1.小流量计量系统运行现状
天然气小流量计量系统在我厂的应用十分普及，其广泛应用于全厂集（配）气站的自用气、单井计量系统，及我厂内部贸易计量部位，仪表选型基本为 TDS 型旋进旋涡智能流量计，目前在用仪表总计 150 台，特别是其中的 26 套计量系统均为贸易计量点，其计量的稳定性与准确性直接影响着气量的交接、核算，关系着供求双方的经济利益；同时站内自用气计量系统的稳定、准确工作为我厂节能减排工作提供着重要的依据，而且自用气和单井计量系统对全厂的输差控制也有着直接的影响，因此维护小流量计量系统的稳定、准确性是一项极为重要而关键性的工作。
但是在现场生产中，我厂小流量计量系统运行状况存在着故障率高、稳定性差的客观现实，限制了其应有作用的发挥。通过近年来春冬季巡检普查结果及仪表维护统计结果发现，我厂在用的 150 台旋进旋涡流量计每年损坏更换大约维持在 8.6%左右，通过对 2012 年旋进漩涡流量计故障次数统计，小流量计量系统全年故障次为 102 次，整台更换流量计 13 台，零件更换 76 次。
2.科学分析原因
2.1 通过理论研究，评价流量计性能特征
2.1.1 从流量传感器测量原理上分析：
在天然气管道中，当沿着轴向流动的流体进入流量传感器入口时，螺旋形叶片强迫流体进行旋转运动，于是旋涡发生体中心产生旋涡流，旋涡流在文丘利管中旋进，到达收缩段突然节流使旋涡流加速，当旋涡进行扩散段后，因回流作用强迫进行旋进式二次旋转。此时旋涡流的旋转频率与介质流速成正比，并为线性。
频率与流体流速线性关系为：Q=F/K 其中 F 为旋涡频率，K 为仪表常数。由以上线性关系可知，理想条件下若要得出正确流量，一面方面必须测得正确旋涡频率值，一方面要有稳定的仪表常数，这两者的准确性直接影响着流量计的准确与稳定。经过对传感器测量原理的深入研究，小组成员发现直接影响旋涡传感器正常测量的主要决定因素为：
（1）壳体：是流量计的关键部位，是约束流量计通径、入口锥角、扩散段锥角以及喷嘴是否适合的关键。
（2）旋涡发生体：是流量计的关键部位，用于产生气体旋涡，也是决定流量计测量准确度的关键因素。如果被测流体中存在黏性颗粒或夹杂较多纤维物质，则可能会逐渐堆积在旋涡发生体迎流面上，使其几何形状和尺寸发生变化，因而流量系数也相应变化。据日本 Oval 公司进行的模拟试验结果，在该公司旋涡发生体端的堆积物厚度为 0.01D 的附加误差为－2％；为 0.02D 时，附加误差为－3.4％。
（3）旋涡整流器：是消除整流的主要部件，可以消除一部分干扰，使进入流量计的流体平整、稳定，尽量接近工况状态，它直接影响着被测量的稳定性。
（4）压电传感器：是检测旋涡应力变化的传感部件，从而输出频率与被测流体流速成正比的交变电荷信号，压电传感器发出的脉冲数越多，流量计的显示值越大。
（5）流量传感器：是 直接测量流量的元件，流量传感器一般由热敏电阻制成，接入平衡电桥中，当流体通过时造成温度变化，将进动频率变为电阻阻值变化的频率，也就是旋涡频率 F，因此，它的值的准确测量直接影响被测量的准确性。
（6）温度传感器：当传感器内被测流体的温度变化较大时，将引起传感器内部尺寸和流体体积的变化，从而造成传感器仪表常数的变化，也就是线性关系式中 K 的变化，这也会影响到测量的准确性。
2.1.2 从智能型流量积算仪的工作原理分析：
流量积算仪由温度和压力检测模拟通道、流量传感器通道能及微处理单元组成，并配有外输接口，输出各种信号。流量计中的微处理器按照气态方程进行温压补偿，并自动进行压缩因子修正，气态方程如下：
Qn=Zn/Zg*(Pg+Pa)/Pn*Tn/Tg*Qg
由流量积算公式分析可以得出：
在现场测量时，计量压力和温度的准确度直接影响天然气标准体积流量的准确性；同时天然气的压缩因子的准确度也直接影响天然气体积流量的准确性。
其中压缩因子计算公式为：
Z=Vm(真实)/Vm（理想） Vm=RT/p
由此可见，天然气中的 N2、CO2 的摩尔百分比含量以及相对密度等计量参数对天然气标准体积流量的准确性也有影响。根据以上数学模型的进一步探索， 终得出了影响流量计正常运行与标准体积流量准确测量的主要因素：
① 压力/温度传感器测量值的准确性；
② 各级仪表系数、压缩因子等计量参数的准确性；
③ 流量计主板与微处理器的性能；
2013 年 3 月，小组成员对 2012 年旋进旋涡流量计出现故障进行统计，总结了常见的由于本体故障而导致流量计年不能正常运行的情况见（表 1）。
由以上分析图上可以清晰的判断，流量传传感器损坏、电流输出模块损坏以及液晶显示屏损坏是影响流量计稳定性、准确性的主要原因。
通过大量实验证实以上推理影响旋进旋涡流量计稳定性与准确性的主要因素为：
（1）旋进旋涡流量计的核心旋涡发生体，在生产现场发电机、压缩机在运行中产生的振动，外围有强磁场等造成漩涡发生体出现偏差，流量计流量波动大，长期在气质脏污条件下使用也易出现粘污或一定程度的磨损，并且与天然气中成分发生化学反应，产生腐蚀，导致流量计量不准；
（2）在高含硫的站场中流量传感器易变形、腐蚀、磨穿，使流量计不能正常工作；
（3）工况条件下，压力/温度传感器易损坏将导致流量计不能正常工作；
（4）工况条件下，主板由于自身性能、质量原因或线路原因，会被击穿，造成不能正常运行；
（5）前置放大器的损坏也会造成仪表不能稳定、准确运行；
（6）液晶显示器等硬件损坏概率也较大，主要是由于太阳直接照射时间过长导致花屏，缺字，模糊不清等，这将直接导致流量计不能正常工作。
（7）雷击、雨天雨水渗入易致主板、显示器、前置放大器或电路发生短路、断路等现象，直接导致流量计不能正常工作。
2.2 分析流量计发生故障的原因
针对流量计主要故障，从各方面深入探讨、严肃剖析，终于找出了流量计发生故障的各种潜在原因：
（1）人员技术能力方面，对流量计的工作原理的研究探讨力度不够，人员技术水平参差不齐，故障原因分析处理不准确。
（2）流量计硬件性能方面，对一些故障原因重视程度不够，没有做出认真透彻的调查分析，出现管理漏洞。
（3）设备日常管理分为两个方面，一方面集气站员工对流量计工作原理及运行状态了解不清，致使一些可以立即解决的问题长时间拖延，造成流量计一直处于失准状态；另一方面本站员工对流量计重视程度不够，没有对流量计的使用情况进行定期检查，对其使用环境、运行状况不了解。
（4）检定及操作规范方面，没有标准的操作流程，只能根据耳口相传的前人经验进行操作，一定程度上存在着风险；另一方面，修旧利废工作针对故障流量计进行维修，虽然一定程度上延长了仪表的使用寿命，但是，由于条件限制，对修旧的流量计未进行检定校准工作，对其准确性及稳定性不能保证，对准确计量有一定的影响。
3.制定整改措施
3.1 针对故障要因，制定整改措施如下：
（1）由专人负责小流量计量系统日常运行情况跟踪关注，职责明确，建立相应小流量计量系统在用情况统计、故障统计、零部件损耗统计等台帐；与生产厂家及时沟通，与实际生产现场相结合的原则，开展人员技术培训活动，掌握流量计检修维护技能，提高人员技术水平。
（2）在厂家技术人员的配合下，小组成员对产生故障的流量计从使用时间、工作环境、工艺流程、天然气气质、操作方法等方面分析故障原因，针对具体原因采取措施，解决故障；并且与厂家技术人员一起寻求出能够改进主板、流量传感器、电流输出模块、前置放大器及液晶显示屏等硬件设备性能的改进方法。
（3）针对日常流量计管理，结合生产运行情况、故障发生频数等进行定期普查和重点集气站普查，及时发现问题，及时解决问题；对于集气站工作员工来说，流量计工作制度、流量计维护保养制度有不健全的部分，制度执行力度不够，现场工作人员对流量计操作不符合标准，现场相关技术培训活动没有及时跟上。
（4）在现有的流量计检修作业指导书、流量计现场维护技术规范的基础上，认真组织编写了流量计操作标准作业流程，规范流量计操作，提高流量计的使用完好率。
（5）针对维修后的流量计，进行检定校准，重新对仪表的各项参数进行调校，调校合格后才进行使用。
4.积极实施整改措施
（1）2013 年 3 月，将全厂在用旋进旋涡流量计的统计工作作为一项基本工作，为流量计前期研究工作提供每一手资料。
（2）在 3 至 5 月期间，巡检了全厂集（配）气站共 150 套旋进旋涡流量计，细查发生故障原因。经过对近几年各故障原因的分析，与流量计厂家积极配合，对流量计进行了如下改进：
① 在主板上加入隔离板及电流过载保护装置，当电流过大时，防止主板被击穿，保证主板性能，保证流量计的正常使用。
② 原有的电流输出模块和前置放大器电路板上各种元件裸露，当操作不当或有雨水、水蒸气进入极易导致短路导通，破坏元件，损坏率高，改进后，采用灌胶式，各元件之间不接触，由胶体与外界 缘，很大程度上提高了仪表的稳定性和准确性。
③ 原有的流量计壳体与旋涡发生体都由于材质原因，与天然气中的酸性气体反应，易腐蚀，对流量计的准确计量有影响，因此改进后铝制壳体、旋涡发生体逐渐更换为铝合金，合金材质更抗腐蚀、耐磨。
④ 原有压力传感器精度为 0.2 级，为了满足气田生产需要，能够更加准确计量气量，经过与厂家沟通联系，目前流量计全部更换为 0.1级。
⑤ 原有流量计均无远传数据功能，只有数字显示功能，在改进中加入了电流输出模块及信号信，实现了数据远传功能，降低了员工的劳运强度，有助于实现数字化管理。
（3）7 月至 9 月开展了两次关于旋进旋涡流量计检测技术的室内培训活动，与厂家技术人员一起奔赴现场，与技术人员一起排除流量计故障，既加强了技术员工在该项目上的检修技能，也能与生产厂家技术人员充分探讨，锻炼了分析问题、解决问题的能力。
（4）8 月，根据厂内编写岗位标准作业流程的要求，从科学的角度上规范了流量计的使用、测试与维护作业。
（5）通过 9 月的第二次巡检，解决了全厂在用流量计故障，更换了 1 台流量计，保证了全厂 150 台旋进旋涡流量计的正常运行，完好率提高到 100%，确保了气田小流量计量工作的正常进行。
5.实施整改措施后的结果调查
整改后工作情况汇总如下：
（1）截止到 10 月中旬，2014 年全厂旋进旋涡流量故
障频次明显减少，共 40 次，具体故障原因见（表 2）
（2）通过室内的技术培训和现场厂家技术人员的指导，日常维护技术水平有大幅度提高，流量计检测技术日趋成熟.
（3）本年度共维修流量计 11 台，经过维修后送检，对流量计的仪表系数、计量参数进行调校，保证了流量计的准确计量。
6.巩固措施
（1）明确岗位工作职责，专人专项管理，加大技术监督管理力度，使业务过程标准化、规范化。
（2）针对流量传感器、前置放大器、主板、压力传感器等故障原因，与生产厂家持续联系沟通，进一步从制造及设计源头开展技术攻关，降低故障率。
（3）电流输出模块的损坏也较多，雷击、线路故障等容易造成较大电流通过，造成被烧坏，因此增加了防雷接地装置。
（4）旋涡发生体故障虽不是主要故障原因，但是为了防患于未然，要求现场员工定期清洗，吹扫前后直管段，保持旋涡发生体能正常工作。
7.总 结
截止目前为止，小流量计量装置故障率比 2012 年减少60.78%，故障率明显降低，稳定性、准确性提高，整台更换流量计共 5 台，仅占全部流量计的 3.28%，零件更换 33 台/次，比 2012 年减少 56.57，报废流量计明显减少，零部件更换减少，节约了生产成本近 25 余万元，也降低因流量计计量不稳定、准确度低而造成的计量输差，为气田稳定生产提供保证。