故障種類及高發(fā)期：
  渦輪流量計雖然目前使用廣泛，但也存在一定的問題。在 2012 年北京燃氣集團進行的分區(qū)域計量改造工作當中，在對老舊流量計檢修工作中我們發(fā)現(xiàn)了渦輪流量計存在很多影響到計量的故障。在用渦輪流量計清洗檢測過程中，共發(fā)現(xiàn) 58 個影響計量的故障，其中***易發(fā)生故障的零件有主軸軸承、機芯、磁偶合、機械表頭和葉片五類，故障率***高就是主軸軸承。故障發(fā)現(xiàn)有兩種途徑，一個是計量儀表檢定，另一個則是日常的運行維護。 

表 3-1   北京燃氣 2012 年渦輪流量計檢定中發(fā)現(xiàn)的故障統(tǒng)計表 

圖 3-1  北京燃氣 2012 年渦輪流量計檢定中發(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，渦輪流量計屬于速度式流量計，其***重要的一個轉(zhuǎn)動部件就是軸承，如果軸承出現(xiàn)了故障那么將會影響到貿(mào)易計量數(shù)據(jù)的準確性。 
  管網(wǎng)燃氣流量在是調(diào)度室對于管網(wǎng)調(diào)度的一個重要環(huán)節(jié)，調(diào)度員可以根據(jù)計量設(shè)備的當時流量和歷史流量，判斷某一區(qū)域的管網(wǎng)工況是否正常運行，因此計量設(shè)備的運行維護工作就顯得尤為重要。 

  從圖 3-2 中可以看出渦輪流量計的過氣不計量故障占到了一半以上，渦輪流量計過氣不計量問題主要集中在渦輪流量計的軸承損壞上。渦輪流量計的軸承，按照滾動軸承的損傷機理，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] 
  渦輪流量計故障發(fā)生頻率與運行時間有著直接的關(guān)系，因此對渦輪流量計存在的維修費高于 2000 元的故障和直接影響計量的故障進行了統(tǒng)計。 

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

圖 3-3 2012 年北京市區(qū)域計量改造工程維修費高于 2000 元的故障和直接影響計量的故障統(tǒng)計圖 
  從圖 3-3 中我們可以看出，投入使用 5 年以內(nèi)的渦輪流量計故障比例是較低的，投入使用 10 年以上的渦輪流量計故障比例居中，投入使用在 5 到 10 年的渦輪流量計故障比例***高，因此，燃氣運行維護的重點應(yīng)該放在 5 到 10 年使用期的渦輪流量計上。 

故障原因：
  渦輪流量計是速度式計量設(shè)備，其運動部件主要有葉片、軸承、傳動部件和磁耦合部件，在其運轉(zhuǎn)的時候由于維護不當和工藝問題會出現(xiàn)故障而影響正常計量。經(jīng)過對近幾年北京燃氣大用戶的渦輪流量計故障進行分析，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生原因分析主要有以下幾個原因。 

圖 3-4 計量管線旁通管線閥門現(xiàn)場圖 
  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)燃氣流速過快造成流量計過流損壞，或者是在當時就影響了渦輪流量計的轉(zhuǎn)動部件，并留下了隱患，在日后渦輪流量計的運行過程中可能出現(xiàn)故障，使得計量數(shù)據(jù)不準確。 

工藝管線殘留原因：
  近幾年燃氣正處于迅速發(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，隨之而來的是時間緊任務(wù)重，在新的燃氣管線通氣后，管道內(nèi)的焊渣和塵土等雜物如果不能清掃干凈，會在剛通氣后不久的運行中被吹到渦輪流量計處。近年來隨著氣源的增多，燃氣中自帶的水汽和灰塵也在增加，這些雜物長期存在也會影響到渦輪流量計的正常計量。當一些較大的雜物卡到葉片與管壁中間后，會卡死葉片不計量；也有一些較小的塵埃，會隨之進入到軸承，引起軸承的磨損，這會嚴重影響計量或者直接引起渦輪流量計不工作。  

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)過一定時間的運行，管道內(nèi)的細小污垢進入到渦輪流量計的機芯主軸承內(nèi)部，造成軸承滾珠被污染物堵死不能工作，***終造成嚴重故障引起計量誤差。 

工負荷異常突然增加：
  負荷異常突然增加引起故障的情況有兩種：一個是下游用戶發(fā)展引起的負荷超過計量儀表的量程引起損壞，另一個就是管線泄漏引起負荷短時間內(nèi)的急劇增加，用氣量急劇增加就可能會引起流量計的損壞并影響計量。

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，在通氣時候由于負荷超上限運行導(dǎo)致?lián)p壞。該渦輪流量計在通氣后正常流量下運行數(shù)據(jù)并無明顯異常，但是該流量計停運一段時間，再度啟用時發(fā)現(xiàn)流量計不工作，由此也可以看出渦輪流量計的故障往往不容易被發(fā)現(xiàn)。 

溫度影響：

圖 3-7 在用渦輪流量計冰凍圖 

渦輪流量計常見故障種類及后果：
  渦輪流量計在使用過程中，作為一種使用量非常大的流量計。因此，在渦輪流量計的使用過程當中，有一些值得注意的地方，結(jié)合北京燃氣集團大用戶流量計的運行總結(jié)出一些經(jīng)常遇到的故障，主要的故障現(xiàn)象：渦輪流量計過氣不計量和渦輪流量計輔助設(shè)備故障。 

渦輪流量計過氣不計量：
  渦輪流量計過氣不計量的故障一旦發(fā)生，那么就沒有了任何的計量數(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不計量；2、信號發(fā)射器故障引起的渦輪流量計計算設(shè)備無法計量；3、渦輪流量計計算設(shè)備電子模塊損壞引起的不計量；4、渦輪流量計與其計算設(shè)備之間連接線短路或斷路引起的不計量；5、葉片等內(nèi)部轉(zhuǎn)動部件卡死。 
  渦輪流量計過氣不計量的相應(yīng)解決辦法有：1、更換數(shù)字轉(zhuǎn)輪損壞部分，或者更換整個字輪；2、檢查信號線是否有故障，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發(fā)射器；3、更換或維修流量計算設(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、對內(nèi)部雜物觀察葉片等部件進行清理，若無肉眼可見的故障進行標定，如果標定結(jié)果合格則可以繼續(xù)回裝使用，如果標定結(jié)果不合格則需要更新部件后在進行標定合格后投入使用，如果清理后發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)動部件明顯故障，那么直接更換轉(zhuǎn)動部件并進行標定合格后投入使用。 

渦輪流量計輔助設(shè)備故障：
  渦輪流量計輔助設(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、信號線短路或者短路；3、溫度、壓力變送器數(shù)據(jù)正常，信號線連接正常，流量計算設(shè)備也正常但是流量計算設(shè)備內(nèi)溫度壓力參數(shù)異常。 
  渦輪流量計輔助設(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，采取相應(yīng)的抗干擾措施。 

渦輪流量計故障后果：
  渦輪流量計出現(xiàn)故障后會影響到計量數(shù)據(jù)，由渦輪流量計測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，需要對渦輪流量計測量出的體積進行修正計算。 
  其修正公式參考德國 FLOW COMP 系統(tǒng)技術(shù)公司編撰的《流量計算設(shè)備 gas.net F1功能、曹鎖、調(diào)試以及安裝技術(shù)手冊》一書可知：
  Vn=V×P/Pn×Tn/T×1/K                            （3-1） 簡化為：            Vn=V×Z [19]                                                        （3-2） 式中：     Vn——標準體積（m³）；     V——工況體積，（m³）；     P——工況壓力（bar）；     Pn——標準壓力（bar）；     T——工況溫度（K）； Tn——標準溫度（K）；     Z ——轉(zhuǎn)換系數(shù)。 

  從簡化后的公式可以看出標準體積等于工況體積乘以轉(zhuǎn)換系數(shù)。因此，渦輪流量計測量的工況流量數(shù)據(jù)一旦出現(xiàn)錯誤，那么參與貿(mào)易計算的數(shù)據(jù)就是錯誤，所以說渦輪流量計的轉(zhuǎn)動部件出現(xiàn)影響計量的故障，那么就是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的錯誤，這些錯誤是無法準確修正的，只能根據(jù)用氣規(guī)律或者其他辦法推算。 

故障特點：
  燃氣渦輪流量計流量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)測量是由葉片、機芯、軸承、傳動裝置、計數(shù)器等設(shè)備共同工作完成的，這些參與燃氣渦輪流量計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)測量的都是轉(zhuǎn)動部件，而且是流量計內(nèi)部組成部件，也是故障出現(xiàn)的比較多的部件，當燃氣渦輪流量計流量轉(zhuǎn)動部件出現(xiàn)的故障時往往具備如下三條特點。 

隱蔽性：
  從渦輪流量計結(jié)構(gòu)特點中，我們可以看出渦輪流量計的轉(zhuǎn)動部件都在流量計表體內(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內(nèi)部，就現(xiàn)在的技術(shù)來講，仍然沒有什么簡潔容易操作的辦法可以看到金屬殼體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。因此渦輪流量計的轉(zhuǎn)動部件如果出現(xiàn)故障的時候是不容易被發(fā)現(xiàn)，具有隱蔽性。 
  另外，渦輪流量計的轉(zhuǎn)動部件出現(xiàn)小的故障產(chǎn)生計量偏差后，從其運行狀況和記錄的流量數(shù)據(jù)上并不能看出故障，這樣長期積累下去那么就會產(chǎn)生很大的計量誤差，并且會在某一個時間點，故障嚴重化后出現(xiàn)過氣不計量的情況。 

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

圖 3-8 渦輪流量計注油泵 

  圖 3-8 中紅色圓圈內(nèi)的是渦輪流量計注油油泵，運行維護人員根據(jù)渦輪流量計的運行時間和流量大小進行注油，渦輪流量計的潤滑油從注油孔進入到流量計內(nèi)部的轉(zhuǎn)動部件內(nèi)，進入到轉(zhuǎn)動部件內(nèi)部的潤滑油能夠起到潤滑作用。 

小結(jié)：
  經(jīng)過對工作中發(fā)現(xiàn)的故障統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，渦輪流量計在日常的運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、信號傳輸線、流量計算設(shè)備以及電子設(shè)備模塊損壞。 這當中有設(shè)備老化的原因，也有環(huán)境變化的因素，還有不當操作也會導(dǎo)致計量設(shè)備的故障，但是一旦故障涉及葉片和軸承，那么就一定會影響到計量的準確性，因此渦輪流量計的在線監(jiān)測重點部件就是渦輪流量計的葉片和軸承。