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轴承失效对气体涡轮流量计的影响及解决措施


文章日期:2018-01-05|阅读数:


摘 要:随着天然气的广泛应用,其流量计量也显得尤为重要,燃气流量计计量准确性将直接影响企业和用户的利益,该文基于气体涡轮流量计轴承失效的基本模式进行了简要论述,结合实验数据分析了轴承失效对气体涡轮流量计的计量影响,并提出了预防措施。
  近几年来,我国天然气行业发展突飞猛进。在天然气行业中流量计量是直接影响企业和用户经济效益的关键环节。气体涡轮流量计以其精度高、重复性好等优点[1],被广泛应用在输送管道交接计量和城市分配中等流量工商业用户收费计量。虽然目前天然气处理工艺技术已经非常先进和完善,但气体涡轮流量计轴承往往还会出现失效现象,致使气体涡轮流量计失效或出现计量故障,造成经济损失,给企业和用户带来纠纷[2]。

1、气体涡轮流量计轴承失效的模式:
  按照滚动轴承的损伤机理轴承失效一般可分为接触疲劳失效、摩擦磨损失效、断裂失效、变形失效、腐蚀失效和游隙变化失效。从本公司大量的涡轮表维修记录来看,涡轮流量计轴承失效一般有摩擦磨损失效;接触疲劳失效和变形失效三种。

1.1、摩擦磨损失效:
  摩擦磨损失效是气体涡轮流量计***常见失效模式。气体涡轮流量计一般使用在流量较大的工业用户中,其运转时旋转速度较高,轴承零件之间的相对滑动摩擦会导致其表面金属不断损失,持续的磨损会引起零件尺寸和形状变化,轴承配合间隙增大,工作表面形貌变坏从而丧失旋转精度,使轴承不能正常工作,导致较大的计量误差,其中***常见的为磨粒磨损。外来硬颗粒或金属如果进入轴承摩擦面之间,会使轴承表面造成凿削式或犁沟式的擦伤[3]。外来硬颗粒常常来自于天然气管道中的灰尘或润滑剂中的杂质。

1.2、接触疲劳失效:
  接触疲劳失效是轴承表面受到交变应力的作用而产生的失效。接触疲劳剥落在轴承表面也有疲劳裂纹的萌生、扩展和断裂的过程。初始的接触疲劳裂纹首先从接触表面以下***大正交切应力处产生,然后扩展到表面形成剥落,如麻点状的称为点蚀或麻点剥落;剥落成小片状的称浅层剥落。初始裂纹在硬化层与心部交界区产生,造成硬化层的早期剥落则称为硬化层剥落。

1.3、变形失效:
  在外力和环境温度的作用下,轴承零件表面局部塑性流动或整体的变形,致使整套轴承不能正常工作而造成的失效称为 变形失效。例如 保持架翘曲、歪扭、兜孔拉长或框形保持架变形、靠套等都会造成轴承的早期失效。另外轴承摩擦造成的表面塑性划痕也会引起振动和噪声增大、温度升高,从而加快轴承的早期失效[4-5]。

2、实验分析轴承失效对流量计的影响:
(1)实验设备。音速喷嘴气体流量标准装置,扩展不确定度U=0.3%。
(2)被检表。涡轮表 A———摩擦磨损失效,涡轮表B———接触疲劳失效,涡轮表 C———变形失效。A、B、C三台气体涡轮表的准确度等级均为1.5,除轴承外,温度、压力传感器、叶轮及整流罩等零部件完好无损,温度、压力传感器保持在一定的精度范围内。按照规程[6]要求,1.5级气体涡轮表的线性度Ea≤1.5、重复性Er≤0.5、示值误差E 为-1.5~1.5。(3)实验过程。① 对 A、B、C 三台气体涡轮表进行表腔、轴承清洗,清除内部的灰尘、油污及颗粒物等杂质,排除轴承以外的误差来源。②对A、B、C 三台气体涡轮表进行检定,统计检定结果。③将A、B、C三台气体涡轮表轴承更换为原装合格的新轴承,进行检定并统计检定结果。
  步骤②、③的检定结果汇总见表1所列[7]。
表1 A、B、C气体涡轮表的检定结果
表1 A、B、C气体涡轮表的检定结果

 检定结果表明,轴承失效对气体涡轮流量计的示值误差、线性度、重复性的影响非常大,尤其是变形失效的示值误差偏离***大,其误差值达到-14.24%,
假如一个年用气量为700万m3的工业用户使用上述存在轴承变形失效的气体涡轮表,燃气公司将损失气量为:700×(-14.24%)=99.68万 m3,如果不及时发现、整改,会给燃气公司造成经济损失近318万人民币,严重时会引起商业纠纷。

3、减少轴承失效对流量计影响的措施:
(1)燃气管道铺设。必须做好管道吹扫工作和防腐措施,确保管道的清洁,避免燃气管道内的污物和固体颗粒进入燃气表中,造成轴承滚珠面擦伤,加快轴承的老化。
(2)燃气表的安装。前后直管段必须符合要求;表具宜安装场合宜选择在通风良好处;做好防潮、防水、防腐蚀措施;夹表过程中须使表具均匀受力,避免表具受力不均而造成应力变形;表具安 装须满足检修、保养等要求[8]。
(3)加强燃气表的维修与保养。建立一支专门的表具巡查与保养队伍,及时跟踪表具的在线使用情况,确保表具处于稳定良好的运行状态[9]。
(4)提高表具的周检率。对达到检定周期的燃气表腔体、轴承进行清洗,减少污物、颗粒等杂质对轴承的损伤,对失效的轴承进行更换,***后进行检定,保证表具的计量准确性。

4、结束语:
  由于气体涡轮流量计在天然气门站及大工商业用户中应用较多,贸易额巨大,轴承失效会造成流量计较大误差或失效,所以必须从表具采购、首次检定、安装、运行、日常管理维保、维修、周期检定等各方面制定措施,从而减少轴承失效对计量表具的影响,提高计量精度[10],保证企业与用户的利益。


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