隨著天然氣在工業(yè)和民用上的逐步推廣普及，天然氣管網(wǎng)建設(shè)發(fā)展迅速。為提高管網(wǎng)輸配能力和供氣安全，按照中國石油天然氣的規(guī)劃，將進(jìn)一步加快現(xiàn)有管網(wǎng)的建設(shè)和完善，即在現(xiàn)有管網(wǎng)基礎(chǔ)上大量建設(shè)油氣主干線。另外，在“十三五”能源規(guī)劃中將新建數(shù)條大型長輸管線，包括中俄東線、西氣東輸四線、鄂安滄管線及新粵浙管道等國家重點(diǎn)工程項(xiàng)目。油氣管道設(shè)備制造是重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，推動油氣管道設(shè)備國產(chǎn)化，對于保障國家能源儲備充足、戰(zhàn)略安全，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變能源生產(chǎn)與消費(fèi)方式，以及提高油氣使用率，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)健康發(fā)展等，具有十分重要的意義。其中，與管道閥門配套的流量計(jì)又在天然氣管道建設(shè)中起到了舉足輕重的作用。

 

金屬管浮子流量計(jì)的作用是接收計(jì)算機(jī)發(fā)出的控制信號，并把它轉(zhuǎn)換成閥門的開關(guān)動作，使生產(chǎn)過程按照預(yù)先規(guī)定的要求正常進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)過程自動化。目前，天然氣管道站場用的自動閥門主要采用兩種方式進(jìn)行驅(qū)動: 金屬管浮子流量計(jì)和氣液聯(lián)動流量計(jì)。

 

1 金屬管浮子流量計(jì)

金屬管浮子流量計(jì)分為多回轉(zhuǎn)式和兩位式 90°。金屬管浮子流量計(jì)的選型需嚴(yán)格按照閥門廠家提供的扭矩值與自控專業(yè)的設(shè)計(jì)文件進(jìn)行正確選型，才可確保流量計(jì)與閥門匹配無誤，并滿足各站場各位置的功能需求。

傳統(tǒng)非智能型金屬管浮子流量計(jì)產(chǎn)品，僅能通過一些簡單的邏輯電路進(jìn)行基本的缺相和欠壓報(bào)警，而不能對流量計(jì)具體的問題狀態(tài)進(jìn)行識別判斷。新一代的智能型產(chǎn)品采用了可編程的單片機(jī)( MCU) 系統(tǒng)，并結(jié)合多種傳感器的應(yīng)用，有效解決了這一問題。簡單來說，智能型金屬管浮子流量計(jì)發(fā)送的異常狀態(tài)分為報(bào)警和故障兩種，報(bào)警級別較低，一般不影響設(shè)備運(yùn)行，如電池電量低、動作頻率超限及主板超溫等，流量計(jì)持續(xù)輸出報(bào)警信息，但依然接收控制指令執(zhí)行開關(guān)動作; 故障級別較高，一般系統(tǒng)會采取保護(hù)措施，限制流量計(jì)動作，以避免故障或損失擴(kuò)大化，比較典型的故障有電源缺相、閥位超限、電控單元故障、堵轉(zhuǎn)、傳感器故障及欠壓或過壓保護(hù)等，當(dāng)流量計(jì)檢測到這些故障時，會立即輸出故障信息，同時隔離就地或遠(yuǎn)程控制信號，禁止電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)發(fā)生故障時需要人員現(xiàn)場維修或處理。不可否認(rèn)的是，一些報(bào)警或故障信號是被誤觸發(fā)或能夠恢復(fù)的，因此一些流量計(jì)也允許現(xiàn)場或遠(yuǎn)程消除故障或報(bào)警信息。流量計(jì)故障和報(bào)警輸出的方式有屏幕輸出、觸點(diǎn)信號輸出或總線輸出。金屬管浮子流量計(jì)的日常維護(hù)具體事項(xiàng)為:

a． 檢查并做好流量計(jì)齒輪箱潤滑工作;

b． 檢查流量計(jì)渦輪渦桿和齒輪傳動部件潤滑油的清潔度與用量;

c． 檢查流量計(jì)運(yùn)行時電機(jī)的溫升情況是否正常;

d． 檢查流量計(jì)運(yùn)行時電機(jī)的轉(zhuǎn)動聲音是否平穩(wěn)正常，制動機(jī)構(gòu)動作是否正常，手輪手動方式是否正常;

e． 檢查流量計(jì)關(guān)到位和開到位是否正常;

f． 在測試金屬管浮子流量計(jì)動作以前，先在現(xiàn)場手動進(jìn)行開關(guān)閥動作，確認(rèn)閥門能在正常扭矩下運(yùn)行，如果扭矩很大，建議先對閥門閥座進(jìn)行清洗潤滑;

g． 檢查流量計(jì)是否顯示報(bào)警信息，根據(jù)報(bào)警編碼確定故障位置，采取相應(yīng)措施。

2 氣液聯(lián)動流量計(jì)

氣液聯(lián)動流量計(jì)的結(jié)構(gòu)形式分為兩大類:旋轉(zhuǎn)葉片式和撥叉式。氣液聯(lián)動流量計(jì)選型也同樣是根據(jù)閥門廠家提供的扭矩值與各站各位置的功能需求進(jìn)行的，以保證流量計(jì)功能完整，與閥門匹配正確，整體運(yùn)行良好。

氣液聯(lián)動流量計(jì)通常以管線天然氣作為動力源，液壓油作為傳動介質(zhì)，驅(qū)動管線閥門的開啟和關(guān)閉。基本控制功能包括: 就地氣動操作、手動液壓泵操作、爆管檢測系統(tǒng)( 電子控制單元) 和通信、遠(yuǎn)程電控開/關(guān)及 ESD 緊急關(guān)斷等。ESD 緊急切斷是保護(hù)管線安全的重要系統(tǒng)，其特點(diǎn)是平時不動作，在事故狀態(tài)才必須保證動作。由于閥門長時間不動作，閥門的扭矩會隨之增大，特別是在事故狀態(tài)( 爆管) 時，由于流速、振動等因素影響，閥門在開啟/關(guān)閉，特別是中間行程( 45°) 都需要很大的扭矩。流量計(jì)必須保證其輸出扭矩能夠滿足閥門 0 ～90°全行程大扭矩的需要。旋轉(zhuǎn)葉片式流量計(jì)為線型平衡恒定輸出扭矩，在閥門全開/全關(guān)和中間行程的整個動作過程中輸出扭矩始終恒定平穩(wěn)，能夠保證即便在管線事故( 爆管) 狀態(tài)下也能夠順利關(guān)閉閥門，適用于管線緊急切斷工況，保證管線的安全。

撥叉式流量計(jì)輸出扭矩能隨著角度的改變而改變，并在開啟和關(guān)閉點(diǎn)達(dá)到非常大值，輸出扭矩的特性與球閥啟閉所需扭矩非常大的特性相符，都是拋物線形狀，有較大的安全系數(shù)，能夠發(fā)揮閥門性能并延長閥門平均壽命的流量計(jì)，同時能夠保證即便在管線事故( 爆管) 狀態(tài)下也能夠順利地關(guān)閉閥門，適用于管線緊急切斷工況，保證管線的安全。

 

氣液聯(lián)動流量計(jì)的日常維護(hù)具體事項(xiàng)為:

a． 檢查流量計(jì)氣路的螺紋、卡套接頭等連接處是否有泄漏;

b． 檢查壓力表、安全閥、壓力變送器及閥位指示等是否正常工作;

c． 檢查電子控制單元內(nèi)的報(bào)警信息;

d． 檢查外供電源是否在正常范圍內(nèi)，檢查蓄電池外觀是否正常，并檢查電池電壓是否在正常范圍內(nèi);

e． 檢查油管路各接頭和螺紋連接處是否有泄漏;

f． 檢查氣液罐中的油質(zhì)狀況，應(yīng)清潔無雜質(zhì)，油位應(yīng)處于油位尺高限與低限間;

g． 清洗氣液罐內(nèi)流量調(diào)節(jié)閥的過濾網(wǎng);

h． 檢查流量計(jì)動作開關(guān)情況( 需根據(jù)現(xiàn)場具體工況) ;

i． 檢查手動泵和換向閥操作閥門，檢查動作是否正常;

j． 清洗進(jìn)氣口、取壓口和氣控閥組底板底部過濾器的濾網(wǎng)。

 

3 金屬管浮子流量計(jì)的功能提升

隨著工業(yè) 4． 0 和國內(nèi)兩化融合的穩(wěn)健推進(jìn)，儀表設(shè)備已經(jīng)成為信息化的關(guān)鍵一環(huán)，儀表設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)被收集、記錄和傳送到上位系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)管控細(xì)節(jié)化、價值導(dǎo)向化等。

流量計(jì)能記錄的信息有設(shè)備使用信息，如開關(guān)次數(shù)、故障報(bào)警次數(shù)及運(yùn)行時間等。同時一些生產(chǎn)信息也可以在流量計(jì)中記錄和標(biāo)識，如各個板件的 ID、維護(hù)維修記錄等，這對于廠家對流量計(jì)的維護(hù)有重要意義。此外，隨著流量計(jì)性能和精度的提升，行程和力矩甚至電流的實(shí)時采集也成為可能，此時流量計(jì)已經(jīng)成為名副其實(shí)的測量儀表，可對閥門運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和診斷，這已經(jīng)逐漸成為智能執(zhí)行器的標(biāo)準(zhǔn)功能。且流量計(jì)或控制系統(tǒng)的故障不應(yīng)影響到閥門的其他部分，流量計(jì)可獨(dú)立于閥門進(jìn)行維修和更換。

 

4 結(jié)束語

在“十二五”期間，我國油氣管道規(guī)劃，圍繞國家油氣長輸管道建設(shè)需求，由國家能源局牽頭、“三桶油”支持、制造商極力配合，大力推動油氣管道關(guān)鍵設(shè)備國產(chǎn)化工作。實(shí)現(xiàn)電動/氣液聯(lián)動流量計(jì)、閥門、壓縮機(jī)組、超聲波流量計(jì)、鋼管、焊機(jī)及吊管機(jī)等施工裝備的國產(chǎn)化，并大規(guī)模應(yīng)用于國家重大油氣管道項(xiàng)目工程建設(shè)中，如天津LNG 天然氣外輸、中緬線、陜京線、廣西 LNG 天然氣外輸、西部管道工程及涪陵頁巖氣外輸管線工程等。推動了我國油氣管道行業(yè)整體技術(shù)進(jìn)步，節(jié)省了國家的建設(shè)成本，帶動了國內(nèi)機(jī)械、冶金等行業(yè)的快速發(fā)展，保障了國家能源管道建設(shè)順利進(jìn)行。未來幾年將是我國油氣建設(shè)的高峰期。而作為長輸管道的關(guān)鍵設(shè)備，流量計(jì)必將得到更廣泛的運(yùn)用。