氣體渦輪流量計在窯爐計量的應用-上海磊騰自動化科技有限公司

陶朝建 潘友藝 董文潤 王榮曉 孫治鵬

摘要窯爐為重要的陶瓷生產設備，燃氣在向窯爐供氣時，要求氣源穩定、運行過程不能停氣等。當選用氣體渦輪流量計作為窯爐運行所用燃氣的計量用表時，在應用過程中，偶爾會發生渦輪流量計卡死的現象，現就引起該現象的原因進行分析，以便減少此現象的發生，并對現場使用提出技術建議和指導。

關鍵詞 氣體渦輪流量計；窯爐；沖擊；潤滑；臟污

doi：10．3969／j．issn．1000—0771．2013．3．23

0 引言

窯爐是重要的陶瓷生產設備，是陶瓷生產企業投資的主要組成部分。在陶瓷生產過程中，窯爐一旦投人使用，除非停產或緊急安全事件，基本上不會停止運行。

一般來說，窯爐點火頭數量比較多，為安全起見，點火頭安裝緊急控制裝置，單只點火頭的流量約為2～8m3／h，點火頭的流量用手動微型球閥控制。

通常窯爐用氣量非常穩定，當到達爐溫時，球閥開度變小，流量減小；反之球閥全打開，流量增大。因為手動延時的關系，流量的變化不是很突然，相對緩慢，所以不會造成對流量計形成氣流沖擊；但也有特殊情況，我們曾經發現新疆某一現場因出現氣流沖擊導致更換了3臺流量計，經查其主要原因是窯爐流量波動非常大，氣流沖擊導致流量計渦輪卡死，這種情況與窯爐用氣方式設計有關，在現場通過較短時間(正常工作時1天以內)觀察就可以清楚地了解。

窯爐用氣流量變化受爐溫影響，一般來說，流量波動范圍度遠小于渦輪流量計的流量范圍度20：1，所以從選型來說渦輪流量計是非常適用的。在燃氣流量計中，渦輪流量計的發展歷史悠久，實驗數據豐富，技術成熟，具有準確度高、重復性好、壓力損失小等優點，早被選為發達國家的法定計量器具，并被廣泛用于商貿計量場合。腰輪(羅茨)流量計的量程范圍比渦輪流量計更寬、壓力損失更小，但對氣質潔凈程度要求更高；孔板流量計量程范圍窄、壓力損失大、長期工作孔板銳沿磨損，準確度下降，所以不建議用于窯爐計量；旋渦流量計由于壓力損失比渦輪流量計略大、范圍度約為10：1—15：l，在流量范圍度滿足窯爐的情況下，因其無可動件不存在轉動磨損和不需要定期潤滑等優點，可用于窯爐。

但任何一種流量計在現場應用中，均有其局限性。所以，為了更好地應用流量計，使供需雙方貿易公平，防范疑議的發生，必須對現場流量計已發生故障的原因進行分析，并提出防止流量計發生此類故障的技術措施，以保證流量計在此場合能穩定可靠運行，實現計量的公平、公正。

1渦輪流量計葉輪卡死原因分析

我們統計了多年的現場服務數據，對渦輪流量計葉輪卡死原因分析如下：

1.1氣流沖擊造成的軸承損壞

氣流沖擊為葉輪卡死zui主要的原因，造成葉輪卡死主要有以下原因：

1)窯爐用氣量波動大。渦輪流量計不適于強烈脈動流或壓力脈動的場以。窯爐雖在通常情況用氣量均波動不大，但并不排除在特殊情況時發生流量波動異常情況。

2)開閥、關閥操作不規范。目前窯爐燃氣計量大多采用一用一備的流量計配置方式，沒有設置旁萬方數據通管道。開／關閥操作應嚴格遵照制造商操作規定，當開／關閥門過快或不規范時，將大大增加氣流對流量計的沖擊。

3)調壓過程壓力升降過快。在正常運行前的壓力、流量調試均需要調壓，甚至在正常運行一段時間后，由于點火或工藝不理想也可能需要調壓。在此過程中，如果調壓速率過大，將沖擊流量計導致卡死。

1.2軸承潤滑不足

高精度儀表軸承均需潤滑。長期工作的軸承，如果沒有潤滑油，將由于摩擦發熱而損壞，zui終導致流量計卡死。

1.3管道吹掃不干凈

管道吹掃不干凈的危害很大，管道的焊渣、臟污雜質伴隨著氣流對葉輪的沖擊將導致軸承受力不平衡而損壞。當葉輪材質為工程塑料時，甚至將葉片沖飛。同時，過多的臟污將可能導致部分粉塵進入軸承導致卡死。

1.4軸承本身的質量問題

高精度儀表軸承本身的瑕疵在進貨時不容易檢出，也缺乏檢驗手段。通常，進口軸承在進貨檢驗時僅檢查外包裝和標識，在流量計裝配檢定時同時檢驗了軸承：檢定合格，那么軸承合格；檢定不合格，再對各種因素包括軸承的質量進行復檢。從統計數據上看，只要供應商品牌好，軸承本身的質量不合格問題基本可以避免。但這并不能排除極少量軸承存在質量問題的可能。

2針對葉輪卡死采用的技術措施

2.1管道配置

1)根據GB／T 21391--2008(用氣體渦輪流量計測量天然氣流量》條款，安裝時的建議配置如圖1所示。另外，安裝的直管段可依據制造商的安裝圖1 渦輪流量計建議管道配置

2)調壓過程中，應緩慢調壓以保護流量計；

3)在流量存在超載現象的場合，建議在流量計

下游處安裝限流器(限流孔板或限流噴嘴)。

2.2過濾器

現場應用中，建議在流量計和上游閥門之間裝過濾器。

2.3管道吹掃

管道的吹掃必須*，并且吹掃結束安裝流量計時，必須注意避免二次污染，即應注意流量計墊片上有臟污雜質、固體顆粒等現象。或者在流量計前安裝濾網墊片，在使用約一至二周后再拆下，可在一定程度上避免大固體顆粒、焊渣等進入流量計。

2.4開閥／關閥操作

嚴格按制造商的要求進行開閥／關閥操作。開閥時，先緩慢打開上游閥門，待流量計兩端壓力平衡后，再緩慢打開下游閥門；關閥時，先緩慢關閉下游閥門，再緩慢關閉上游閥門。

2.5加潤滑油

安裝完畢，開始投人使用前，應按使用說明(加油泵指示牌)加足潤滑油，當氣質較臟時，縮短加油周期。

3有助于原因分析及計量糾紛的其它技術

措施

當大流量計量場合的流量計發生故障時，如發現不及時，將引起較大的氣量計量誤差甚至不計量，涉及金額較大，這極易引起貿易雙方的矛盾及經濟糾紛。其次，再好的產品，也存在發生故障的可能。為此，可采取數據遠傳監控系統的方式加以防范或以流量計運行的歷史數據進行分析并協商解決。

3.1數據遠傳系統

流量計通過有線(RS485通信接E1)方式或無線(短程無線通信或ZigBee等)連接到

數據采集器，數據采集器通過GPRS／CDMA方式與數據監控中心聯網，根據流量計通信協議實現無線數據傳輸。

3.2事件記錄、數據記錄

在流量計的存儲器中，應當存儲相關的參數和過程數據，當需要時可通過通信方式或顯示器讀出。這些記錄，可包括事件記錄和數據記錄。事件記錄是指當發生參數修改、硬件(包括傳計量技術2013．No

4結束語

流量計應用現場條件多變復雜，用好流量計的技術難度遠大于設計技術，氣體渦輪流量計作為一種成熟的天然氣計量器具，首先要做到準確選型，其次要按規范安裝、調試、運行、維護，且要求使用介質潔凈、軸承潤滑充分、避免氣流沖擊，這樣，才可以充分發揮氣體渦輪流量計的優點，使其計量準確，運行穩定可靠，并能確保其正常的使用壽命，讓供需雙方均能滿意。但是，任何產品都有發生故障的可能，在科學技術不斷發展的今天，有必要采用新技術以防范問題的發生或便于糾紛協商處理。遠程抄表、無紙記錄技術的燃氣計量方面的應用已非常成熟，也是有效的手段，通過實時遠程抄表和實時存儲記錄，可對大流量客戶或重要客戶進行實時抄表、數據分析和監控，既有利于供氣單位決策也可zui大程度地避免計量糾紛。

參考文獻

[1]GB／T 18940--2003／IS0 9951：1993封閉管道氣體流量的測量

渦輪流量計

[2]GB／T 21391--2008用氣體渦輪流量計測量天然氣流量

[3]楊有濤，王子鋼．渦輪流量計．中國質檢出版社，2011

[4]楊有濤，徐英華，王子鋼．氣體流量計．中國計量出版社，2007

[5]王池，王自和，張寶珠，等．流量測量技術全書．化學工業出版社，2012