德國VSEEF4流量計中國同時我們還經(jīng)營:1.一次測量元件引起的誤差 孔板流量計中的節(jié)流元件是尖銳的直角邊緣,流體在節(jié)流元件的入口收縮,根據(jù)伯努力方程,流速增加,壓力減小,孔板的測量原理就是根據(jù)孔板入口和出口的壓差進行測量的。孔板平鈍后流出系數(shù)增大,產(chǎn)生測量誤差。流出系數(shù)對蒸汽流量測量的影響是普遍存在的。 測量管也是節(jié)流裝置的組成部分,其結(jié)構(gòu)尺寸對流體流動狀態(tài)有重要的影響,測量管除滿足前10D后5D的要求外,還對內(nèi)表面的光滑度有要求。粗糙管的流速分布與光滑管是有區(qū)別的,流出系數(shù)也不相同,管道結(jié)垢、腐蝕,流出系數(shù)發(fā)生變化,產(chǎn)生測量誤差。 對于孔板入口邊緣磨損的問題,我們可以選用標(biāo)準噴嘴,由于噴嘴入口是一個光滑的曲面,它的抗磨損,抗積污,抗變形程度遠好于孔板,流出系數(shù)穩(wěn)定性也比孔板好,壓力損失也比孔板小得多,而且它的檢定周期為4年,大大減少了維護費用。 對于測量管的問題,在管道安裝時就盡量選用光滑度高,質(zhì)量好的管道,必要時請專業(yè)廠家定制測量管道、連接法蘭,冷凝器等,補償用的溫度和壓力測量點也可以統(tǒng)一開工獲取。雖說一次性投資高些,但由于投入使用后沒有特別原因,一般不進行更換,還是使用周期越長越好,這樣綜.合經(jīng)濟效益還是高些。2.測量信號的傳遞失真 測量信號傳遞是孔板前后的差壓信號經(jīng)導(dǎo)壓管傳遞到差壓變送器,由于結(jié)構(gòu)的不同,孔板流量計不同于渦街流量計那樣直接裝在管道上,它需要進行信號傳遞。對于蒸汽流量測量而言,傳遞部分可由閥門,導(dǎo)壓管,冷凝器等部件組成。對于信號傳遞部件來講,應(yīng)保證傳遞信號不失真。實際使用中的大部分故障,往往是信號傳遞失真引起的。差壓信號產(chǎn)生的傳遞失真比作為補償用的溫度和壓力信號失真影響更大,必須引起注意。冷凝器在信號傳遞中處于關(guān)鍵位置,冷凝器中的液面保持一定高度,多余的冷凝液要回流到蒸汽管道,既要保證冷凝器中蒸汽很好地冷凝,又要使冷凝液回流暢通無阻。 氣相導(dǎo)壓管的一次根部閥門應(yīng)保證蒸汽氣相進入冷凝器,冷凝器里面多余的冷凝液回流到蒸汽管道,否則兩只冷凝器液面不能保持相平,會對差壓信號產(chǎn)生附加誤差。一次根部閥門盡量選用閘閥,保證壓力信號傳遞通暢無阻,減少測量誤差。 測量用的導(dǎo)壓管要加保溫伴熱,否則冬季不能正常工作。不管采用電伴熱還是蒸汽伴熱,一定要保證兩只導(dǎo)壓管受熱均等,不然會因?qū)汗苤械囊后w的密度不同而產(chǎn)生附加差壓誤差。 作為壓力補償用的變送器一般和壓力取壓口不在同一高度上,如果變送器比取壓口低,所測出的壓力為管道中蒸汽的壓力加上導(dǎo)壓管中冷凝液產(chǎn)生的壓力,可在變送器中進行正遷移將這部分壓力遷移掉。使變送器測出的壓力為管道中實際蒸汽壓力。3.蒸汽密度問題產(chǎn)生的誤差 測量蒸汽質(zhì)量流量時要根據(jù)蒸汽的密度進行計算,因蒸汽的密度計算不準確產(chǎn)生測量誤差。蒸汽流量測量儀表中渦街流量計是用工藝車間提供的蒸汽密度值為參考值,不是實際的密度值,得出的蒸汽流量會和實際流量有誤差。選用渦街流量計時,最好選用能進行溫度和壓力補償?shù)男吞枺⑶野惭b測溫和測壓元件取得溫度和壓力數(shù)值。孔板式流量計測出的流量由DCS系統(tǒng)顯示,沒有進行溫度壓力補償。為了提高測量的準確度,必須進行溫度壓力補償。對于孔板流量計,取得差壓信號的同時,還需測得溫度和壓力信號,通過DCS中的專用軟件進行溫度和壓力補償。4.相關(guān)系數(shù)的影響 流出系數(shù)C和可膨脹系數(shù)ε在一定范圍內(nèi)可看作常數(shù),但是,當(dāng)蒸汽的狀況偏離設(shè)計狀態(tài)時,其流出系數(shù)C和可膨脹系數(shù)ε就會發(fā)生變化,就不能視為常數(shù)。測量小流量時,隨著雷諾數(shù)變小,流出系數(shù)C將產(chǎn)生較大的變化。測量高壓時,則必須考慮氣體的可膨脹系數(shù)ε的影響,如果我們只補償密度變化的影響,即使實現(xiàn)了對密度的完全補償,其它各參數(shù)變化累加后的最大誤差仍達6%左右,其中,可膨脹系數(shù)ε引入的誤差最大。所以,要想提高儀表的測量精度,除補償密度外還應(yīng)考慮整個補償方程中其它參數(shù)變化的補償問題。DCS中的蒸汽測量模塊中,不僅有密度補償方式,還有流出系數(shù)C和可膨脹系數(shù)ε的修正辦法,只要我們選用合適的流量測量模塊,就能提高蒸汽流量的測量準確度。 一般認為,蒸汽干度X較高(X≥95%)時流體可視為單相流體。溫度壓力補償可按通常方法進行。但出現(xiàn)-定誤差。干度越低密度越大。在蒸汽干度較低(X<95%)時,管道中的流體處于二相流狀態(tài)。情況嚴重時,流體分層流動,產(chǎn)生誤差更大。目前還沒有在線的干度測量儀表測量蒸汽的干度,最好的辦法就是加強蒸汽傳輸管道的保溫,提高蒸汽的過熱度,使蒸汽的干度較高,孔板流量計測量也比較準確。 很多天然氣用氣小戶,其用氣特點為:瞬時流量較小或流量波動幅度較大.旋進漩渦流量計可作為用氣小戶交接計量的首選。下面是直接影響旋進漩渦流量計準確度的常見因素:(1)旋進漩渦流量計是通過測量漩渦頻率來計量流量的,流量計前有節(jié)流件。節(jié)流件會對氣流產(chǎn)生擾動,比如流量計前安裝調(diào)壓閥致使計量值波動較大,將調(diào)節(jié)閥裝到流量計后面后,流量就平穩(wěn)很多。(2)用旋進旋渦流量計計量氣井氣或油井伴生氣這些未經(jīng)處理的天然氣時,由于氣中帶液較多,對傳感器的沖擊腐蝕作用較強,容易造成損壞或磨損.另操作不當(dāng)還會造成部件損壞,比如開關(guān)閥門過猛,,打壞旋渦發(fā)生體等。(3)應(yīng)安裝適合流量范圍的流量計以滿足上限流量和下限流量的使用。對有條件的用戶可裝大.小口徑兩臺流量計,隨供氣大小倒換使用。(4)計量不準.難以發(fā)現(xiàn)。由于旋進漩渦流量計不像孔板流量計那樣,各個測量部件都可以通過檢查判斷故障,旋進漩渦流量計在一體化設(shè)計、維護量低的優(yōu)勢下同時存在故障難以判斷的弊端。在不知道用戶具體用氣量.流量計上壓力、溫度顯示正確的情況下,很難判斷流量計上所顯示氣量的準確性,只能到檢定部門用標(biāo)準裝置進行檢測判斷。有廠曾出現(xiàn)流量計已經(jīng)不準而未及時發(fā)現(xiàn)的情況,這種情況很容易產(chǎn)生計量糾紛。實際應(yīng)用中,磁翻板液位計如果出現(xiàn)消磁現(xiàn)象,就不能正常使用。那么,消磁原因是什么?如果磁翻板液位計出現(xiàn)消磁現(xiàn)象應(yīng)如何處理呢?一、磁翻板液位計消磁的原因: 側(cè)裝式磁翻板液位計的磁浮子在使用過程中磁浮子會有消磁現(xiàn)象,從而導(dǎo)致磁翻板液位計失效。一般來講,造成磁翻板液位計消磁的原因,主要有以下幾點1、硬磁材料的剩磁小于耦合臨界值。隨著時間變化,受自身因素的影響隨著時間的推移,硬磁材料的剩磁會出現(xiàn)小于耦合臨界值的現(xiàn)象。 2、高性能硬磁材料有氫脆現(xiàn)象。 3、使用溫度高于硬磁材料的居里溫度。二、磁翻板液位計消磁的處理: 針對導(dǎo)致磁翻板液位計消磁的原因,通常需要做到以下幾點,以應(yīng)對磁翻板液位計的消磁現(xiàn)象。1、從設(shè)計方面看,要選用恰當(dāng)?shù)挠泊挪牧稀1热缭谶x用磁性材料時,應(yīng)選用居里溫度高于使用溫度20%以上、能夠保證五年后剩磁超過臨界值的磁性材料。2、從生產(chǎn)方面看,加工磁浮子時應(yīng)注意:a.在磁浮子內(nèi)填充惰性氣體(如氬氣)。 b.在產(chǎn)品生產(chǎn)加工階段,焊接(氬弧焊)時應(yīng)注意采取降溫措施,以避免磁浮子的磁性材料處的溫度超過磁性材料的居里溫度。3、從使用方面看,用戶要做到以下幾點: a.在訂貨時,選用恰當(dāng)?shù)男吞枺_到使用溫度不超過磁翻板液位計的標(biāo)稱溫度; b.在使用中,應(yīng)對側(cè)裝式磁翻板液位計的使用情況(能否正常工作)進行隨時觀察,并注意記錄介質(zhì)的實際溫度。電磁流量計的空管報警是用實測傳感器中的電導(dǎo)率來做判斷的。 不同的流體具有不同的電導(dǎo)值電阻值空管檢測實際上是檢測被測導(dǎo)電液體的電阻與實驗導(dǎo)電液體電阻的比值液體的相對導(dǎo)電率是否超出閾值。超出閾值就意昧著被測流體電導(dǎo)率遠低于實驗液體的電導(dǎo)率相當(dāng)于空管。空管報警閾值的默認值尾 999.9%。 空管量程修正是為測量相對電導(dǎo)率而用的。在傳感器充滿試驗液體情況下修正系數(shù)使電導(dǎo)比為一個確定值例如試驗液體是水其中導(dǎo)率約為100μScm可修正為100當(dāng)被測液體電導(dǎo)率為 5μScm 相對的電導(dǎo)比則大約顯示2000%。如果試驗液體水的電導(dǎo)比修正為10。那么被測液體電導(dǎo)率為5μScm時相對電導(dǎo)比則大約顯示200%。 電磁流量計報警閾值設(shè)置是選擇空管報警靈敏度范圍的。最大閾值可設(shè)為999.9%。如上例被測液體顯示2000%時發(fā)出報警顯示200%時不報警。因此欲使電導(dǎo)率5μScm在顯示電導(dǎo)比200%時發(fā)出報警需要設(shè)閾值在200%以下。空管報警量程的默認值為100%。容積式流量計主要用來測量不含固體雜質(zhì)的高粘度液體,例如油類、冷凝液、樹脂和液態(tài)食品等粘稠流體的流璧,而且測量準確,精度可達士0.2%,而其他流量計很難測量高粘度介質(zhì)的流量。橢圓齒輪流量計是最常用的一種容積式流量計.如圖3-13所示。1.工作原理 橢圓齒輪流量計的測量部分是由兩個互相嚙合的橢圓形齒輪A和B以及軸、殼體等組成。橢圓齒輪與殼體之間形成測量室。如圖3-14所示。 當(dāng)被測流體流經(jīng)橢圓齒輪流量計時,由于要克服儀表阻力必然引起壓力損失,從而在其人口和出口之間產(chǎn)生壓力差 . 在此壓力差的作用下,產(chǎn)生作用力矩使橢圓齒輪連續(xù)轉(zhuǎn)動 . 由于 P1>P2,P1、P2共同作用產(chǎn)生的合力矩使A輪順時針轉(zhuǎn)動. 而B輪上的合力矩為零,此時A輪帶動 B 輪順時針轉(zhuǎn)動.A為主動輪.B為從動輪. 在圖3-14(b) 所示中間位置時,A輪和B輪都為主動輪.在圖3-14(c)所示位置時,A輪上的合力矩為零,而B輪上的合力矩最大.B 輪逆時針轉(zhuǎn)動,此時B為主動輪 .A 為從動輪。如此循環(huán)往復(fù),將被測介質(zhì)以橢圓齒輪與殼體之間的月牙形容積為單位,依次由進口排至出口。橢圓齒輪流量計旋轉(zhuǎn)一周排出的被測介質(zhì)體積量是月牙形容積的 4 倍。橢圓齒輪流量計的體積流量Q為:Q=4nv2(3-7)式中:n為橢圓齒輪的旋轉(zhuǎn)速度;V2為橢圓齒輪與殼體間形成的月牙形測量室的容積。2.使用特點 橢圓齒輪流量計適用于潔凈的高粘液體的流量測量,其測量精度高,壓力損失小,安裝使用方便,可以不需要直管段。但被測介質(zhì)中不能含有固體顆粒,更不能夾雜機械物,否則會引起齒輪磨損甚至損壞。所以為了保護流量計,必須加裝過濾器。 橢圓齒輪流盤計在啟用或停運時,應(yīng)緩慢開、關(guān)閥門,否則易損壞齒輪,另外,流量計的溫度變化不能太劇烈,否則會使齒輪卡死。1.測量液體 孔板流量計測量液體流量時工藝管道水平安裝,差壓變送器的位置處于節(jié)流裝置下方時,取壓口應(yīng)在節(jié)流裝置的水平中心軸線下偏 45°角引出,這可以消樣除由流體傳放出的氣體進入導(dǎo)壓管和差壓變送器(如圖8).若差壓變送器處于節(jié)流裝置的上方時,除取壓口下偏≤45°角 然后向上引導(dǎo)壓管外,應(yīng)在導(dǎo)壓管的最高點裝置集器或排氣閥.(如圖9)2.測量水蒸汽 測量蒸汽流量時,安裝方式一般為差壓變送器低于,高于節(jié)流裝置兩種.(如圖 12)取壓口位置應(yīng)附合上述安裝要求,并在導(dǎo)壓管制高點處裝上放氣閥和氣體收集器。3.測量氣體 測量介質(zhì)為清潔的氣體流量時,安裝方式一般為差壓變送器高于,低于節(jié)流裝置兩種c如圖11.12)取壓口位置應(yīng)符合上述安裝要求,當(dāng)差壓變送器低于節(jié)流裝置時,導(dǎo)壓管必須向下彎至差壓變送器,并在最低處裝置放水閥和沉積器。4.測量腐蝕性液體和氣體 測量腐蝕性的液體和氣體流量時,取壓口應(yīng)附合上述安裝要求,不論管道是水平安裝或垂直安裝,差壓變送器高于或低節(jié)流裝置③.測量氣體測量介質(zhì)為清潔的氣體流量時,安裝方式一般為差壓變送器高于、低于節(jié)流裝置兩種(如圖11.12)取壓口位置應(yīng)符合上述安裝要求,當(dāng)差壓變送器低于節(jié)流裝置時,導(dǎo)壓管必須向下彎至差壓變送器,并在最低處裝置放水閥和沉積器。1、電磁流量計傳感器外殼未接地出現(xiàn)的誤差。一般情況下,傳感器都是在金屬管道上進行安裝,并且金屬管道都是在地下,很多人因此認為對于儀表的外殼就不需要再做接地處理了。但是,這么操作卻是忽略了兩個重要問題:一方面是金屬管道都做了防腐蝕處理,金屬管道與地不能大面積接觸;二是傳感器一般都由膠皮墊連接著法蘭而與金屬管道分隔開,所以造成了傳感器的接地電阻大大增加,影響了流量計的測量結(jié)果,進而形成了誤差。另外,由于電動勢檢測一般均為幾毫伏左右,這也容易造成雜散電流對檢測結(jié)果的影響。 2、干擾環(huán)境下的輸出信號誤差分析。對于一般的電磁流量計來說,傳感器即電極與轉(zhuǎn)換器之間的連接電纜應(yīng)做到盡可能短。因為傳送信號的電纜過長,電纜本身的分布電容造成的負載效應(yīng)就會引起較大的測量誤差,同時也對信號受到干擾的幾率大大增加。在測量時,還要注意到走線方面,務(wù)必做到信號線與電源線分開走線,這樣就能防止產(chǎn)生“寄生電容”的干擾。目前很多場合已經(jīng)用上了數(shù)字輸出儀表,以求獲得最為準確的測量數(shù)據(jù)。 3、強電、強磁環(huán)境下的誤差分析。流量計工作環(huán)境方面,要注意盡可能地與強電、強磁等設(shè)備的距離遠一些。由于電磁流量計在接地后,其周邊的附近如果也有一些其他的強電、強磁等設(shè)備也在接地,會造成流量計產(chǎn)生接地壓降,使電磁流量計接地電位變化,進而對測量結(jié)果形成誤差。另外,流量計如果是在非常強的磁場下工作,比如變壓器等強電磁設(shè)備附近使用,周邊磁場環(huán)境的強度超過電磁流量計電磁兼容的幅度時,會對測量結(jié)果的準確性造成很大的影響。為促使電磁流量計實際使用壽命增加,把故障實際發(fā)生率把控至最低范圍,務(wù)必強化對電池流量計日常維護管理。一是,變送裝置管內(nèi)壁部位,需定期清理好結(jié)垢層,對絕緣襯里優(yōu)良絕緣性起到良好保障作用;二是,生產(chǎn)運行期間,定期檢查儀表,屬于保證后續(xù)濕氣與水下運動關(guān)鍵,特別是檢查接線口好儀表端蓋處密封性,以去吧儀表內(nèi)部不會進入水與濕氣;為確保儀表有極高的密封性,應(yīng)時刻在殼體蓋螺紋位置涂好潤滑黃油,且需防止因碰撞而受損;三是,流量計實際運行期間,儀表零點務(wù)必要定期標(biāo)定好,確保電磁流量計可實現(xiàn)有效接地;四是,電磁流量計實際使用部門應(yīng)當(dāng)為每個技術(shù)人員建立起短期與長期的培訓(xùn)計劃,設(shè)定出具體的培訓(xùn)內(nèi)容與要求,要根據(jù)相關(guān)技術(shù)人員的實際技能情況,制定有針對性的培訓(xùn)計劃。從而促進儀表技術(shù)人員對電磁流量計實際期間故障問題的實時檢查分析及排除能力,強化對電磁流量計日常的維修處理,以確保更好地使用電磁流量計。德國VSEEF4流量計中國孔板流量計是利用流體的動靜壓能轉(zhuǎn)換原理進行流量測量的,這一-差壓與流體流量存在如下關(guān)系: 式中:qm為質(zhì)量流量,kg/h;qv為工況條件下的體積流量,m³/h;x為流量系數(shù);e為流束膨脹系數(shù);△e為差壓,Pa;Q為工況條件下被測流體的密度,kg/m³;d為工況條件下的節(jié)流開孔直徑,mm。由(1)式和(2)式可以看出,被測流體的流量是流體的密度和孔板前后差壓的函數(shù)。當(dāng)測得某一差壓時,由于所測流體的密度不同,所代表的流量是不同的,只有當(dāng)流體的密度值等于孔板流量計設(shè)計條件中的密度值時,差壓才能真實反映所測的流量。蒸汽從發(fā)生到使用,由于熱損耗,溫度和壓力的下降是不可避免的,導(dǎo)致其密度與設(shè)計值的差異,從而產(chǎn)生了誤差,并且隨著蒸汽參數(shù)的波動而波動,實際測量時只能通過溫壓補償來修正,補償公式的嚴謹性直接影響測量誤差。1.為了保證電磁流量計測量管內(nèi)充滿被測介質(zhì),變送器最好垂直安裝,流向自下而上.尤其是對于液固兩相流,必須垂直安裝。若現(xiàn)場只允許水平安裝,則必須保證兩電極在同一水平面。變送器兩端應(yīng)裝閥門和旁路。2.電磁流量計信號比較弱,滿量程時只有2.5~8mV,且流量很小時,只有幾微伏,外界稍有干擾就會影響到測量精度。因此,流量計的外殼、屏蔽線、測量導(dǎo)管都要接地。并要單獨設(shè)置接地點,決不能連接在電機、電器等公用地線或上、下管道上。3.為了避免干擾信號,安裝地點要遠離一切磁源(如電機、變壓器等),不能有震動。變送器和轉(zhuǎn)換器之間的信號必須用屏蔽導(dǎo)線傳輸。不允許把信號電纜和電源線平行放在同一電纜鋼管內(nèi)。信號線越短越好,長度一般不得超過30m。轉(zhuǎn)換器應(yīng)盡量接近變送器c4.為了避免流速分布對流速的影響,產(chǎn)生測量誤差。流量調(diào)節(jié)閥應(yīng)設(shè)置在變送器下游. 因此,在電磁流量計前必須有5~10D左右的直管段,以消除各種局部阻力對流線分布對稱性的影響。 熱式氣體質(zhì)量流量計按結(jié)構(gòu)可以分為熱分布型和浸入型。熱分布型熱式流量計將傳感元件放置于管道壁,傳感元件經(jīng)過加熱溫度高于流休溫度,流體流經(jīng)傳感元件表面導(dǎo)致上下游溫度發(fā)生變化,利用上下游溫度差測量流體流量,一般用于微小流速氣體流量的測量。 熱分布型熱式流最計的T.作原理如圖1所示,傳感元件由上游熱電阻、加熱器利下游熱電阻組成,加熱器位于管道中心,使得傳感元件溫度高于壞境溫度,上游熱電阻和下游熱電阻對稱分布于加熱器的兩側(cè)。圖1中曲線1所示為管道中沒有流休流過時傳感元件的溫度分布線.相對于加熱器的上下游熱電阻溫度是對稱的。當(dāng)有流體經(jīng)過熱式傳感元件時,溫度分布為曲線2,顯然流體將上游部分的熱量帶給下游,導(dǎo)致上游溫度比下游溫度低,上下游熱電阻的溫度差△T反映了流體的流量,即△T=f(m)。當(dāng)流體流速過大時,上下游熱屯陰的溫度差△7趨向于0,因此熱分布型熱式氣體質(zhì)量流量計用于測量低流速氣休微小流量。氣體質(zhì)量流量qm可表示為 式中:Cp-一流體介質(zhì)的定壓比熱容;A一熱傳導(dǎo)系數(shù);K一一儀表系數(shù)。 浸入型熱式流最計的工作原理如圖2所示,一般將兩個熱電阻置于中大管道中心,可測量中高流速流體。熱電阻通較小電流或不通電流,溫度為T;另一熱電阻經(jīng)較大電流加熱,其溫度T高于氣體溫度。管道中有氣流通過時,兩者之間的溫度差為△T=Tv-T0氣體質(zhì)量流量qm與加熱電路功率P、溫度差△T的關(guān)系式為 式中:E一系數(shù)與流體介質(zhì)物性參數(shù)有關(guān);D一與流體流動有關(guān)的常數(shù)。 如果保持加熱電路功率P恒定,這種測量方法為恒功率法;如果保持溫度差△T恒定,這種測量方法為恒溫差法,兩種方法有各自的優(yōu)缺點,使用時據(jù)具體環(huán)境和需要而定。目前較普遍的是采用恒溫差法,由于需要不同的應(yīng)用領(lǐng)域,恒溫差法已不適用于某些場.合的測量,因此恒功率法應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。恒溫差法的基本原理是流體流過加熱的熱電阻表面使得熱電阻表面的溫度降低,熱電阻的阻值變小。反饋電路自動進行處理,通過熱電阻的加熱電流變大從而使得熱電阻溫度升高,即可使得熱電阻與流體溫度差恒定。通過測量傳感電路的輸出電流或輸出電壓便可獲得流量值。恒功率法的基本原理是加熱功率為恒定值,管道內(nèi)沒有流體流過時溫度差△7最大,當(dāng)流體流過熱電阻表面時熱電阻與流體溫度差變小,通過測量△T便可得到流體流量。 氣體渦輪流量計是速度式流量計量儀表的一種,其傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)(圖1)主要由殼體、葉輪支架、軸承支架、葉輪軸、軸承葉輪、導(dǎo)流整流器、計數(shù)裝置組成。當(dāng)被檢測氣體經(jīng)過氣體渦輪流量計時,氣體在導(dǎo)流整流器中被整流和加速,然后推動葉輪進行旋轉(zhuǎn),葉輪轉(zhuǎn)動的速度和進過流量計的流體流速成正比,通過一系列的減速,最后由計數(shù)裝置對葉輪轉(zhuǎn)動的圈數(shù)進行累加,達到流量計計量的目的。 但是通過多年的實踐發(fā)現(xiàn),儀表的精度除了受零部件加工精度的影響以外,和軸承選用也有很大的關(guān)系,儀表要想保持長時間的穩(wěn)定運行,軸承必須有足夠的使用壽命,但是,對于進行維修和維護的儀表進行故障統(tǒng)計分析,大多是由于軸承的失效造成了儀表的損壞,對其進行受力分析(圖2)表明,傳統(tǒng)型的流量計結(jié)構(gòu)在軸承的設(shè)計方面是一個薄弱環(huán)節(jié)。 葉輪受到氣流的沖擊,氣流對葉輪除了產(chǎn)生驅(qū)動葉輪旋轉(zhuǎn)的推力外,還會產(chǎn)生一個垂直于葉輪的推力F推力,為了維持平衡,固定軸承會受到一個由軸承支架提供的反作用力F反推力。固定軸承為了支撐葉輪及軸系本身的重力會受到-個壓力N反推力,浮動軸承由于阻止葉輪以固定軸承為支點進行旋轉(zhuǎn)會得到一個壓力T",因此,固定軸承處在一個最惡劣的工作環(huán)境之下,經(jīng)過長時間的運轉(zhuǎn),在缺少潤滑的情況下,固定軸承的使用壽命大打折扣。特別是在高速運轉(zhuǎn)情況下,垂直于葉輪的推力F推力也會隨著轉(zhuǎn)速的提高而提高,固定軸承的使用狀況隨之更加惡化。事實也正是如此,在維修的氣體渦輪流量計中,離葉輪較近的固定軸承損壞幾乎占到了100%,軸承最后只剩下了內(nèi)圈外圈,葉輪也因此波及,儀表不得不進行關(guān)鍵部件的更換,及時發(fā)現(xiàn)故障并進行排除還好,如果沒有及時發(fā)現(xiàn),造成經(jīng)濟上的損失我們將無法彌補。為了改善固定軸承的使用環(huán)境,軸承所承受的支撐力我們無法改變,但是,我們可以想辦法改善固定軸承所受到的反作用力F反推力,因此,引入了氣體推力軸承的設(shè)計。 氣體渦輪流量計中渦輪結(jié)構(gòu)有焊接式和整體式,焊接式渦輪將葉片和輪轂焊接,整體式渦輪利用先進的CAD/CAM技術(shù)和數(shù)控加工技術(shù)直接加工成型。葉片型式主要有平板式和螺旋式,平板式葉片主.要應(yīng)用于大外徑焊接式渦輪,而螺旋式葉片應(yīng)用較為廣泛;材料主要有鋁合金和不銹鋼,鋁合金與不銹鋼相比具有自重較輕,工藝性好等特點;渦輪平均直徑受流量計流通管徑即型號的限制,可作為定參數(shù)處理;葉片數(shù)量選取主要考慮重疊度對儀表性能的影響,---般取13~20;葉片角度直接影響氣體介質(zhì).對其產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的大小,氣體介質(zhì)對渦輪的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩公式為 式中:Td為驅(qū)動力矩,N.m;fd為周向驅(qū)動力,N;u1為介質(zhì)入口速度,m/s;ɷ為渦輪角速度,rad/s。 綜上述所述,采用整體式葉輪結(jié)構(gòu),螺旋型葉片,葉片數(shù)量為20。對于螺旋型葉片,需要確定葉片的螺旋角,根據(jù)式(2),要得到最大推動力矩,葉片螺旋角應(yīng)為45°,但力矩公式是根據(jù)葉柵繞流計算得到,難免會和實際工況有所偏差。參考常用葉片角度,選取35°.45°和55°螺旋升角渦輪作為實驗對象,氣體渦輪流量計渦輪結(jié)構(gòu)參數(shù)如圖2所示。德國VSEEF4流量計中國電纜接頭中的保護塞只能在準備安裝電纜時拆除. DN3至DN8[1/10"至5/16"]的法蘭型電磁流量計傳感器,應(yīng)采用DN10[3/8"]的配對法蘭.這樣DN3,4,6或者8[1/10",5/32",1/4"或者5/16"]的管道就會與儀表成為一體. 此外,DN3至DN8[1/10"至5/16"]法蘭型傳感器, 還可使用DN15[1/2"]的配對法蘭. 石墨不可用于法蘭或者工藝連接件墊圈,因為在一定條件下,儀表管道內(nèi)部可能形成導(dǎo)電涂層.管路中應(yīng)避免出現(xiàn)真空沖擊,以防止可能對襯里(PTFE)以及儀表造成的損壞.配對法蘭的墊圈表面 安裝中,平行配對法蘭的墊圈材料必須適于介質(zhì)和操作條件.只有這樣才可以避免泄漏.為了確保最佳的測量結(jié)果,須保證傳感器墊圈應(yīng)法蘭同心.保護板 保護板用于防止襯里的損壞.只有在傳感器將安裝在管路中時才可以拆除保護板.必須謹慎小心,確保襯里未在安裝過程中脫落或者損壞, 造成泄漏.法蘭螺栓緊固扭矩 安裝螺栓應(yīng)按照通常的方式平均緊固,不可在電磁流量計某一側(cè)過度緊固.我們建議螺栓在緊固之前添加潤滑油,并交叉緊固,如上圖一所示. 在第一輪緊固過程中,螺栓擰緊50%,在第二輪中提高至80%,最后使用最大扭矩緊固.不應(yīng)超過最大扭矩見表一,表二1.一次測量元件引起的誤差 孔板流量計中的節(jié)流元件是尖銳的直角邊緣,流體在節(jié)流元件的入口收縮,根據(jù)伯努力方程,流速增加,壓力減小,孔板的測量原理就是根據(jù)孔板入口和出口的壓差進行測量的。孔板平鈍后流出系數(shù)增大,產(chǎn)生測量誤差。流出系數(shù)對蒸汽流量測量的影響是普遍存在的。 測量管也是節(jié)流裝置的組成部分,其結(jié)構(gòu)尺寸對流體流動狀態(tài)有重要的影響,測量管除滿足前10D后5D的要求外,還對內(nèi)表面的光滑度有要求。粗糙管的流速分布與光滑管是有區(qū)別的,流出系數(shù)也不相同,管道結(jié)垢、腐蝕,流出系數(shù)發(fā)生變化,產(chǎn)生測量誤差。 對于孔板入口邊緣磨損的問題,我們可以選用標(biāo)準噴嘴,由于噴嘴入口是一個光滑的曲面,它的抗磨損,抗積污,抗變形程度遠好于孔板,流出系數(shù)穩(wěn)定性也比孔板好,壓力損失也比孔板小得多,而且它的檢定周期為4年,大大減少了維護費用。 對于測量管的問題,在管道安裝時就盡量選用光滑度高,質(zhì)量好的管道,必要時請專業(yè)廠家定制測量管道、連接法蘭,冷凝器等,補償用的溫度和壓力測量點也可以統(tǒng)一開工獲取。雖說一次性投資高些,但由于投入使用后沒有特別原因,一般不進行更換,還是使用周期越長越好,這樣綜.合經(jīng)濟效益還是高些。2.測量信號的傳遞失真 測量信號傳遞是孔板前后的差壓信號經(jīng)導(dǎo)壓管傳遞到差壓變送器,由于結(jié)構(gòu)的不同,孔板流量計不同于渦街流量計那樣直接裝在管道上,它需要進行信號傳遞。對于蒸汽流量測量而言,傳遞部分可由閥門,導(dǎo)壓管,冷凝器等部件組成。對于信號傳遞部件來講,應(yīng)保證傳遞信號不失真。實際使用中的大部分故障,往往是信號傳遞失真引起的。差壓信號產(chǎn)生的傳遞失真比作為補償用的溫度和壓力信號失真影響更大,必須引起注意。冷凝器在信號傳遞中處于關(guān)鍵位置,冷凝器中的液面保持一定高度,多余的冷凝液要回流到蒸汽管道,既要保證冷凝器中蒸汽很好地冷凝,又要使冷凝液回流暢通無阻。 氣相導(dǎo)壓管的一次根部閥門應(yīng)保證蒸汽氣相進入冷凝器,冷凝器里面多余的冷凝液回流到蒸汽管道,否則兩只冷凝器液面不能保持相平,會對差壓信號產(chǎn)生附加誤差。一次根部閥門盡量選用閘閥,保證壓力信號傳遞通暢無阻,減少測量誤差。 測量用的導(dǎo)壓管要加保溫伴熱,否則冬季不能正常工作。不管采用電伴熱還是蒸汽伴熱,一定要保證兩只導(dǎo)壓管受熱均等,不然會因?qū)汗苤械囊后w的密度不同而產(chǎn)生附加差壓誤差。 作為壓力補償用的變送器一般和壓力取壓口不在同一高度上,如果變送器比取壓口低,所測出的壓力為管道中蒸汽的壓力加上導(dǎo)壓管中冷凝液產(chǎn)生的壓力,可在變送器中進行正遷移將這部分壓力遷移掉。使變送器測出的壓力為管道中實際蒸汽壓力。3.蒸汽密度問題產(chǎn)生的誤差 測量蒸汽質(zhì)量流量時要根據(jù)蒸汽的密度進行計算,因蒸汽的密度計算不準確產(chǎn)生測量誤差。蒸汽流量測量儀表中渦街流量計是用工藝車間提供的蒸汽密度值為參考值,不是實際的密度值,得出的蒸汽流量會和實際流量有誤差。選用渦街流量計時,最好選用能進行溫度和壓力補償?shù)男吞枺⑶野惭b測溫和測壓元件取得溫度和壓力數(shù)值。孔板式流量計測出的流量由DCS系統(tǒng)顯示,沒有進行溫度壓力補償。為了提高測量的準確度,必須進行溫度壓力補償。對于孔板流量計,取得差壓信號的同時,還需測得溫度和壓力信號,通過DCS中的專用軟件進行溫度和壓力補償。4.相關(guān)系數(shù)的影響 流出系數(shù)C和可膨脹系數(shù)ε在一定范圍內(nèi)可看作常數(shù),但是,當(dāng)蒸汽的狀況偏離設(shè)計狀態(tài)時,其流出系數(shù)C和可膨脹系數(shù)ε就會發(fā)生變化,就不能視為常數(shù)。測量小流量時,隨著雷諾數(shù)變小,流出系數(shù)C將產(chǎn)生較大的變化。測量高壓時,則必須考慮氣體的可膨脹系數(shù)ε的影響,如果我們只補償密度變化的影響,即使實現(xiàn)了對密度的完全補償,其它各參數(shù)變化累加后的最大誤差仍達6%左右,其中,可膨脹系數(shù)ε引入的誤差最大。所以,要想提高儀表的測量精度,除補償密度外還應(yīng)考慮整個補償方程中其它參數(shù)變化的補償問題。DCS中的蒸汽測量模塊中,不僅有密度補償方式,還有流出系數(shù)C和可膨脹系數(shù)ε的修正辦法,只要我們選用合適的流量測量模塊,就能提高蒸汽流量的測量準確度。 一般認為,蒸汽干度X較高(X≥95%)時流體可視為單相流體。溫度壓力補償可按通常方法進行。但出現(xiàn)-定誤差。干度越低密度越大。在蒸汽干度較低(X<95%)時,管道中的流體處于二相流狀態(tài)。情況嚴重時,流體分層流動,產(chǎn)生誤差更大。目前還沒有在線的干度測量儀表測量蒸汽的干度,最好的辦法就是加強蒸汽傳輸管道的保溫,提高蒸汽的過熱度,使蒸汽的干度較高,孔板流量計測量也比較準確。
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