摘要：高壓天然氣大流量工作裝置的組成和技術(shù)指標，針對
渦輪流量計的特殊性，提出了日常的維護保養(yǎng)措施，以及渦輪流量計在超出流量計上限時的自動處理措施，提高了計量檢定站的管理水平和自動化水平，確保系統(tǒng)運行的安全性和可靠性，滿足現(xiàn)場檢定的需要。
近年來，我國天然氣工業(yè)快速發(fā)展，為了解決
高壓天然氣流量計量檢定的需求，經(jīng)國家質(zhì)檢總局批準。
原級標準裝置、標準表法工作標準裝置和移動式標準裝置，三套流量標準裝置的設(shè)計壓力均為10MPa，直接以高壓天然氣為介質(zhì)對口徑為DN500及以下的氣體流量計進行檢定或校準。
1工作級標準裝置組成及設(shè)備結(jié)構(gòu)特點
1.1裝置組成
工作標準裝置采用標準表法原理，主要由
標準渦輪流量計、核查超聲流量計、
溫度變送器、
壓力變送器、在線氣相色譜儀和數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)等組成[1-2]。
為了減小管容對檢定結(jié)果的影響，工作標準裝置分區(qū)域設(shè)計：由1路DN80、4路DN100標準表管路和1路DN80、1路DN100的檢定臺位組成小流量檢定系統(tǒng)；由6路DN200標準表管路和1路DN150、1路DN200、1路DN300、2路DN400檢定臺位以及1路DN300口徑移動標準裝置檢定接口組成大流量檢定系統(tǒng)。通過組合測量的流量范圍達到（20～9600）m3/h，每路標準表管路由1臺標準渦輪流量計和1臺核查超聲流量計串聯(lián)安裝構(gòu)成。
主要技術(shù)指標
1）工作壓力：（2.5～10）MPa；2）流量范圍：（20～9600）m3/h；3）擴展不確定度：U≤0.29％（k=2）；4）被檢流量計口徑：DN50～DN500。
1.2操作方法
1）渦輪流量計啟用前，前后直管段必須經(jīng)吹掃干凈后方可投入使用。
2）啟用渦輪流量計前，應(yīng)設(shè)定渦輪流量計的儀表系數(shù)，此系數(shù)記載于渦輪流量計的檢定證書上。
3）渦輪流量計投運時應(yīng)緩慢地先手動開啟入口閥門，待管線完全充滿氣且壓力平衡后手動開啟出口閥門，防止瞬間氣流沖擊而損壞渦輪。嚴禁快速開啟或關(guān)閉閥門，壓力劇烈震蕩或過快的高速加壓會損壞流量計。為了保護氣體渦輪流量計，加到渦輪流量計上的壓力升高不能超過35kPa/s。如現(xiàn)場不能測量壓力變化，則監(jiān)視流量計流量不能超限。
4）渦輪流量計投運時，要求同一管線下游處調(diào)壓撬已完全調(diào)壓完畢，不會出現(xiàn)冰堵現(xiàn)象，渦輪流量計前后壓差不能過大，常用流量范圍為最大流量的70～80%，最大流量為允許最大流量的120%，最小流量不能低于流量計的工作下限，防止流量計在低限工作時計量失準。
1.3安全操作注意事項
1）在啟用流量計前，應(yīng)對前后管段進行吹掃干凈后，方可使用流量計。2）在啟用流量計前，應(yīng)按照檢定證書上的值設(shè)備流量計的儀表系數(shù)。3）流量計計量的準確率，安裝流量計時，應(yīng)保證流量計上游有不小于10倍D的直管段，下游不小于5倍D的直管段。4）啟用流量計時，應(yīng)緩慢開啟流量計上下游閥門，氣體緩慢充入直到渦輪流量計下游電動強制密封球閥。壓力劇烈震蕩或過快的高速加壓會損壞渦輪流量計。為了保護氣體渦輪流量計，加到渦輪流量計上的壓力升高不能超過35kPa/s。如現(xiàn)場不能測量壓力變化，則監(jiān)視渦輪流量計流量不能超限。5）流量計使用時，應(yīng)保證在計量范圍內(nèi)工作，不要超量程范圍工作。6）在日常使用過程中，嚴禁更改流量計的設(shè)定值。7）用于貿(mào)易交接的流量計應(yīng)每兩年對儀表檢定一次，檢定合格后，方可投入使用。
2渦輪超速保護系統(tǒng)
2.1工作原理
超速狀態(tài)在渦輪機上軸的速度超過規(guī)定范圍后出現(xiàn)。在超速狀態(tài)期間，渦輪機通常經(jīng)歷可能導(dǎo)致突變故障的強大機械應(yīng)力和熱應(yīng)力。通常，渦輪機配備有保護系統(tǒng)，其試圖使超速狀態(tài)的影響最小化。渦輪機的調(diào)節(jié)器系統(tǒng)通常作為第一級的保護系統(tǒng)。當(dāng)檢測到超速狀態(tài)時，調(diào)節(jié)器試圖降低渦輪機的速度[5]。通常還可具有兩個獨立的第二級保護：a）超速保護系統(tǒng)跳閘，通常設(shè)置為運轉(zhuǎn)軸速度的大約110%；b）緊急保護系統(tǒng)跳閘，通常設(shè)置為運轉(zhuǎn)軸速度的大約113%。
2.2操作流程
三取二電子超速保護系統(tǒng)由轉(zhuǎn)速測量部分、三取二電子超速保護器、跳車電磁閥３個部分組成。其工作原理：3個磁阻式探頭與專門的測速盤配合安裝，可以檢測到汽輪機的轉(zhuǎn)速；3個獨立的汽輪機轉(zhuǎn)速信號分別送入電子超速保護器，電子超速保護器實時監(jiān)測3個通道的轉(zhuǎn)速信號，當(dāng)監(jiān)測到2個通道的轉(zhuǎn)速值，同時超過內(nèi)部設(shè)定值后，其內(nèi)部的繼電器動作，觸發(fā)停車電磁閥動作，電磁閥快速泄放掉速關(guān)油，引風(fēng)機的速關(guān)閥在彈簧力的作用下快速關(guān)閉，切斷引風(fēng)機的進汽，引風(fēng)機快速停機，從而起到防止引風(fēng)機超速的目的。
上圖中各環(huán)節(jié)的作用如表所示：
表1系統(tǒng)中各設(shè)備作用
| 設(shè)備 |
作用 |
磁電轉(zhuǎn)速傳感器 |
利用電磁感應(yīng)原理，將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變換成頻率隨轉(zhuǎn)速相應(yīng)變化的信號。 |
頻率/電壓轉(zhuǎn)換器 |
經(jīng)過對頻率信號檢波和放大，再把頻率信號轉(zhuǎn)換成電壓大小變化的信號輸出。 |
指示儀 |
對機組轉(zhuǎn)速進行連續(xù)指示，供操作人員隨時觀察了解機組轉(zhuǎn)速。 |
報警給定器 |
實現(xiàn)超速報警及超速緊急停機動作轉(zhuǎn)速值得設(shè)定和接點輸出，分別送至聲光報警器和快速切斷閥的電氣控制系統(tǒng)。 |
聲光報警器 |
接受報警給定器的接點信號，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過設(shè)定值時，該接點閉合，報警器進行閃光動作，同時蜂鳴器有節(jié)奏的聲響，提醒操作人員做緊急處理。 |
為了避免在管路切換時出現(xiàn)流量超限損壞標準渦輪流量計，特設(shè)置了渦輪超速保護功能，系統(tǒng)實時監(jiān)視每條管路的瞬時流量，當(dāng)其中某一個標準渦輪管路的流量超出一定限值時，系統(tǒng)會報警并做出相應(yīng)的措施。
2.3渦輪超速保護連鎖邏輯
MTL5532可以同時將工作級標準渦輪流量計的信號轉(zhuǎn)換成電壓脈沖和4-20mA電流型號，我們將電壓脈沖信號接入檢定系統(tǒng)供計量檢定使用，4-20mA信號接入控制系統(tǒng)供渦輪的超速保護使用。
為了避免在管路切換時出現(xiàn)流量超限，系統(tǒng)會實時監(jiān)視每條管路的瞬時流量，當(dāng)其中某一個標準渦輪管路的流量超出設(shè)定的上限值的80%（可設(shè)定）時，系統(tǒng)會產(chǎn)生高報警，并且在上位機顯示；當(dāng)其中某一個標準渦輪管路的流量超出設(shè)定的上限值的100%（可設(shè)定）時，系統(tǒng)會產(chǎn)生高高報警，自動關(guān)閉檢定回路流量調(diào)節(jié)閥FV-602A、FV-602B、FV-602C（流量調(diào)節(jié)閥設(shè)定為手動，同時給定0%閥位），打開流量旁通閥FV-601A、FV-601B（流量旁通閥設(shè)定為手動，同時給定100%閥位），同時周期性檢測流量值，如果在80%（可設(shè)定）報警點以內(nèi)，檢定回路調(diào)節(jié)閥停止關(guān)閥，旁通回路停止開閥，保持當(dāng)前狀態(tài)，等待繼續(xù)檢定。
當(dāng)其中某一個標準渦輪管路的流量超出設(shè)定的上限值的20%時，則控制系統(tǒng)立即切斷自驅(qū)式安全切斷閥PSDV-203A、PSDV-203B，打開球閥ROV103，以保護標準渦輪流量計。
3結(jié)語
通過加強對標準渦輪流量計的日常維護和系統(tǒng)保護邏輯，加強對標準表的監(jiān)控，保證標準渦輪流量計的良好性能，同時避免了因為人為失誤出現(xiàn)流量超出流量計范圍，打壞渦輪流量計的葉輪，保護了標準設(shè)備。
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