气体涡轮流量计现场应用的常见问题及对策分析

钟朝富 邱俊 陈实

（西南油气田分公司重庆气矿，重庆 400021）

摘 要：气体涡轮流量计是一种新型计量仪表，它具有准确度高、流量范围大，安装及操作使用简便等优点，近几年来，得到了广泛的应用，在现场使用过程中发现，由于选型不当、仪表本身发生故障、外界干扰等种种原因，造成计量误差增大，如何研究对策，采取行之有效的应对措施，将气体涡轮流量计的计量误差减小到最低限度，就是本文着重要探讨的课题。

关键词： 流量计 现场 问题 对策

一、前 言

气体涡轮流量计是速度式流量计中的一种，距今已有一百余年的历史，在欧、美国家的天然气流量计量中被广泛应用，在我国也已经成功应用多年，并有相应标准可循，它具有结构简单、重量轻、准确度高、压力损失小、量程范围宽、振动小、抗脉动流性能较好等特点，可适应高参数（如高温、高压）情况下的测量。涡轮流量计的输出是频率调制式信号，不仅提高了检测电路的抗干扰性，而且简化了流量检测系统。它的量程比可达1:10～1:30，在这个范围内准确度可达±0.2%～±1.0％。惯性小而且尺寸小的涡轮流量计的时间常数可达0.01秒。在欧洲和美国气体涡轮流量计是继孔板流量计之后的第二个法定天然气流量计，已经发展为多品种、全系列，多规格，批量生产规模的天然气流量计。标准规范亦十分完备，但亦有不足之处：测量部件为可动部件，易损坏，对气流洁净度要求较高，要求气流平缓，不适合冲击性气流。气体涡轮流量计是一种集流量、压力、温度检测功能于一体，并能进行压力、温度、压缩因子自动补偿的新型计量仪表，具有准确度高、流量范围大，安装及操作使用简便等优点，无须人工计算天然气产量，既减轻了现场操作人员的劳动强度，又提高了计量的准确度，深受欢迎。本单位自2001年开始使用气体涡轮流量计，在近些年的使用过程中，我们对气体涡轮流量计的性能有了进一步的了解，同时也发现了一些影响气体涡轮流量计正常工作、准确计量的因素。

(一)结构

典型的涡轮流量计由涡轮流量传感器（也称变送器）、前置放大器和显示仪表所组成。涡轮流量传感器主要由仪表壳体、导流器、涡轮、轴与轴承、磁电转换器等组成。

图1 气体涡轮流量计结构图

工作原理：当被测流体通过涡轮流量传感器时，流体通过导流器冲击涡轮叶片。由于涡轮的叶片与流体流向成一定角度，流体的冲击力对涡轮产生转动力矩，使涡轮克服流体阻力矩和机械摩擦阻力矩后而转动。在一定的流量范围内，对于一定的流体介质黏度，涡轮的旋转角速度与通过涡轮的流量成正比，所以通过测量涡轮的旋转角速度就可测量流体的流量。涡轮的旋转角速度一般都是通过安装在传感器壳体外面的信号检测放大器用磁电感应的原理来测量转换的。当涡轮旋转时，涡轮上由导磁不锈钢制成的螺旋形叶片依次接近和远离开处于管壁处的磁电感应线圈，周期性地改变感应线圈磁回路的磁阻，使通过线圈的磁通量发生周期性地变化而产生与流量成正比的脉冲电信号。此脉冲电信号经信号检测放大器放大整形后送至显示仪表（或计算机）显示出流体的流量。

（二）、气体涡轮流量计使用现状

本单位以天然气销售为主，具有用户多，用气量不大且用气不均，站场多为无人站管理特点，为了避免计量漏失及维护管理，根据气体涡轮流量计高精度、高可靠性、流量范围宽等优点，在达不到高孔阀计量范围的前提下，我们优先考虑使用气体涡轮流量计。在多年的使用过程中，我们对气体涡轮流量计的性能有了进一步的了解，同时也发现了一些影响其正常工作、准确计量的因素。

（三）、气体涡轮流量计现场应用的常见问题

1、气体涡轮流量计选型不当。若气体涡轮流量计选型不当，就会造成无法使用，必须根据用气量的大小、压力及环境条件等因素，综合考虑，合理地选择气体涡轮流量计的型号。如选型过大，就会造成无法计量或在小流量时漏失计量，使计量误差增大，给供气方造成损失；如选型过小，一方面不能满足用户正常用气，同时在供气高峰时容易使仪表超限，涡轮转子超速运转受损，造成计量不准。

2、气体正常流动时无计量显示， 此故障主要原因是：电源线、保险丝、功能选择开关和信号线可能有断路或接触不良；电池无电；显示仪表内部印刷板和接触件接触不良。故障排除方法：用万用表排查故障、更换电池、更换印刷板，反复插接等。

3. 有流量时计数器不计数，此故障主要原因是：磁敏传感器线圈断线或焊点脱焊；管道流量低于仪表起步流量，调整流量或更换仪表；前置放大器损坏，更换前置放大器；流量积算仪故障，检查修理或更换流量积算仪；感应片脱落或叶轮卡死，修复感应片或清洗腔体和轴承。故障排除方法：更换线圈或重新焊接；调整流量或更换仪表；更换前置放大器；检查修理或更换流量积算仪；修复感应片或清洗腔体和轴承。

3. 无气流通过时有流量显示，此故障主要原因是：流量计接地不良或与强电系统共地形成干扰；前置放大器灵敏度过高，产生自激现象；内、外电源电压不稳，有内部的电气或强外磁场的干扰。故障排除方法：消除干扰，重新接地；更换前置放大器；修复内、外电源电压，屏蔽外磁场；排除管道振动；管道有较强振动。

4. 未作流量调整，流量显示呈减少趋势，此故障主要原因是：流量计上游过滤器堵塞；流量传感器管段上的阀门阀芯松动，阀门开度自动减少；传感器叶轮受杂物阻碍或轴承间隙进入异物，导致叶轮减速。故障排除方法：清洗过滤器；修理或更换阀门；清洗叶轮。

3. 瞬时流量显示不稳定，此故障主要原因是：叶轮上粘有脏物；磁敏传感器下方壳体内壁处有铁磁物体；轴承磨损严重，致叶轮与壳体内壁碰撞；流量计接地不良或与强电系统共地，有较强外磁场干扰和机械振动。故障排除方法：清洗叶轮；清磁排除铁磁物体；更换轴承和重新安装叶轮；重新接地，屏蔽干扰，消除振动源。

4. 显示示值与经验评估值差异显著，此故障主要原因是：传感器流通通道内部受腐蚀；叶轮受阻或变形，旋转失常，使仪表系数发生变化；传感器元件背压不足，出现气穴叶轮旋转失常；气流逆向流动，旁通阀内漏，气流出现较大脉动；显示仪表内部故障；检测器中永磁材料元件失效失磁；实际流量超过传感器规定的流量范围；流量计参数设置错误。故障排除方法：更换流量计；清洗，排除堵塞；调节压力；加装止回阀，处理旁通阀内漏，上游加装整流器；检查排除显示仪表内部故障；更换失磁元件；提高压力或更换合适的流量计；重新设置参数。

5. 流量计输出错信号误，此故障主要原因是：无规定外电源输入仪表；信号输出驱动电路出现故障。故障排除方法：检查并输入规定外电源；检查排除信号输出驱动电路故障；

按要求重新设置参数；参数设置错误。

二、对策

为了确保气体涡轮流量计的正常运行，延长无故障工作时间，最大限度减小计量误差，在总结以往经验的基础上，我们主要采取了以下对策：

1、强化实施对气体涡轮流量计管理三级职责

对井站班组、仪表维修人员及计量管理人员进行三级职责划分，做到各司其职，职责分明，力求对气体涡轮流量计运行维护进行层层把关，将计量误差减小到最低限度。三级职责的主要内容有：

（1）、井站班组职责：加强仪表的日常维护保养，监视仪表运行状况；做好仪表的运行、检查记录；及时上报发现的各种问题。

（2）、仪表维修人员职责：加强仪表的巡检工作；监视仪表运行状况；定期送检仪表；及时处理仪表运行中出现的问题；做好检查、维修记录。

（3）、计量管理人员职责：制定仪表使用、维护、巡检管理制度；并监督执行；编制仪表送检计划；审定仪表选型、施工安装方案，配合、监督具备资质的施工单位施工；对仪表运行中出现的问题进行正确分析，并制定处理措施；建立仪表台帐；组织对井站操作人员的技能培训。

2、加强对仪表选型和安装的监督管理力度。

（1）、在进行仪表选型时，认真核对日用气量、供气压力、最大瞬产和最小瞬产等参数，确保所选用的仪表能在合理流量范围内运行，对日用气量和瞬产变化过大情况，建议安装一大一小两台仪表，分阶段使用。

（2）、在进行仪表安装时，计量监督人员必须到现场监督，发现异常及时纠正，避免投产后再整改的情况发生。

3、加强对运行中仪表的监控：

除了要求仪表维修人员定期巡查外，着重强调井站人员按以下要求进行仪表监控：

（1）、对有人值守的井站，每小时记录气体涡轮流量计的压力、温度、瞬产。读数录取的示值有：仪表显示的瞬产及相应的压力、温度，在用气低谷时取2~3次读数中的最小瞬产及相应的压力、温度；在用气高峰时取2~3次读数中的最大瞬产及相应的压力、温度；平时读数则随机录取；对无人值守的井站，要做到每周录取一次数据。

（2）、注意观察并记录气体涡轮流量计在一年四季使用中每一季的最大瞬产、起步流量和相应的压力、温度值。

（3）、用气高峰时，应控制流量不超过仪表的最大流量范围。

（4）、流量可能超过范围时应提前采用适当提高仪表压力或适当关小下游阀等办法解决。若平凡发生超限情况，井站要及时汇报，以便采取有效措施（如更换较大口径仪表等），当流量低于或接近仪表流量的下限值时可采用适当调低压力等办法解决。

（5）、用户停气或关井时，必须同时关闭流量表上下游阀门。

（6）、记录气体涡轮流量计显示值的同时，必须记录与仪表串接的压力表的压力，并进行比较，压力值相差不应超过仪表的允差值，否则应立即汇报、处理。

4、加强对气体涡轮流量计的维护、保养工作

（1）、井站采配工不应打开仪表上的铅封，不准打开流量计或擅自拧动任一接头，遇接头漏气，应通知仪表维修人员处理。

（2）、法兰连接处密封垫片、黄油不准凸入管内。不得在传感器接头上刷漆。

（3）、仪表应避免雨淋、曝晒、震动和冲击。对无雨篷的井站，其气体涡轮流量计必须加雨罩；在仪表的送检、修过程中，必须保护好仪表，避免损坏；遇产量异常时也应查找环境影响因素是否有影响。

（4）、过滤器每月清洗一次，若脏物较多，应适当清洗缩短周期。

（5）、发现仪表电池电压不足，出现报警时，此时应通知仪表维修人员尽快更换电池。

（6）、定期拆下仪表，清洗、检查涡轮叶片，如有变形、损坏应立即送修。

三、结束语

通过近几年来对气体涡轮流量计使用情况来看，只要不断总结经验教训，熟悉、掌握仪表的性能，不断完善管理制度，提高井站员工操作技术水平，就能确保了旋进旋涡计量仪表的正常运行，减小天然气计量误差，避免计量纠纷，达到供需双方都满意的效果。