随着天然气在工业和民用上的逐步推广普及，天然气管网建设发展迅速。为提高管网输配能力和供气安全，按照中国石油天然气的规划，将进一步加快现有管网的建设和完善，即在现有管网基础上大量建设油气主干线。另外，在“十三五”能源规划中将新建数条大型长输管线，包括中俄东线、西气东输四线、鄂安沧管线及新粤浙管道等国家重点工程项目。油气管道设备制造是重要的基础产业和战略性产业，推动油气管道设备国产化，对于保障国家能源储备充足、战略安全，优化能源结构，转变能源生产与消费方式，以及提高油气使用率，促进经济可持续健康发展等，具有十分重要的意义。其中，与管道阀门配套的流量计又在天然气管道建设中起到了举足轻重的作用。

 

金属管浮子流量计的作用是接收计算机发出的控制信号，并把它转换成阀门的开关动作，使生产过程按照预先规定的要求正常进行，实现过程自动化。目前，天然气管道站场用的自动阀门主要采用两种方式进行驱动: 金属管浮子流量计和气液联动流量计。

 

1 金属管浮子流量计

金属管浮子流量计分为多回转式和两位式 90°。金属管浮子流量计的选型需严格按照阀门厂家提供的扭矩值与自控专业的设计文件进行正确选型，才可确保流量计与阀门匹配无误，并满足各站场各位置的功能需求。

传统非智能型金属管浮子流量计产品，仅能通过一些简单的逻辑电路进行基本的缺相和欠压报警，而不能对流量计具体的问题状态进行识别判断。新一代的智能型产品采用了可编程的单片机( MCU) 系统，并结合多种传感器的应用，有效解决了这一问题。简单来说，智能型金属管浮子流量计发送的异常状态分为报警和故障两种，报警级别较低，一般不影响设备运行，如电池电量低、动作频率超限及主板超温等，流量计持续输出报警信息，但依然接收控制指令执行开关动作; 故障级别较高，一般系统会采取保护措施，限制流量计动作，以避免故障或损失扩大化，比较典型的故障有电源缺相、阀位超限、电控单元故障、堵转、传感器故障及欠压或过压保护等，当流量计检测到这些故障时，会立即输出故障信息，同时隔离就地或远程控制信号，禁止电机运转，当发生故障时需要人员现场维修或处理。不可否认的是，一些报警或故障信号是被误触发或能够恢复的，因此一些流量计也允许现场或远程消除故障或报警信息。流量计故障和报警输出的方式有屏幕输出、触点信号输出或总线输出。金属管浮子流量计的日常维护具体事项为:

a． 检查并做好流量计齿轮箱润滑工作;

b． 检查流量计涡轮涡杆和齿轮传动部件润滑油的清洁度与用量;

c． 检查流量计运行时电机的温升情况是否正常;

d． 检查流量计运行时电机的转动声音是否平稳正常，制动机构动作是否正常，手轮手动方式是否正常;

e． 检查流量计关到位和开到位是否正常;

f． 在测试金属管浮子流量计动作以前，先在现场手动进行开关阀动作，确认阀门能在正常扭矩下运行，如果扭矩很大，建议先对阀门阀座进行清洗润滑;

g． 检查流量计是否显示报警信息，根据报警编码确定故障位置，采取相应措施。

2 气液联动流量计

气液联动流量计的结构形式分为两大类:旋转叶片式和拨叉式。气液联动流量计选型也同样是根据阀门厂家提供的扭矩值与各站各位置的功能需求进行的，以保证流量计功能完整，与阀门匹配正确，整体运行良好。

气液联动流量计通常以管线天然气作为动力源，液压油作为传动介质，驱动管线阀门的开启和关闭。基本控制功能包括: 就地气动操作、手动液压泵操作、爆管检测系统( 电子控制单元) 和通信、远程电控开/关及 ESD 紧急关断等。ESD 紧急切断是保护管线安全的重要系统，其特点是平时不动作，在事故状态才必须保证动作。由于阀门长时间不动作，阀门的扭矩会随之增大，特别是在事故状态( 爆管) 时，由于流速、振动等因素影响，阀门在开启/关闭，特别是中间行程( 45°) 都需要很大的扭矩。流量计必须保证其输出扭矩能够满足阀门 0 ～90°全行程大扭矩的需要。旋转叶片式流量计为线型平衡恒定输出扭矩，在阀门全开/全关和中间行程的整个动作过程中输出扭矩始终恒定平稳，能够保证即便在管线事故( 爆管) 状态下也能够顺利关闭阀门，适用于管线紧急切断工况，保证管线的安全。

拨叉式流量计输出扭矩能随着角度的改变而改变，并在开启和关闭点达到非常大值，输出扭矩的特性与球阀启闭所需扭矩非常大的特性相符，都是抛物线形状，有较大的安全系数，能够发挥阀门性能并延长阀门平均寿命的流量计，同时能够保证即便在管线事故( 爆管) 状态下也能够顺利地关闭阀门，适用于管线紧急切断工况，保证管线的安全。

 

气液联动流量计的日常维护具体事项为:

a． 检查流量计气路的螺纹、卡套接头等连接处是否有泄漏;

b． 检查压力表、安全阀、压力变送器及阀位指示等是否正常工作;

c． 检查电子控制单元内的报警信息;

d． 检查外供电源是否在正常范围内，检查蓄电池外观是否正常，并检查电池电压是否在正常范围内;

e． 检查油管路各接头和螺纹连接处是否有泄漏;

f． 检查气液罐中的油质状况，应清洁无杂质，油位应处于油位尺高限与低限间;

g． 清洗气液罐内流量调节阀的过滤网;

h． 检查流量计动作开关情况( 需根据现场具体工况) ;

i． 检查手动泵和换向阀操作阀门，检查动作是否正常;

j． 清洗进气口、取压口和气控阀组底板底部过滤器的滤网。

 

3 金属管浮子流量计的功能提升

随着工业 4． 0 和国内两化融合的稳健推进，仪表设备已经成为信息化的关键一环，仪表设备的运行数据被收集、记录和传送到上位系统中，实现系统管控细节化、价值导向化等。

流量计能记录的信息有设备使用信息，如开关次数、故障报警次数及运行时间等。同时一些生产信息也可以在流量计中记录和标识，如各个板件的 ID、维护维修记录等，这对于厂家对流量计的维护有重要意义。此外，随着流量计性能和精度的提升，行程和力矩甚至电流的实时采集也成为可能，此时流量计已经成为名副其实的测量仪表，可对阀门运行状态进行监控和诊断，这已经逐渐成为智能执行器的标准功能。且流量计或控制系统的故障不应影响到阀门的其他部分，流量计可独立于阀门进行维修和更换。

 

4 结束语

在“十二五”期间，我国油气管道规划，围绕国家油气长输管道建设需求，由国家能源局牵头、“三桶油”支持、制造商极力配合，大力推动油气管道关键设备国产化工作。实现电动/气液联动流量计、阀门、压缩机组、超声波流量计、钢管、焊机及吊管机等施工装备的国产化，并大规模应用于国家重大油气管道项目工程建设中，如天津LNG 天然气外输、中缅线、陕京线、广西 LNG 天然气外输、西部管道工程及涪陵页岩气外输管线工程等。推动了我国油气管道行业整体技术进步，节省了国家的建设成本，带动了国内机械、冶金等行业的快速发展，保障了国家能源管道建设顺利进行。未来几年将是我国油气建设的高峰期。而作为长输管道的关键设备，流量计必将得到更广泛的运用。