故障種類及高發(fā)期：
  渦輪流量計(jì)雖然目前使用廣泛，但也存在一定的問題。在 2012 年北京燃?xì)饧瘓F(tuán)進(jìn)行的分區(qū)域計(jì)量改造工作當(dāng)中，在對(duì)老舊流量計(jì)檢修工作中我們發(fā)現(xiàn)了渦輪流量計(jì)存在很多影響到計(jì)量的故障。在用渦輪流量計(jì)清洗檢測(cè)過程中，共發(fā)現(xiàn) 58 個(gè)影響計(jì)量的故障，其中***易發(fā)生故障的零件有主軸軸承、機(jī)芯、磁偶合、機(jī)械表頭和葉片五類，故障率***高就是主軸軸承。故障發(fā)現(xiàn)有兩種途徑，一個(gè)是計(jì)量?jī)x表檢定，另一個(gè)則是日常的運(yùn)行維護(hù)。 

表 3-1   北京燃?xì)?2012 年渦輪流量計(jì)檢定中發(fā)現(xiàn)的故障統(tǒng)計(jì)表 

圖 3-1  北京燃?xì)?2012 年渦輪流量計(jì)檢定中發(fā)現(xiàn)的故障比例圖 
  從圖 3-1 中我們可以看出軸承故障占總數(shù)的 44.83%，其故障率居于位，渦輪流量計(jì)屬于速度式流量計(jì)，其***重要的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部件就是軸承，如果軸承出現(xiàn)了故障那么將會(huì)影響到貿(mào)易計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。 
  管網(wǎng)燃?xì)饬髁吭谑钦{(diào)度室對(duì)于管網(wǎng)調(diào)度的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，調(diào)度員可以根據(jù)計(jì)量設(shè)備的當(dāng)時(shí)流量和歷史流量，判斷某一區(qū)域的管網(wǎng)工況是否正常運(yùn)行，因此計(jì)量設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)工作就顯得尤為重要。 

  從圖 3-2 中可以看出渦輪流量計(jì)的過氣不計(jì)量故障占到了一半以上，渦輪流量計(jì)過氣不計(jì)量問題主要集中在渦輪流量計(jì)的軸承損壞上。渦輪流量計(jì)的軸承，按照滾動(dòng)軸承的損傷機(jī)理，其失效一般可分為接觸疲勞失效、摩擦磨損失效、斷裂失效、變形失效、腐蝕失效和游隙變化失效這五種。[8] 
  渦輪流量計(jì)故障發(fā)生頻率與運(yùn)行時(shí)間有著直接的關(guān)系，因此對(duì)渦輪流量計(jì)存在的維修費(fèi)高于 2000 元的故障和直接影響計(jì)量的故障進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。 

表 3-2 2012 年北京市區(qū)域計(jì)量改造工程維修費(fèi)高于 2000 元的故障和直接影響計(jì)量的故障統(tǒng)計(jì)表 

圖 3-3 2012 年北京市區(qū)域計(jì)量改造工程維修費(fèi)高于 2000 元的故障和直接影響計(jì)量的故障統(tǒng)計(jì)圖 
  從圖 3-3 中我們可以看出，投入使用 5 年以內(nèi)的渦輪流量計(jì)故障比例是較低的，投入使用 10 年以上的渦輪流量計(jì)故障比例居中，投入使用在 5 到 10 年的渦輪流量計(jì)故障比例***高，因此，燃?xì)膺\(yùn)行維護(hù)的重點(diǎn)應(yīng)該放在 5 到 10 年使用期的渦輪流量計(jì)上。 

故障原因：
  渦輪流量計(jì)是速度式計(jì)量設(shè)備，其運(yùn)動(dòng)部件主要有葉片、軸承、傳動(dòng)部件和磁耦合部件，在其運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候由于維護(hù)不當(dāng)和工藝問題會(huì)出現(xiàn)故障而影響正常計(jì)量。經(jīng)過對(duì)近幾年北京燃?xì)獯笥脩舻臏u輪流量計(jì)故障進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生原因分析主要有以下幾個(gè)原因。 

圖 3-4 計(jì)量管線旁通管線閥門現(xiàn)場(chǎng)圖 
  如果未按照操作規(guī)程做，而是直接操作主管道閥門，由于上下游壓差較大如果在打開閥門的過程中速度快了，那么就有可能引起管道內(nèi)燃?xì)饬魉龠^快造成流量計(jì)過流損壞，或者是在當(dāng)時(shí)就影響了渦輪流量計(jì)的轉(zhuǎn)動(dòng)部件，并留下了隱患，在日后渦輪流量計(jì)的運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)故障，使得計(jì)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。 

工藝管線殘留原因：
  近幾年燃?xì)庹幱谘杆侔l(fā)展的過程中，地下管線公里數(shù)也在急劇的增加，調(diào)壓站數(shù)量的增加速度也很快，隨之而來的是時(shí)間緊任務(wù)重，在新的燃?xì)夤芫€通氣后，管道內(nèi)的焊渣和塵土等雜物如果不能清掃干凈，會(huì)在剛通氣后不久的運(yùn)行中被吹到渦輪流量計(jì)處。近年來隨著氣源的增多，燃?xì)庵凶詭У乃突覊m也在增加，這些雜物長(zhǎng)期存在也會(huì)影響到渦輪流量計(jì)的正常計(jì)量。當(dāng)一些較大的雜物卡到葉片與管壁中間后，會(huì)卡死葉片不計(jì)量；也有一些較小的塵埃，會(huì)隨之進(jìn)入到軸承，引起軸承的磨損，這會(huì)嚴(yán)重影響計(jì)量或者直接引起渦輪流量計(jì)不工作。  

圖 3-5 主軸承拆卸后軸承污垢 
  圖 3-5 是由于新通的管道吹掃不徹底，經(jīng)過一定時(shí)間的運(yùn)行，管道內(nèi)的細(xì)小污垢進(jìn)入到渦輪流量計(jì)的機(jī)芯主軸承內(nèi)部，造成軸承滾珠被污染物堵死不能工作，***終造成嚴(yán)重故障引起計(jì)量誤差。 

工負(fù)荷異常突然增加：
  負(fù)荷異常突然增加引起故障的情況有兩種：一個(gè)是下游用戶發(fā)展引起的負(fù)荷超過計(jì)量?jī)x表的量程引起損壞，另一個(gè)就是管線泄漏引起負(fù)荷短時(shí)間內(nèi)的急劇增加，用氣量急劇增加就可能會(huì)引起流量計(jì)的損壞并影響計(jì)量。

圖 3-6 主軸軸承蓋磨損圖 
  圖 3-6 是 G4000（工況流量上限 6500）的渦輪流量計(jì)，在通氣時(shí)候由于負(fù)荷超上限運(yùn)行導(dǎo)致?lián)p壞。該渦輪流量計(jì)在通氣后正常流量下運(yùn)行數(shù)據(jù)并無明顯異常，但是該流量計(jì)停運(yùn)一段時(shí)間，再度啟用時(shí)發(fā)現(xiàn)流量計(jì)不工作，由此也可以看出渦輪流量計(jì)的故障往往不容易被發(fā)現(xiàn)。 

溫度影響：

圖 3-7 在用渦輪流量計(jì)冰凍圖 

渦輪流量計(jì)常見故障種類及后果：
  渦輪流量計(jì)在使用過程中，作為一種使用量非常大的流量計(jì)。因此，在渦輪流量計(jì)的使用過程當(dāng)中，有一些值得注意的地方，結(jié)合北京燃?xì)饧瘓F(tuán)大用戶流量計(jì)的運(yùn)行總結(jié)出一些經(jīng)常遇到的故障，主要的故障現(xiàn)象：渦輪流量計(jì)過氣不計(jì)量和渦輪流量計(jì)輔助設(shè)備故障。 

渦輪流量計(jì)過氣不計(jì)量：
  渦輪流量計(jì)過氣不計(jì)量的故障一旦發(fā)生，那么就沒有了任何的計(jì)量數(shù)據(jù)，這種故障又分為五情況：1、塑料數(shù)字轉(zhuǎn)輪損壞卡死引起渦輪流量計(jì)不計(jì)量；2、信號(hào)發(fā)射器故障引起的渦輪流量計(jì)計(jì)算設(shè)備無法計(jì)量；3、渦輪流量計(jì)計(jì)算設(shè)備電子模塊損壞引起的不計(jì)量；4、渦輪流量計(jì)與其計(jì)算設(shè)備之間連接線短路或斷路引起的不計(jì)量；5、葉片等內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)部件卡死。 
  渦輪流量計(jì)過氣不計(jì)量的相應(yīng)解決辦法有：1、更換數(shù)字轉(zhuǎn)輪損壞部分，或者更換整個(gè)字輪；2、檢查信號(hào)線是否有故障，若有故障則恢復(fù)線路，如果是發(fā)射器出現(xiàn)問題則需要更換信號(hào)發(fā)射器；3、更換或維修流量計(jì)算設(shè)備相應(yīng)的電子設(shè)備；4、檢查連接線路問題出現(xiàn)在哪段，將故障段替換；5、對(duì)內(nèi)部雜物觀察葉片等部件進(jìn)行清理，若無肉眼可見的故障進(jìn)行標(biāo)定，如果標(biāo)定結(jié)果合格則可以繼續(xù)回裝使用，如果標(biāo)定結(jié)果不合格則需要更新部件后在進(jìn)行標(biāo)定合格后投入使用，如果清理后發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)部件明顯故障，那么直接更換轉(zhuǎn)動(dòng)部件并進(jìn)行標(biāo)定合格后投入使用。 

渦輪流量計(jì)輔助設(shè)備故障：
  渦輪流量計(jì)輔助設(shè)備故障的情況有：1、溫度、壓力變送器數(shù)據(jù)顯示異常；2、信號(hào)線短路或者短路；3、溫度、壓力變送器數(shù)據(jù)正常，信號(hào)線連接正常，流量計(jì)算設(shè)備也正常但是流量計(jì)算設(shè)備內(nèi)溫度壓力參數(shù)異常。 
  渦輪流量計(jì)輔助設(shè)備故障的相應(yīng)解決辦法有：1、溫度、壓力變送器硬件檢查排除故障，并維修更換故障部件；2、排查信號(hào)線是短路還是斷路，并采取相應(yīng)的措施；3、所有硬件設(shè)備均正常那么要排查附近是否有干擾信號(hào)，采取相應(yīng)的抗干擾措施。 

渦輪流量計(jì)故障后果：
  渦輪流量計(jì)出現(xiàn)故障后會(huì)影響到計(jì)量數(shù)據(jù)，由渦輪流量計(jì)測(cè)量出來的氣體體積是工況條件下的體積，氣體是容易受到壓縮或者膨脹的，因此在不同壓力溫度條件下相同摩爾體積的氣體所占的空間并不一樣，需要對(duì)渦輪流量計(jì)測(cè)量出的體積進(jìn)行修正計(jì)算。 
  其修正公式參考德國(guó) FLOW COMP 系統(tǒng)技術(shù)公司編撰的《流量計(jì)算設(shè)備 gas.net F1功能、曹鎖、調(diào)試以及安裝技術(shù)手冊(cè)》一書可知：
  Vn=V×P/Pn×Tn/T×1/K                            （3-1） 簡(jiǎn)化為：            Vn=V×Z [19]                                                        （3-2） 式中：     Vn——標(biāo)準(zhǔn)體積（m³）；     V——工況體積，（m³）；     P——工況壓力（bar）；     Pn——標(biāo)準(zhǔn)壓力（bar）；     T——工況溫度（K）； Tn——標(biāo)準(zhǔn)溫度（K）；     Z ——轉(zhuǎn)換系數(shù)。 

  從簡(jiǎn)化后的公式可以看出標(biāo)準(zhǔn)體積等于工況體積乘以轉(zhuǎn)換系數(shù)。因此，渦輪流量計(jì)測(cè)量的工況流量數(shù)據(jù)一旦出現(xiàn)錯(cuò)誤，那么參與貿(mào)易計(jì)算的數(shù)據(jù)就是錯(cuò)誤，所以說渦輪流量計(jì)的轉(zhuǎn)動(dòng)部件出現(xiàn)影響計(jì)量的故障，那么就是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤，這些錯(cuò)誤是無法準(zhǔn)確修正的，只能根據(jù)用氣規(guī)律或者其他辦法推算。 

故障特點(diǎn)：
  燃?xì)鉁u輪流量計(jì)流量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)測(cè)量是由葉片、機(jī)芯、軸承、傳動(dòng)裝置、計(jì)數(shù)器等設(shè)備共同工作完成的，這些參與燃?xì)鉁u輪流量計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)測(cè)量的都是轉(zhuǎn)動(dòng)部件，而且是流量計(jì)內(nèi)部組成部件，也是故障出現(xiàn)的比較多的部件，當(dāng)燃?xì)鉁u輪流量計(jì)流量轉(zhuǎn)動(dòng)部件出現(xiàn)的故障時(shí)往往具備如下三條特點(diǎn)。 

隱蔽性：
  從渦輪流量計(jì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)中，我們可以看出渦輪流量計(jì)的轉(zhuǎn)動(dòng)部件都在流量計(jì)表體內(nèi)部，由于表體是金屬組成的并不透明，因此我們并不能直接看到渦輪流量計(jì)內(nèi)部，就現(xiàn)在的技術(shù)來講，仍然沒有什么簡(jiǎn)潔容易操作的辦法可以看到金屬殼體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。因此渦輪流量計(jì)的轉(zhuǎn)動(dòng)部件如果出現(xiàn)故障的時(shí)候是不容易被發(fā)現(xiàn)，具有隱蔽性。 
  另外，渦輪流量計(jì)的轉(zhuǎn)動(dòng)部件出現(xiàn)小的故障產(chǎn)生計(jì)量偏差后，從其運(yùn)行狀況和記錄的流量數(shù)據(jù)上并不能看出故障，這樣長(zhǎng)期積累下去那么就會(huì)產(chǎn)生很大的計(jì)量誤差，并且會(huì)在某一個(gè)時(shí)間點(diǎn)，故障嚴(yán)重化后出現(xiàn)過氣不計(jì)量的情況。 

長(zhǎng)期累積效果：
  渦輪流量計(jì)的轉(zhuǎn)動(dòng)部件在剛投入到使用的時(shí)候往往能夠表現(xiàn)出優(yōu)異的特性，能夠維持良好的計(jì)量工作，轉(zhuǎn)動(dòng)部件在長(zhǎng)期的不斷的使用過程中需要注入油潤(rùn)滑用來保持其良好的特性，一般來說渦輪流量計(jì)處在良好的運(yùn)行的條件下轉(zhuǎn)動(dòng)部件都可以使用五年甚至更久。 
  隨著工作時(shí)間的延長(zhǎng)，盡管轉(zhuǎn)動(dòng)部件有潤(rùn)滑油的保護(hù)，但是也只能起到延緩轉(zhuǎn)動(dòng)部件之間的自然磨損，因此使用時(shí)間越長(zhǎng)的轉(zhuǎn)動(dòng)部件也就更容易損壞。如果渦輪流量計(jì)不能夠得到很好的維護(hù)，那么其轉(zhuǎn)動(dòng)部件的勞損會(huì)出現(xiàn)的更早，甚至是直接損壞。 

圖 3-8 渦輪流量計(jì)注油泵 

  圖 3-8 中紅色圓圈內(nèi)的是渦輪流量計(jì)注油油泵，運(yùn)行維護(hù)人員根據(jù)渦輪流量計(jì)的運(yùn)行時(shí)間和流量大小進(jìn)行注油，渦輪流量計(jì)的潤(rùn)滑油從注油孔進(jìn)入到流量計(jì)內(nèi)部的轉(zhuǎn)動(dòng)部件內(nèi)，進(jìn)入到轉(zhuǎn)動(dòng)部件內(nèi)部的潤(rùn)滑油能夠起到潤(rùn)滑作用。 

小結(jié)：
  經(jīng)過對(duì)工作中發(fā)現(xiàn)的故障統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，渦輪流量計(jì)在日常的運(yùn)行中的確存在各種各樣的故障，這些故障集中出現(xiàn)的部件為：葉片、軸承、壓力變送器、溫度變送器、信號(hào)傳輸線、流量計(jì)算設(shè)備以及電子設(shè)備模塊損壞。 這當(dāng)中有設(shè)備老化的原因，也有環(huán)境變化的因素，還有不當(dāng)操作也會(huì)導(dǎo)致計(jì)量設(shè)備的故障，但是一旦故障涉及葉片和軸承，那么就一定會(huì)影響到計(jì)量的準(zhǔn)確性，因此渦輪流量計(jì)的在線監(jiān)測(cè)重點(diǎn)部件就是渦輪流量計(jì)的葉片和軸承。