涡轮流量计机械故障解决方法

择要:阐发涡轮流量计产生气希望械慢表的缘故原由，根据数据传输体系传回的停机延时流量制订机器慢表的评估办法，，当流量计停机延时流量评估得分小于即是20分时，经由过程贝叶斯定理断定，根据评估得分发现该流量计为机器慢表的正确率的年夜于即是90%的可托度为94．94%。假如客户用气装备天天至少停机1次，则评估周期最多必要30d，该评估办法可将故障发现周期从2a缩短到30d，最年夜水平低落燃气公司的机器慢表损失。
1概述
在日常事情中，涡轮流量计因轴承卡死等机器故障而造成的流量计不计量征象(俗称机器死表)，通常都能被燃气公司事情职员实时发现，追缴宇量也较容易。而因轴承磨损导致的计量偏差偏年夜的征象(俗称机器慢表)，因为现场短缺有用手腕，较难实时发现，今朝诊断机器慢表只有按期将流量计经由过程检测台，用音速喷嘴等尺度计量装配检定，即流量计周检。依据JJG1037—2008《涡轮流量计检定例程》(以下简称JJG1037—2008)要求，涡轮流量计检定周期为2a，即呈现机器慢表时，在实时进行流量计周检的环境下，该故障最长可能存在2a。
2形成机器慢表的缘故原由阐发
涡轮流量计的主要计量部件为机芯，涡轮流量计的布局见图1。
涡轮流量计机芯由轴、轴承、叶轮构成，机芯的叶轮两头由轴承支持，当流体经由过程时，冲击叶轮，对叶轮发生驱动力矩Mτ，使叶轮降服机器摩擦力矩Mτm、流体阻力矩Mτf以及磁电转换器对叶轮发生的电磁反作用力矩Mτe而发生扭转。由此可以树立叶轮的活动微分方程:

式中
J———叶轮的转动惯量，kg-m2
ω———叶轮的扭转角速率，rad/s
t———光阴，s
Mτ———气体流动对叶轮所发生的驱动力矩，N-m

Mτm———叶轮扭转所发生的机器摩擦力矩，N-m
Mτf———流体阻力矩，N-m
Mτe———电磁反作用力矩，N-m
式(1)中通常电磁反作用力矩Mτe比拟小，可以疏忽。正常事情前提下，可以为管道内流量不随光阴变化，即叶轮以稳固的角速率扭转。即存在

因为机芯的轴与轴承直接打仗，在气体中的粉尘、杂质等作用下，叶轮扭转就必然导致轴与轴承之间发生摩擦，进而发生磨损，事情光阴越长，工况情况越差，润滑越晦气，磨损也就越严重，从而机器摩擦力矩Mτm越来越年夜［1］。使用初期，叶轮以应有角速率扭转，假如机器摩擦力矩越来越年夜，叶轮的扭转角速率会小于应有角速率，固然跟着角速率的低落，流体阻力矩变小，然则因为机器摩擦力矩增年夜，仍到达了稳固工况。这种叶轮扭转角速率变小的征象，叫流量计计量偏慢征象(即机器慢表)。是以以为:机器摩擦力矩Mτm增年夜是造成涡轮流量计机器慢表的主要缘故原由。
3流量计工况数据阐发
跟着通讯技术赓续成长，燃气远传数据传输体系已慢慢被燃气公司采纳，该体系现场经由过程有线通讯采集各项数据，再经由过程无线GPRS每2min一次上传数据至服务器，可随时相识燃气温度、燃气压力、瞬时流量、累积流量等及时信息，主要利用于计量治理、抄收、预支费治理等方面［2］。
①涡轮流量计叶轮惯性扭转光阴
当用气装备结束用气时，管道内气体结束流动，叶轮因为惯性还在扭转，此时流量计仍有逐渐降落的瞬时流量显示。依据GB/T21391—2008《用气体涡轮流量计丈量自然气流量》附录C的相关解释，在用气装备停机后，流量计叶轮扭转光阴是评估该仪表运行工况的紧张参数。
丈量常用的3种型号新流量计在用气装备停机后叶轮的惯性扭转光阴，为了确保数据精确，装备停机时的流量负荷选定在流量计量程的10%～90%，流量计叶轮惯性扭转光阴试验成果见表1。
表1流量计叶轮惯性扭转光阴试验成果　　由表1可以看出，当结束用气后，流量计叶轮均匀惯性扭转光阴均年夜于140s，而依据前文阐发可知，当流量计为机器慢表时，机器摩擦力矩Mτm增年夜，叶轮的扭转角速率ω连忙降落，用气装备停机后叶轮惯性扭转光阴缩短。是以，停机后惯性扭转光阴是症结切入点。
②停机延时流量
因为计量正确的涡轮流量计叶轮在用气装备停机后叶轮均匀惯性扭转光阴均年夜于140s，对所监控的流量计停机时持续运行数据进行阐发，得出计量正确的流量计在用气装备停机后仍会有小流量数据传输，将该流量界说为停机延时流量。某加气站计量正确的流量计用气装备停用时持续数据记载见表2。瞬时工况流量为1．90m3/h的流量为停机延时流量。
表2某加气站计量正确的流量计用气装备停机前后持续数据记载　　由表2可以看出，流量计瞬时工况流量从用气装备运行时的263．19m3/h依次变为运行装备停机后的60．20m3/h、1．90m3/h的小流量(停机延时流量)数据传回，因为监控体系每2min传回一条数据，是以，当体系传回至少一条停机延时流量时，可以为此流量计惯性扭转光阴年夜于120s，经多次比对鉴定其运行工况优越，尔后经现场拆表反省，该流量计机芯内部清洁无异物，后送至检测中心检定，其低区偏差在偏差容许规模内。
机器摩擦力矩年夜的流量计在用气装备停机后每每没有小流量运行数据传输。某加气站机器摩擦力矩年夜的流量计在用气装备停用时持续数据记载见表3。
由表3可以看出，当用气装备停用后，没有小流量(停机延时流量)数据传回，而是直接从运行流量438．95m3/h变为0，尔后经现场拆表反省，该流量计机芯的轴与轴承磨损严重，后送至检测中心检定，其低区偏差不及格。是以鉴定其机器摩擦力矩Mτm增年夜，叶轮的扭转角速率低落，运行工况较差，产生机器慢表的可能性高。

4基于停机延时流量的评估办法
4．1涡轮流量计停机延时流量评估模子
依据分歧用户用气纪律的差别性，每个用户用气装备天天的停机次数各不雷同，要反映流量计及时运行工况，不克不及只依据一条停机后的数据断定流量计的精确度，而是必要拔取近期的多次停机数据进行评估。
为了确保所统计的停机数据能加倍充足、精确地反映流量计及时运行工况，树立流量计停机延时流量评估得分计算式:

式中
S———满分为100分的环境下，评估周期内流量计停机延时流量评估得分，分
n———评估周期内有停机延时流量传回的停机次数，次
N———评估周期内该流量计的用气装备总停机次数，次
式(5)针对某一台流量计N次停机后的数据进行统计，此中n次有停机延时流量，(N－n)次无停机延时流量。依据以往履历，当N越年夜，即计算的总停机次数越多时，评估精确度越高。然则N越年夜意味着评估周期越长，流量计运行及时工况评估时效性低落，且事情量增年夜。是以N的取值必要进一步讨论。
4．2停机延时流量评估模子的贝叶斯定理实证
①试验流程
有别于经典统计学派，贝叶斯定理不仅斟酌了样本信息，并且斟酌了决议计划职员所拥有的常识、履历等私家信息，乃至包括着其主观断定。贝叶斯定理综合样本信息与先验信息落后行计算，可能更科学合理，并且可进一步跟着新的试验信息的增长赓续地进行越来越相符现实的调整与修正。先验概率是试验前依据以往积聚的材料和履历，对变乱产生可能性的一个预设;后验概率是在试验后，依据试验得到的信息对变乱产生的可能性作从新审视和修正的概率。后验概率每每对变乱产生与否有更为精确的断定，但必要设计随机试验来实现［3］。
贝叶斯定理验证评估模子的试验流程见图2。贝叶斯定理验证评估模子的试验流程详细阐明如下。

a．对付拟定的参数N，依据以往实践履历预设一个先验概率;
b．做试验，依据试验成果用贝叶斯公式计算后验概率;
c．验证得出的后验概率是否到达预定要求，依据成果终极肯定参数N。
②N设为20次时的试验进程
现以LWQZ－100B流量计为例，依据式(5)，当某台LWQZ－100B流量计停机延时流量评估得分S≤20分时，可以鉴定为机器慢表。此断定发生2种意见，意见1:此评分发现该型号机器慢表的正确≥a1，a1为此评分发现该型号机器慢表的正确的下限值，取90%;意见2:此评分发现该型号机器慢表的正确≤a2，a2为此评分发现该型号机器慢表的正确的上限值，70%。将意见1记为A1，意见2记为A2。对付这两种意见事情职员决议用做试验的办法肯定其可托度。试验办法是依据式(5)计算并统计出x台机器慢表，然后把这x台流量计上检测台检考试证，然后计算可托度。
起首将N设定为20次，即针对某一台LWQZ－100B流量计统计计算其评估周期内比来的20次的停机数据。依据以往履历，事情职员以为意见1的可托度为60%，意见2的可托度为40%。记为P(A1)=60%，P(A2)=40%，此概率为先验概率。
a．第1次试验。用式(5)针对所监控的逾1000块规格为LWQZ－100B流量计随机计算，并拔取此中5块S≤20分的流量计。经检测台检测后发现，该5块流量计中有3块确切为机器慢表，2块不是机器慢表。设B表现变乱:x块流量计中有y块为机器慢表。
所用到的贝叶斯公式［4］如下:

式中
P(A1|B)———B产生的环境下A1的可托度
B———变乱:经检测台检测，x块流量计中有y块机器慢表
P(B|A1)———A1产生的环境下B的可托度
P(A1)———第1种意见的可托度，此中A1为第1种意见
P(B|A2)———A2产生的环境下B的可托度
P(A2)———第2种意见的可托度，此中A2为第2种意见
x———试验中，掏出的S≤20分的流量计数目，块
y———试验中，x块流量计中确切为机器慢表的流量计数目，块
a1———意见1中正确的下限值，取90%
a2———正确的上限值，取70%
依据式(6)～(8)可得，B产生的环境下A1的可托度为26．16%，即后验概率P(A1|B)=26．16%，P(A2|B)=73．84%。该试验证实A1和A2的先验概率有问题，必要再做第2次试验。
b．第2次试验。用式(5)针对所监控的逾1000块规格为LWQZ－100B流量计从新随机计算，并取此中10块S≤20分的流量计。经检测台检测后发现，该10块流量计中有7块确切为机器慢表，3块不是机器慢表。设C表现变乱:10块流量计中有7块为机器慢表。
用C变乱取代式(6)～(8)中的B变乱，计算可得C产生的环境下A1的可托度为7．08%，即后验概率为P(A1|C)=7．08%，P(A2|C)=92．92%。
试验1、2阐明，当N设定为20次时，发现机器慢表的正确不高于70%的可托度已达92．92%，发现机器慢表的正确较低。
③N设为30次时的试验进程
现将N调整为30次，即针对某一台LWQZ－100B流量计统计计算其评估周期内比来的30次的停机数据。依据以往履历，事情职员以为意见1的可托度为60%，意见2的可托度为40%。即P(A1)=60%，P(A2)=40%，此概率为先验概率。
a．第1次试验。用式(5)针对所监控的逾1000块规格为LWQZ－100B流量计从新随机计算，并取此中5块S≤20分的流量计，经检测台检测后发现，该5块流量计中有5块确切为机器慢表。设D表现变乱:5块流量计中有5块为机器慢表。
用D变乱取代式(6)～(8)中的B变乱，计算可得D产生的环境下A1的可托度为84．06%，即后验概率为P(A1|D)=84．06%，P(A2|D)=15．94%，这种情形必要再做第2次试验。
b．第2次试验。用式(5)针对所监控的逾1000块规格为LWQZ－100B流量计从新随机计算，并取此中10块S≤20分的流量计，经检测台检测后发现，该10块流量计中有9块确切为机器慢表。设E表现变乱:10块流量计中有9块为机器慢表。
用E变乱取代式(6)～(8)中的B变乱，计算可得E产生的环境下A1的可托度为94．94%，即后验概率为P(A1|E)=94．94%，P(A2|E)=5．06%。此试验阐明，当N设定为30次，经由过程式(5)计算型号为LWQZ－100B的流量计比来的30条停机数据，当该流量计停机延时流量评分S≤20分时，此评分发现机器慢表的正确≥90%的可托度已到达94．94%。
当N设定为30次时，此评分模子发现型号为LWQZ－100B的流量计为机器慢表的正确较高。现假设客户用气装备天天至少停机1次，则评估周期最多必要30d。
以上为型号为LWQZ－100B流量计的停机延时评分机制，其他型号流量计也可经由过程此流程树立相似的停机延时评分机制。对先验概率与后验概率的比拟可以看出，利用贝叶斯定理有利于使工程师的履历、现场试验结果以及汗青试验材料都充足施展作用，有利于积聚材料的同时丰硕履历，是少投入多产出的好办法。
5结论
①将涡轮流量计机器慢表的故障水平随时量化，年夜幅度低落分歧型号流量计因机器摩擦力矩增长造成机器慢表的发现周期，将故障发现周期从2a缩短到30d，最年夜水平上低落燃气公司的经济损失，从而为企业营收做进献。
②对燃气行业工商年夜表传统治理模式立异。经由过程利用该技术，可以将“首检及格、按期周检、到期报废”的传统治理模式蜕变为“首检及格、随时评估、永久如新”的治理模式。