降低流量计故障率减少计量误差 流量计技术指标

摘 要： 某油田向石化公司炼油厂提供原油采用大口径流量计计量，该流量计经过30多年的运转，故障不断发生。文章从故障现状调查，降低故障率的目标及可行性，故障产生的要因分析、确认与验证，控制故障率的对策及其实施效果等，论述了运用安全系统工程方法及技术革新来减少流量计的故障率，从而提高计量准确度的方法。采取措施后，流量计的故障率由原来的54.5%下降到了5.4%。
关键字： 原油计量 大口径流量计 故障率 计量准确度

大口径流量计是上海仪表九厂1973年生产的计量设备，某油田每年向石化公司炼油厂提供原油大多数是由该计量设备来计量的。油田向炼油厂输送原油用的是3台大口径刮板流量计，他们和炼油厂的3台大口径流量计同时工作，若因设备故障造成计量不准确，双方都会检查对方设备，多数情况下都是由设备出现故障方承担损失。因此降低计量设备故障显得尤为重要。炼油厂原油计量间安装的3台大口径流量计经过30多年的运转，设备磨损严重，故障不断发生，严重影响了原油计量精度，每年给石化公司造成巨大的经济损失。由于厂家10年前已经停止生产该类别仪表，从技术和配件方面不可能得到厂家的支持，这给我们的日常维护工作带来了困难。为了确保生产正常运行，保证计量的准确度，就必须降低流量计的一级传动系统的故障率。

1 现状调查

1.1 现状调查一（见表1）

从表1可以看出，一级传动系统的故障是影响计量准确度的主要原因。

1.2 现状调查二

一级传动系统是大口径流量计的主要部件，它由计量箱、上下端盖、主动腰轮和从动腰轮组成，它直接接触介质，受转速快、温度高等因素影响，故障频繁发生。为查出故障产生原因，进行了跟踪调查，表2是4至6月的跟踪调查数据整理。

根据1至6月的调查和统计，我们绘制了一级传动系统的故障排列图，见图1。

图1 一级传动系统故障排列图

从排列图中可以看出，润滑不良是引起变速器故障频发的主要因素。

2 确定目标及可行性分析

根据现状，我们确定了把变速器的故障率由目前的54.5%降低至5%以下的目标。其可行性分析见图2。

图2 降低变速器故障率的可行性分析

3 要因分析、确认、验证

对润滑不良问题共找出9条末端因素（见图3），运用重要度打分法进行评价，找到了4个主要因素，并在现场直接观察进行验证，见表3。

图3 润滑不良的原因分析

4 制订对策

针对以上主因，制订了相应的对策（见表4）。

5 实施

5.1 实施一

由于变速器原先使用的是黏度为N46的压缩机油，润滑效果不理想，针对变速器转速快、温度高的特点，我们重新选择了18号精密仪表油，表5就是两种润滑油的性能指标对比。

从表5可以看出，18号精密仪表油相对于N46压缩机油具有以下优点：黏度小、黏温特性好、抗氧化性好、油品不含机械杂质。因此我们选用了18号精密仪表油。

5.2 实施二

变速器供油一直都是由人工24h注油一次。为了保证连续供油，我们在变速器外壳上安装了一对D50mm×120mm的注油杯和回油杯，根据润滑油的运动黏度，经过多次试验，选择了直径为2mm的注油管，保证了6滴/min的注油量，确保连续供油，见图4。

图4 变速器供油示意

5.3 实施三

连续供油问题解决了，但变速器上的齿轮轴有20多个，分布在D120mm的圆盘上，外围部分有很多轴，这就存在着供油不均匀的问题。我们延长了中心轴，在中心轴上安装了一个甩油盘，在盘上钻了很多小孔，随着中心轴的高速旋转，润滑油向四周扩散，达到了均匀供油的目的，见图5。

图5 在中心轴上安装甩油盘示意

6 效果检查

采取措施后，我们在2007年8至10月对大口径流量计故障进行调查，见图6。

图6 大口径流量计故障排列示意

从图6可以看出，变速器故障已经不是导致流量计出现故障的主要原因，因此，本工作成功地解决了变速器润滑系统的润滑问题，使流量计的故障率降低到4.5%。 1)涡街流量计不适宜安装在强振动的场合是应用者广为熟知的，但在磁场频繁变化的场合，涡街流量传感器会测出高于正常值的信号输出。实践证明，在无气体流动的现场，当涡街流量传感器处于变化的磁场中时在磁场变化的瞬间，涡街流量计传感器会感应出一个错误信号而输出，当变化结束，仪表处于一个稳定的磁场时，仪表则会输出一个正常信号。

2)焦炉煤气因出厂时温度高，湿度大，因此在气体输送过程中会有水分存在。气体流动带动水分往复波动，从而形成脉动流。涡街流量传感器处于这种流体状态时输出数据忽大忽小控制工程网版权所有，根本无法反映生产状况。

3)由于焦炉煤气多杂质，易结晶，杂质凝结于传感头，从而造成计量失准。温度升高时，杂质挥发，灵敏度增加，信号增强；相反则降低。从而造成数据不稳定。

4)仪表接线过程中压线不实，从而造成传输过程中信号的时断时续。

5)仪表接地线不符合规范要求，从而使强电中的50Hz干扰进入，当正常信号高于50Hz时输出正常信号，反之则会输出错误信号。

解决办法：

1)在仪表安装、连接过程中，应确保每一个环节的准确无误，其中包括安装前对现场的考察、安装过程中仪表接线、系统接地线等方面控制工程网版权所有，从而确保检测到真实数据并能够准确输出。

2)对于运行中的计量系统可采用“双轨计量控制工程网版权所有，对比确认”的方法，以及“替代法”对运行中的计量仪表故障进行确认和排除。

3)定期对仪表进行整体清洗，必要时可对仪表的传感头部分进行吹扫，避免杂质在传感头处的凝结。寒冷的季节在计量直管段及仪表部分加伴热装置也有利缓解杂质在计量仪表处的凝结。

4)定期对管道进行排水，特别是直管段前的水分，依据具体情况设置专人定期排放，尽可能降低计量管段中的水分，最大限度的排除流体中的脉动。

5)加强对涡街流量计计量系统数据的管理，设置定时打印功能，依据打印数据结合生产状况对仪表的运行进行分析。

    处于长期稳定运行的涡街流量计，在工作期间也可能出现故障，这类故障出现的原因有以下几方面：
    1、检侧元件和电子元件的失效
    经过长时期运行，有些电子元器件可能到达寿命期而失效，导致仪表出现故障。
    2、介质中脏污物的损害
    经长期工作，流体内的脏物在测量管内壁、发生体表面和仪表转换器内壁发生体表面和检测元件表面的附着沉积改变了测量管和发生体的几何尺寸参数，仪表的测量误差增大，降低了检测元件的灵敏度，信号幅值减小，进而引起检测元件的失效。
    3、雷击损害
    现场仪表在雷雨季节受到雷击而损坏是常见的故障。雷击在传输线路中会感应产生瞬时高压尖脉冲和强大的浪涌电流击穿或烧毁转换器内的电子元器件，这种雷击主要是通过电源线和信号线引人。
    4、环境方面原因
    环境中的腐蚀性气体、潮气的长期侵蚀会引起检测元件的绝缘电阻下降，以及部分电子元件、接线端子、接地端子的腐蚀，使接插件接触电阻增大，传输信号被衰减。

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