流量计系列产品
 
 

气体涡轮流量计在窑炉计量的应用

发布时间:2017-10-19
 

窑炉是重要的陶瓷生产设备,是陶瓷生产企业投资的主要组成部分。在陶瓷生产过程中,窑炉一旦投入使用,除非停产或紧急安全事件,基本上不会停止运行。
一般来说,窑炉点火头数量比较多,为安全起见,点火头安装紧急控制装置,单只点火头的流量约为2~8m3/h,点火头的流量用手动微型球阀控制。
通常窑炉用气量非常稳定,当到达炉温时,球阀开度变小,流量减小;反之球阀全打开,流量增大。因为手动延时的关系,流量的变化不是很突然,相对缓慢,所以不会造成对流量计形成气流冲击;但也有特殊情况,我们曾经发现新疆某一现场因出现气流冲击导致更换了3台流量计,经查其主要原因是窑炉流量波动非常大,气流冲击导致流量计涡轮卡死,这种情况与窑炉用气方式设计有关,在现场通过较短时间(正常工作时1天以内)观察就可以清楚地了解。
窑炉用气流量变化受炉温影响,一般来说,流量波动范围度远小于涡轮流量计的流量范围度20:1,所以从选型来说涡轮流量计是非常适用的。在燃气流量计中,涡轮流量计的发展历史悠久,实验数据丰富,技术成熟,具有准确度高、重复性好、压力损失小等优点,早被选为发达国家的法定计量器具,并被广泛用于商贸计量场合。腰轮(罗茨)流量计的量程范围比涡轮流量计更宽、压力损失更小,但对气质洁净程度要求更高;孔板流量计量程范围窄、压力损失大、长期工作孔板锐沿磨损,准确度下降,所以不建议用于窑炉计量;旋涡流量计由于压力损失比涡轮流量计略大、范围度约为10:1~15:l,在流量范围度满足窑炉的情况下,因其无可动件不存在转动磨损和不需要定期润滑等优点,可用于窑炉。
但任何一种流量计在现场应用中,均有其局限性。所以,为了更好地应用流量计,使供需双方贸易公平,防范疑议的发生,必须对现场流量计已发生故障的原因进行分析,并提出防止流量计发生此类故障的技术措施,以保证流量计在此场合能稳定可靠运行,实现计量的公平、公正。
l、涡轮流量计叶轮卡死原因分析
我们统计了多年的现场服务数据,对涡轮流量计叶轮卡死原因分析如下:
1.1气流冲击造成的轴承损坏
气流冲击为叶轮卡死最主要的原因,造成叶轮卡死主要有以下原因:
1)窑炉用气量波动大。涡轮流量计不适于强烈脉动流或压力脉动的场合。窑炉虽在通常情况用气量均波动不大,但并不排除在特殊情况时发生流量波动异常情况。
2)开阀、关阀操作不规范。目前窑炉燃气计量大多采用一用一备的流量计配置方式,没有设置旁通管道。开/关阀操作应严格遵照制造商操作规定,当开/关阀门过快或不规范时,将大大增加气流对流量计的冲击。
3)调压过程压力升降过快。在正常运行前的压力、流量调试均需要调压,甚至在正常运行一段时间后,由于点火或工艺不理想也可能需要调压。在此过程中,如果调压速率过大,将冲击流量计导致卡死。
1.2轴承润滑不足
高精度仪表轴承均需润滑。长期工作的轴承,如果没有润滑油,将由于摩擦发热而损坏,最终导致流量计卡死。
1.3管道吹扫不干净
管道吹扫不干净的危害很大,管道的焊渣、脏污杂质伴随着气流对叶轮的冲击将导致轴承受力不平衡而损坏。当叶轮材质为工程塑料时,甚至将叶片冲飞。同时,过多的脏污将可能导致部分粉尘进入轴承导致卡死。
1.4轴承本身的质量问题
高精度仪表轴承本身的瑕疵在进货时不容易检出,也缺乏检验手段。通常,进口轴承在进货检验时仅检查外包装和标识,在流量计装配检定时同时检验了轴承:检定合格,那么轴承合格;检定不合格,再对各种因素包括轴承的质量进行复检。从统计数据上看,只要供应商品牌好,轴承本身的质量不合格问题基本可以避免。但这并不能排除极少量轴承存在质量问题的可能。
2、针对叶轮卡死采用的技术措施
2.1管道配置
1)根据GB/T21391--2008《用气体涡轮流量计测量天然气流量》条款,安装时的建议配置如图1所示。另外,安装的直管段可依据制造商的安装要求;
2)调压过程中,应缓熳调压以保护流量计;
3)在流量存在超载现象的场合,建议在流量计下游处安装限流器(限流孔板或限流喷嘴)。
2.2过滤器
现场应用中,建议在流量计和上游阀门之间装过滤器。
管道的吹扫必须彻底,并且吹扫结束安装流量计时,必须注意避免二次污染,即应注意流量计垫片上有脏污杂质、固体颗粒等现象。或者在流量计前安装过滤网垫片,在使用约一至二周后再拆下,可在一定程度上避免大固体颗粒、焊渣等进入流量计。
2.4开阀/关阀操作
严格按制造商的要求进行开阀/关阀操作。开阀时,先缓慢打开上游阀门,待流量计两端压力平衡后,再缓慢打开下游阀门;关阀时,先缓慢关闭下游阀门,再缓慢关闭上游阀门。
2.5加润滑油
安装完毕,开始投入使用前,应按使用说明(加油泵指示牌 )加足润滑油,当气质较脏时,缩短加油周期。
3、有助于原因分析及计量纠纷的其它技术措施
当大流量计量场合的流量计发生故障时,如发现不及时,将引起较大的气量计量误差甚至不计量,涉及金额较大,这极易引起贸易双方的矛盾及经济纠纷。其次,再好的产品,也存在发生故障的可能。为此,可采取数据远传监控系统的方式加以防范或以流量计运行的历史数据进行分析并协商解决。
3.1数据远传系统
如图2所示,流量计通过有线(RS485通信接口)方式或无线(短程无线通信或ZigBee等)连接到数据采集器,数据采集器通过GPRS/CDMA方式与数据监控中心联网,根据流量计通信协议实现无线数据传输。

当图2中流量计内嵌GPRS/CDMA模块时,流量计即可直接通过GPRS/CDMA连接到数据监控中心,省略数据采集器媒介。如图3所示 。

3.2事件记录、数据记录
在流量计的存储器中,应当存储相关的参数和过程数据,当需要时可通过通信方式或显示器读出。这些记录,可包括事件记录和数据记录。
事件记录是指当发生参数修改、硬件(包括传感器)故障和报警事件时,记录事件类型及发生的时刻。
数据记录是指流量计定时时间间隔(通常为1小时)记录的流量计过程参数,如总量、流量、温度、压力等。记录不少于60天。
有了上述记录,当流量计发生异常情况时,可通过查阅记录,推算发生故障后发生的量,为协商解决故障后贸易结算提供一种依据,最大程度减少计量纠纷。
4、结束语
流量计应用现场条件多变复杂,用好流量计的技术难度远大于设计技术,气体涡轮流量计作为一种成熟的天然气计量器具,首先要做到准确选型,其次要按规范安装、调试、运行、维护,且要求使用介质洁净、轴承润滑充分、避免气流冲击,这样,才可以充分发挥气体涡轮流量计的优点,使其计量准确,运行稳定可靠,并能确保其正常的使用寿命,让供需双方均能满意。
但是,任何产品都有发生故障的可能,在科学技术不断发展的今天,有必要采用新技术以防范问题的发生或便于纠纷协商处理。远程抄表、无纸记录技术的燃气计量方面的应用已非常成熟,也是有效的手段,通过实时远程抄表和实时存储记录,可对大流量客户或重要客户进行实时抄表、数据分析和监控,既有利于供气单位决策也可最大程度地避免计量纠纷。