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天然氣計量站渦輪流量計防護 
發布時間:2018-07-19

摘要:本文介紹了國家石油天然氣大流量計量站武漢分站新建立的高壓天然氣大流量工作級標準級標準裝置的組成和技術指標,針對渦輪流量計的特殊性,本文提出了日常的維護保養措施,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,確保係統運行的安全性和可靠性,滿足現場檢定的需要。
  近年來,我國天然氣工業快速發展,為了解決高壓天然氣流量計量檢定的需求,經國家質檢總局批準,中國石化決定依托川氣東送管道在武漢建立國家石油天然氣大流量計量站。
  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計壓力均為10MPa,直接以高壓天然氣為介質對口徑為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備結構特點
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據采集處理係統等組成[1-2]。
  為了減小管容對檢定結果的影響,工作標準裝置分區域設計:由1路DN80、4路DN100標準表管路和1路DN80、1路DN100的檢定台位組成小流量檢定係統;由6路DN200標準表管路和1路DN150、1路DN200、1路DN300、2路DN400檢定台位以及1路DN300口徑移動標準裝置檢定接口組成大流量檢定係統。通過組合測量的流量範圍達到(20~9600)m3/h,每路標準表管路由1台標準渦輪流量計和1台核查超聲流量計串聯安裝構成。
主要技術指標
1)工作壓力:(2.5~10)MPa;2)流量範圍:(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,前後直管段必須經吹掃幹淨後方可投入使用。
2)啟用渦輪流量計前,應設定渦輪流量計的儀表係數,此係數記載於渦輪流量計的檢定證書上。
3)渦輪流量計投運時應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後手動開啟出口閥門,防止瞬間氣流衝擊而損壞渦輪。嚴禁快速開啟或關閉閥門,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。如現場不能測量壓力變化,則監視流量計流量不能超限[3-4]。
4)渦輪流量計投運時,要求同一管線下遊處調壓撬已完全調壓完畢,不會出現冰堵現象,渦輪流量計前後壓差不能過大,常用流量範圍為最大流量的70~80%,最大流量為允許最大流量的120%,最小流量不能低於流量計的工作下限,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,應對前後管段進行吹掃幹淨後,方可使用流量計。2)在啟用流量計前,應按照檢定證書上的值設備流量計的儀表係數。3)為提過流量計計量的準確性,安裝流量計時,應保證流量計上遊有不小於10倍D的直管段,下遊不小於5倍D的直管段。4)啟用流量計時,應緩慢開啟流量計上下遊閥門,氣體緩慢充入直到渦輪流量計下遊電動強製密封球閥。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。如現場不能測量壓力變化,則監視渦輪流量計流量不能超限。5)流量計使用時,應保證在計量範圍內工作,不要超量程範圍工作。6)在日常使用過程中,嚴禁更改流量計的設定值。7)用於貿易交接的流量計應每兩年對儀表檢定一次,檢定合格後,方可投入使用。
2渦輪超速保護係統
2.1工作原理
  超速狀態在渦輪機上軸的速度超過規定範圍後出現。在超速狀態期間,渦輪機通常經曆可能導致突變故障的強大機械應力和熱應力。通常,渦輪機配備有保護係統,其試圖使超速狀態的影響最小化。渦輪機的調節器係統通常作為第一級的保護係統。當檢測到超速狀態時,調節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)超速保護係統跳閘,通常設置為運轉軸速度的大約110%;b)緊急保護係統跳閘,通常設置為運轉軸速度的大約113%。
2.2操作流程
  三取二電子超速保護係統由轉速測量部分、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速;3個獨立的汽輪機轉速信號分別送入電子超速保護器,電子超速保護器實時監測3個通道的轉速信號,當監測到2個通道的轉速值,同時超過內部設定值後,其內部的繼電器動作,觸發停車電磁閥動作,電磁閥快速泄放掉速關油,引風機的速關閥在彈簧力的作用下快速關閉,切斷引風機的進汽,引風機快速停機,從而起到防止引風機超速的目的。

上圖中各環節的作用如表所示:
表1係統中各設備作用
設備

作用

磁電轉速傳感器

利用電磁感應原理,將轉子轉速變換成頻率隨轉速相應變化的信號。

頻率/電壓轉換器

經過對頻率信號檢波和放大,再把頻率信號轉換成電壓大小變化的信號輸出。

指示儀

對機組轉速進行連續指示,供操作人員隨時觀察了解機組轉速。

報警給定器

實現超速報警及超速緊急停機動作轉速值得設定和接點輸出,分別送至聲光報警器和快速切斷閥的電氣控製係統。

聲光報警器

接受報警給定器的接點信號,當轉速超過設定值時,該接點閉合,報警器進行閃光動作,同時蜂鳴器有節奏的聲響,提醒操作人員做緊急處理。

  為了避免在管路切換時出現流量超限損壞標準渦輪流量計,特設置了渦輪超速保護功能,係統實時監視每條管路的瞬時流量,當其中某一個標準渦輪管路的流量超出一定限值時,係統會報警並做出相應的措施。
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換成電壓脈衝和4-20mA電流型號,番茄视频app无限观看將電壓脈衝信號接入檢定係統供計量檢定使用,4-20mA信號接入控製係統供渦輪的超速保護使用。
  為了避免在管路切換時出現流量超限,係統會實時監視每條管路的瞬時流量,當其中某一個標準渦輪管路的流量超出設定的上限值的80%(可設定)時,係統會產生高報警,並且在上位機顯示;當其中某一個標準渦輪管路的流量超出設定的上限值的100%(可設定)時,係統會產生高高報警,自動關閉檢定回路流量調節閥FV-602A、FV-602B、FV-602C(流量調節閥設定為手動,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%(可設定)報警點以內,檢定回路調節閥停止關閥,旁通回路停止開閥,保持當前狀態,等待繼續檢定。
當其中某一個標準渦輪管路的流量超出設定的上限值的20%時,則控製係統立即切斷自驅式安全切斷閥PSDV-203A、PSDV-203B,打開球閥ROV103,以保護標準渦輪流量計。
渦輪流量計超速保護連鎖示意圖
3結語
  通過加強對標準渦輪流量計的日常維護和係統保護邏輯,加強對標準表的監控,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流量超出流量計範圍,打壞渦輪流量計的葉輪,保護了標準設備。

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