于(yu)管壁(bi)外的磁(ci)電(dian)感應(ying)線圈，周期(qi)性的(de)改變(bian)感(gan)應線圈(quan)磁回路(lu)磁(ci)阻，使(shi)通過(guo)線圈(quan)的磁(ci)通量(liang)發(fa)生(sheng)周期(qi)性的(de)變(bian)化而産(chan)生與流量(liang)成正(zheng)比的(de)信号(hao)。由于(yu)剛感應出(chu)的信号還(hai)很微弱，因(yin)此需(xu)要通過級(ji)聯的(de)多個放大(da)電路(lu)放大(da)後再(zai)輸出;此時的信(xin)号中由(you)于存在(zai)諸多幹擾(rao)和噪(zao)音，爲了(le)去(qu)除幹(gan)擾信号得到有(you)用信号(hao)，就(jiu)要對(dui)信号進(jin)行濾波(bo)。這時(shi)的信(xin)号由于不是規整的(de)脈沖信号，因此(ci)就需(xu)要(yao)通(tong)過電(dian)壓比較器(qi)轉化(hua)爲磁(ci)脈沖信号(hao)再通(tong)過(guo)表頭的(de)計數器來得出(chu)，可以(yi)得(de)到瞬時(shi)流量(liang)和累(lei)計流(liu)量,再上(shang)傳(chuan)到PLC櫃(gui)就可以顯(xian)示在(zai)工控機上(shang),并且通過(guo)衛(wei)星通信(xin)或以(yi)太網(wang)就可以傳(chuan)到調控中(zhong)心。
2影響計(ji)量的(de)原因
　　衆所周知(zhi)，影響(xiang)計(ji)量(liang)的原因很(hen)多。除(chu)了天(tian)然氣的(de)一(yi)些原(yuan)因，也(ye)有設備設(she)施的原(yuan)因和在(zai)管理.上的(de)--些原(yuan)因。下面我(wo)們就(jiu)從日(ri)常工作中(zhong)逐一(yi)分析(xi)。
(1)因爲(wei)天然氣剛開采(cai)出來時本(ben)身含(han)有硫(liu)化氫，如果(guo)淨化廠(chang)除(chu)硫除不幹(gan)淨，就(jiu)會有(you)殘留(liu)氣體(ti)存到(dao)長輸(shu)管(guan)網(wang)中。硫(liu)化氫氣體(ti)與水(shui)汽結合會形成(cheng)酸性(xing)氣體，而酸(suan)性氣體(ti)不僅會(hui)腐蝕流(liu)量(liang)計金屬主體，而且會(hui)腐蝕渦(wo)輪(lun)，使渦(wo)輪變(bian)脆,影(ying)響渦(wo)輪流(liu)量計(ji)的使用壽(shou)命(ming)和計量(liang)精度(du)。
(2)在冬(dong)季由(you)于采暖原(yuan)因晚(wan)上輸氣(qi)量(liang)較大(da)，且在(zai)陝北(bei)地區(qu)氣溫在(zai)夜(ye)間有(you)時甚(shen)至會達到(dao)零下二十(shi)度左(zuo)右，當溫度低于(yu)露點時就會有(you)水汽(qi)在(zai)管(guan)線中(zhong)析出(chu)形(xing)成水珠(zhu)，由于(yu)溫度低于(yu)零下(xia)所以水就會在(zai)渦輪(lun)中結(jie)冰造成渦(wo)輪冰(bing)堵現象，使得供(gong)氣出(chu)現(xian)停輸。
(3)氣體中的粉塵會(hui)給葉片(pian)旋(xuan)轉時(shi)帶來(lai)阻力(li),粉塵(chen)多時就會(hui)導緻(zhi)氣體(ti)通(tong)道被堵(du)，影響葉片(pian)旋轉(zhuan)，進而(er)影響(xiang)計量(liang)，産生粉塵(chen)的原(yuan)因是(shi)管線在施(shi)工完成後(hou)沒有(you)清理(li)幹淨，還有(you)就是(shi)管道(dao)内壁在氣(qi)體的沖擊(ji)下會(hui)生成(cheng)鐵粉(fen)。
(4)在天(tian)然(ran)氣(qi)開采(cai)過程中(zhong)，會伴随着一定的油分(fen)子帶(dai)出，如果太(tai)多的(de)話(hua)還會産(chan)生凝析(xi)油(you)，如果在淨化過(guo)程中(zhong).處理不幹(gan)淨，則(ze)會沾(zhan)到渦輪葉(ye)片或者葉(ye)輪的内壁上(shang)，并(bing)在渦(wo)輪高速旋(xuan)轉下做離(li)心運動，影(ying)響渦輪做(zuo)圓周(zhou)運動。
(5)壓(ya)力(li)傳感(gan)器和(he)溫變(bian)信号(hao)#的傳(chuan)輸(shu)也會影(ying)響渦輪(lun)流量計(ji)的計(ji)量(liang)，因爲檢(jian)測的信号(hao)都有可能因(yin)爲各種(zhong)原因導緻(zhi)減小(xiao)或者增(zeng)大(da)，因此(ci)确保渦輪(lun)流量計的(de)壓變和溫(wen)變、流(liu)量計算機(ji)每半(ban)年按時效(xiao)驗一次。
(6)因(yin)爲天(tian)然氣(qi)中(zhong)除過甲(jia)烷，還會有(you)少量的乙(yi)烷(wan)、丙烷、丁(ding)烷、戊烷等(deng)。所以(yi)用色(se)譜分析儀(yi)定期對氣(qi)體組(zu)分進(jin)行(hang)标定,确(que)定氣體(ti)的(de)具體組分(fen)，可以使得(de)計量(liang)更加(jia)精準。
(7)因爲用氣有高(gao)低峰(feng)，當(dang)氣體流量大(da)于額定量(liang)程的(de)百分(fen)之八十或者低于百(bai)分之二十(shi)時就(jiu)會計量不(bu)準确(que)，所以(yi)選定(ding)合适量程渦(wo)輪(lun)流量(liang)計确(que)保流(liu)量範(fan)圍在(zai)百(bai)分之二(er)十到百分(fen)之八(ba)十之間(jian)，如(ru)果流(liu)量太低(di)或(huo)者太高應(ying)根據實際(ji)情況(kuang)切換到備(bei)用支(zhi)路(lu)或者更(geng)合适量(liang)程(cheng)的渦(wo)輪流(liu)量計來計(ji)量。
3渦輪流H計在(zai)天然(ran)氣(qi)場(chang)站中(zhong)使用的技術
(1)SCADA(數(shu)據采集與監視(shi)控制系統)5),以計(ji)算機爲(wei)核心的(de)控制系(xi)統(tong)。在鐵(tie)路、電(dian)力、化工、石(shi)油行(hang)業中(zhong)具有(you)極其(qi)重要(yao)的作(zuo)用。在天然氣長輸管網(wang)公司中(zhong)，調控中心SCADA系統控制(zhi)主機(ji)，通過(guo)路由(you)器(qi)将(jiang)數據傳到(dao)衛星主站(zhan)和DNN/PSTN公網，通(tong)過衛(wei)星天(tian)線(xian)将數據(ju)傳到衛星(xing)再傳到各(ge)個場(chang)站的(de)衛星天線再經過衛(wei)星(xing)通(tong)訊設(she)備到(dao)場站(zhan)PLC控制櫃。公網數據通(tong)過光纖(xian)将(jiang)傳給(gei)場站(zhan)交換(huan)機再(zai)到場站(zhan)PLC櫃(gui)。而PLC連(lian)接了(le)天然氣場(chang)站的機組數據(ju)，快速(su)截(jie)斷閥， 電(dian)動球閥 ， 超聲波流量計 ，壓(ya)變，溫(wen)變，渦輪(lun)流(liu)量計，輔助(zhu)設(she)備(bei)設施(shi)等數據。渦(wo)輪流(liu)量計(ji)在運行過(guo)程中将(jiang)采(cai)集的(de)壓力、溫(wen)度、和渦(wo)輪數據(ju)，傳(chuan)到渦(wo)輪流(liu)量計表頭(tou)(流量(liang)積算儀)。以(yi)愛拓(tuo)力流(liu)量計(ji)爲例，表頭具有(you)流量計算、數據(ju)采集(ji)、參數(shu)設置、時鍾設置、數據(ju)通訊(xun)、數(shu)據存儲(chu)、故障(zhang)診斷(duan)等功(gong)能。利用Modbus協議将采集的流(liu)量信(xin)号上傳到(dao)PLC(可編(bian)程邏(luo)輯控(kong)制器(qi))的計(ji)量模(mo)塊，再傳到工控機就(jiu)可以(yi)在(zai)電腦桌(zhuo)面上顯示(shi)瞬時(shi)流量、累(lei)計(ji)流量(liang)。然後(hou)PLC根據(ju)TCP/IP協議(yi)可以将(jiang)數據上(shang)傳到(dao)以太(tai)網,通(tong)過通訊設(she)備傳(chuan)到調控中(zhong)心，調(diao)控中心根據輸(shu)氣計(ji)劃就可以(yi)随時(shi)給(gei)場站下(xia)達指(zhi)令或(huo)者自(zi)己對用戶(hu)進行輸氣(qi)計(ji)劃調整(zheng)。其原(yuan)理圖(tu)見圖1。
 
(2)渦輪流量計采(cai)用先進(jin)的集成(cheng)芯片(pian)和(he)微機技(ji)術，表頭功(gong)耗低，内部(bu)電(dian)池可以(yi)使用(yong)兩年(nian)左右，不僅(jin)可(ke)以(yi)讀取(qu)累計瞬(shun)時(shi)氣量(liang)、昨日累計氣量(liang)、今日(ri)累計(ji)流量(liang)、曆史流量數據(ju)，可輸出标(biao)準的模拟信号，将信(xin)号遠(yuan)傳和(he)上位(wei)機進(jin)行(hang)通訊，方(fang)便數據記(ji)錄。
(3)渦(wo)輪流(liu)量計采用(yong)RS485通訊(xun)，接(jie)口(kou)組成(cheng)半雙工(gong)網(wang)絡采(cai)用兩線(xian)制，用屏(ping)蔽的雙絞線傳(chuan)輸，這(zhe)種接(jie)線方(fang)式爲(wei)總線式拓(tuo)撲結(jie)構在(zai)同一(yi)總線.上最多可(ke)以挂接32個(ge)結點(dian)。RS485較之(zhi),RS232不(bu)容易損(sun)壞接口(kou)電路芯片，且該(gai)電(dian)平與(yu)TTL電路(lu)兼容(rong)，可方(fang)便與(yu)TTL電路(lu)連接(jie)。數據(ju)傳(chuan)輸效率(lü)高，速(su)度(du)可以到(dao)10Mbps,抗共模能(neng)力增強，抗(kang)噪聲幹擾(rao)好，傳輸(shu)距(ju)離可(ke)以到(dao)3KM。
4渦輪(lun)流量(liang)計的維護保養
4.1日維護保養
　　對(dui)渦輪(lun)流(liu)量(liang)計進(jin)行巡(xun)檢(jian)，觀(guan)察讀(du)數顯(xian)示及(ji)電池(chi)電量顯示(shi)是否(fou)清晰、真(zhen)實(shi)、正确(que)。檢查渦(wo)輪流量(liang)計各密封(feng)點有無洩漏現象，如(ru)有洩漏現(xian)象應(ying)及時(shi)處(chu)理(li);
保持(chi)渦輪流(liu)量(liang)計外觀及其附件的(de)清潔狀(zhuang)态;
檢查儀表檢(jian)定标識(shi)是否清(qing)晰(xi)、有效(xiao)，鉛封(feng)是否良好(hao)。
4.2月維護保(bao)養
檢(jian)查渦(wo)輪(lun)流量計(ji)本體及附(fu)件是(shi)否完(wan)整、是否有(you)鏽蝕或(huo)損(sun)壞，銘牌是(shi)否清(qing)晰，接(jie)插件是否(fou)接觸良好(hao)，端子接線(xian)等是否牢(lao)固;
檢(jian)查防爆撓性管(guan)連接是否(fou)可靠，若有松(song)動應及(ji)時緊(jin)固(gu);
檢(jian)查防雷接(jie)地是(shi)否可(ke)靠，确(que)保(bao)防(fang)雷接(jie)地線各連接處(chu)無松動、無(wu)鏽蝕。
4.3季維(wei)護保養
春(chun)秋檢時對所配用的(de)過(guo)濾(lü)除塵(chen)器進(jin)行(hang)拆解檢(jian)查并(bing)清潔;
春秋(qiu)檢時(shi)對渦輪流量計(ji)的(de)葉輪及(ji)軸承進行清潔(jie)和潤(run)滑保養，并(bing)經檢定合(he)格後方可(ke)恢複正常(chang)使用(yong);
春秋(qiu)檢時根據電池電量(liang)提示及(ji)時(shi)更換液晶(jing)顯示屏電(dian)池;
春(chun)秋檢(jian)檢查防爆(bao)撓(nao)性管是(shi)否老化、龜(gui)裂，對(dui)影響(xiang)防(fang)爆性能(neng)的及時(shi)更換。.
4.4年維護(hu)保養
每半(ban)年效驗一(yi)次。
5渦(wo)輪流(liu)計的(de)安裝(zhuang)注意(yi)事(shi)項
确保(bao)完好的渦(wo)輪流(liu)量計上有箭頭方向(xiang)表明流體(ti)方向不(bu)能(neng)裝反:
安裝(zhuang)的管(guan)道必(bi)須吹(chui)掃幹淨裏(li)面的殘(can)渣(zha):.
渦輪(lun)流量計必(bi)須水(shui)平安裝，表(biao)頭朝(chao)上;
　　渦輪流量計(ji).上遊必須(xu)安裝(zhuang)帶有差(cha)壓(ya)表的(de)過濾(lü)器，且過濾(lü)器距離渦(wo)輪有一段較長的直(zhi)管段，以确(que)保流體正(zheng)常平(ping)穩的(de)流動。
6渦(wo)輪(lun)流懸計的使用的優(you)缺點(dian)
優點(dian):
(1)結構(gou)簡易(yi)，使用(yong)範圍(wei)廣
　　主要部件有(you):流量(liang)計主體、穩(wen)流器、渦(wo)輪(lun)的測(ce)量單(dan)元(yuan)、軸(zhou)承、累(lei)加器、磁耦合裝(zhuang)置，校(xiao)正儀。該流(liu)量計适用(yong)于低，中，高(gao)壓氣體都(dou)可以計量。管道(dao)公稱(cheng)直徑從DN50~DN500範(fan)圍都有(you)，溫(wen)度範(fan)圍從(cong)-20℃-+60℃.因此計量(liang)範圍廣，大流量、小流(liu)量都可以(yi)，既能适應寒冷(leng)地區，也适(shi)應高(gao)溫地區。
(2)使(shi)用方便，量程(cheng)寬
　　以S省(sheng)場站應(ying)用(yong)最多(duo)的渦輪流量計(ji)，正在(zai)逐漸(jian)取代(dai)孔闆流量計。因(yin)爲渦輪(lun)流(liu)量計(ji)量程(cheng)寬，在一次(ci)更換後(hou)基(ji)本可(ke)以滿(man)足(zu)全年高(gao)低峰的(de)使(shi)用要(yao)求。不需(xu)要再頻(pin)繁更(geng)換(huan)孔(kong)闆流(liu)量計(ji)的(de)孔闆和(he)效驗(yan)壓(ya)變。該流(liu)量計(ji)量(liang)程(cheng)一般(ban)量程是1:30,最(zui)大甚(shen)至可(ke)擴展至1:50。而(er)孔闆(pan)流量計标準量(liang)程比(bi)113,最大(da)可拓展至130，比渦(wo)輪流量計少了(le)很多。
(3)計量精度準确(que)
以愛托利(li)流量計爲(wei)例最(zui)大允(yun)許(xu)誤差爲(wei)最小流量的+/-2%，最(zui)大流(liu)量的(de)0.2。
缺點(dian):
對氣(qi)質(zhi)要(yao)求高，測量氣體必須(xu)純度高，雜(za)質少(shao),
7渦輪(lun)流(liu)計常見(jian)問題及故(gu)陶處理(見表1)
 
8結語
　　目(mu)前天然氣(qi)場站現行(hang)的例行工(gong)作和工(gong)藝(yi)條件(jian)不能(neng)有(you)效降低(di)天然(ran)氣氣(qi)質中(zhong)的雜(za)質。所以爲(wei)了提高渦(wo)輪流量計(ji)計(ji)量的精(jing)度，應(ying)該從(cong)以下(xia)幾點(dian)得到加強(qiang)。
　　第一(yi)是從(cong)日常(chang)工作方(fang)面(mian)加強(qiang)沿線天然氣場(chang)站卧分(fen)和過濾(lü)器的層層(ceng)排污，目的(de)是在(zai)天然(ran)氣進入流量計(ji)之前(qian)設(she)置(zhi)層層(ceng)屏障(zhang)，在雜(za)質進(jin)入流量(liang)計之前(qian)就把(ba)它清(qing)理幹(gan)淨。第(di)二(er)定期采(cai)取清管(guan)作(zuo)業，當(dang)管輸(shu)效率降低(di)到90%以下(xia)時(shi)對管道裏的污(wu)物定(ding)期清理幹(gan)淨。第(di)三根據(ju)在(zai)場站(zhan)排污時(shi)所(suo)排的(de)雜質的(de)多少，判(pan)斷是否要(yao)進行(hang)多次(ci)排污，以确(que)定是(shi)否(fou)已(yi)經達(da)标。第(di)四個是流(liu)量計(ji)的使(shi)用說(shuo)明書(shu)、合(he)格證書(shu)、檢定證書(shu)都應(ying)該具備且在有(you)效期内，及(ji)備品備件(jian)原則上按(an)使用總數的3%儲備。場(chang)站應該應(ying)該有計量管理(li)人員(yuan)負(fu)責(ze)計量(liang)器具及(ji)資(zi)料的(de)管理(li)，保(bao)證(zheng)計量(liang)器具資料的完(wan)整。從技術(shu)方面(mian)在做好(hao)平(ping)時渦輪流(liu)量(liang)計的維(wei)護保養和(he)每年(nian)的檢定，确(que)保流(liu)量計(ji)的運(yun)行在檢定(ding)周(zhou)期(qi)内。第(di)五加(jia)強日常工(gong)作的(de)考核力度(du)，确保每(mei)項工作都順(shun)利完成。

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