隨著天然氣在工業和民用上的逐步推廣普及，天然氣管網建設發展迅速。為提高管網輸配能力和供氣安全，按照中國石油天然氣的規劃，將進一步加快現有管網的建設和完善，即在現有管網基礎上大量建設油氣主干線。另外，在“十三五”能源規劃中將新建數條大型長輸管線，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工程項目。油氣管道設備制造是重要的基礎產業和戰略性產業，推動油氣管道設備國產化，對于保障國家能源儲備充足、戰略安全，優化能源結構，轉變能源生產與消費方式，以及提高油氣使用率，促進經濟可持續健康發展等，具有十分重要的意義。其中，與管道閥門配套的流量計又在天然氣管道建設中起到了舉足輕重的作用。

 

金屬管浮子流量計的作用是接收計算機發出的控制信號，并把它轉換成閥門的開關動作，使生產過程按照預先規定的要求正常進行，實現過程自動化。目前，天然氣管道站場用的自動閥門主要采用兩種方式進行驅動: 金屬管浮子流量計和氣液聯動流量計。

 

1 金屬管浮子流量計

金屬管浮子流量計分為多回轉式和兩位式 90°。金屬管浮子流量計的選型需嚴格按照閥門廠家提供的扭矩值與自控專業的設計文件進行正確選型，才可確保流量計與閥門匹配無誤，并滿足各站場各位置的功能需求。

傳統非智能型金屬管浮子流量計產品，僅能通過一些簡單的邏輯電路進行基本的缺相和欠壓報警，而不能對流量計具體的問題狀態進行識別判斷。新一代的智能型產品采用了可編程的單片機( MCU) 系統，并結合多種傳感器的應用，有效解決了這一問題。簡單來說，智能型金屬管浮子流量計發送的異常狀態分為報警和故障兩種，報警級別較低，一般不影響設備運行，如電池電量低、動作頻率超限及主板超溫等，流量計持續輸出報警信息，但依然接收控制指令執行開關動作; 故障級別較高，一般系統會采取保護措施，限制流量計動作，以避免故障或損失擴大化，比較典型的故障有電源缺相、閥位超限、電控單元故障、堵轉、傳感器故障及欠壓或過壓保護等，當流量計檢測到這些故障時，會立即輸出故障信息，同時隔離就地或遠程控制信號，禁止電機運轉，當發生故障時需要人員現場維修或處理。不可否認的是，一些報警或故障信號是被誤觸發或能夠恢復的，因此一些流量計也允許現場或遠程消除故障或報警信息。流量計故障和報警輸出的方式有屏幕輸出、觸點信號輸出或總線輸出。金屬管浮子流量計的日常維護具體事項為:

a． 檢查并做好流量計齒輪箱潤滑工作;

b． 檢查流量計渦輪渦桿和齒輪傳動部件潤滑油的清潔度與用量;

c． 檢查流量計運行時電機的溫升情況是否正常;

d． 檢查流量計運行時電機的轉動聲音是否平穩正常，制動機構動作是否正常，手輪手動方式是否正常;

e． 檢查流量計關到位和開到位是否正常;

f． 在測試金屬管浮子流量計動作以前，先在現場手動進行開關閥動作，確認閥門能在正常扭矩下運行，如果扭矩很大，建議先對閥門閥座進行清洗潤滑;

g． 檢查流量計是否顯示報警信息，根據報警編碼確定故障位置，采取相應措施。

2 氣液聯動流量計

氣液聯動流量計的結構形式分為兩大類:旋轉葉片式和撥叉式。氣液聯動流量計選型也同樣是根據閥門廠家提供的扭矩值與各站各位置的功能需求進行的，以保證流量計功能完整，與閥門匹配正確，整體運行良好。

氣液聯動流量計通常以管線天然氣作為動力源，液壓油作為傳動介質，驅動管線閥門的開啟和關閉。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( 電子控制單元) 和通信、遠程電控開/關及 ESD 緊急關斷等。ESD 緊急切斷是保護管線安全的重要系統，其特點是平時不動作，在事故狀態才必須保證動作。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( 爆管) 時，由于流速、振動等因素影響，閥門在開啟/關閉，特別是中間行程( 45°) 都需要很大的扭矩。流量計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。旋轉葉片式流量計為線型平衡恒定輸出扭矩，在閥門全開/全關和中間行程的整個動作過程中輸出扭矩始終恒定平穩，能夠保證即便在管線事故( 爆管) 狀態下也能夠順利關閉閥門，適用于管線緊急切斷工況，保證管線的安全。

撥叉式流量計輸出扭矩能隨著角度的改變而改變，并在開啟和關閉點達到非常大值，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，能夠發揮閥門性能并延長閥門平均壽命的流量計，同時能夠保證即便在管線事故( 爆管) 狀態下也能夠順利地關閉閥門，適用于管線緊急切斷工況，保證管線的安全。

 

氣液聯動流量計的日常維護具體事項為:

a． 檢查流量計氣路的螺紋、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的報警信息;

d． 檢查外供電源是否在正常范圍內，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;

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狀況，應清潔無雜質，油位應處于油位尺高限與低限間;

g． 清洗氣液罐內流量調節閥的過濾網;

h． 檢查流量計動作開關情況( 需根據現場具體工況) ;

i． 檢查手動泵和換向閥操作閥門，檢查動作是否正常;

j． 清洗進氣口、取壓口和氣控閥組底板底部過濾器的濾網。

 

3 金屬管浮子流量計的功能提升

隨著工業 4． 0 和國內兩化融合的穩健推進，儀表設備已經成為信息化的關鍵一環，儀表設備的運行數據被收集、記錄和傳送到上位系統中，實現系統管控細節化、價值導向化等。

流量計能記錄的信息有設備使用信息，如開關次數、故障報警次數及運行時間等。同時一些生產信息也可以在流量計中記錄和標識，如各個板件的 ID、維護維修記錄等，這對于廠家對流量計的維護有重要意義。此外，隨著流量計性能和精度的提升，行程和力矩甚至電流的實時采集也成為可能，此時流量計已經成為名副其實的測量儀表，可對閥門運行狀態進行監控和診斷，這已經逐漸成為智能執行器的標準功能。且流量計或控制系統的故障不應影響到閥門的其他部分，流量計可獨立于閥門進行維修和更換。

 

4 結束語

在“十二五”期間，我國油氣管道規劃，圍繞國家油氣長輸管道建設需求，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鍵設備國產化工作。實現電動/氣液聯動流量計、閥門、壓縮機組、超聲波流量計、鋼管、焊機及吊管機等施工裝備的國產化，并大規模應用于國家重大油氣管道項目工程建設中，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整體技術進步，節省了國家的建設成本，帶動了國內機械、冶金等行業的快速發展，保障了國家能源管道建設順利進行。未來幾年將是我國油氣建設的高峰期。而作為長輸管道的關鍵設備，流量計必將得到更廣泛的運用。