在水廠消毒工藝測試中,為了保證小流量、低雷諾數(shù)的流量測量精度,要求儀表有較高的靈敏度。轉(zhuǎn)子流量計由于其靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡單、直觀、壓損小、測量范圍大、維修便捷,且價格低,常被廣泛采用。然而,在應(yīng)用過程中,常常因為安裝或使用不當(dāng),產(chǎn)生測量結(jié)果不正確等問題[1,2],給裝置的穩(wěn)定生產(chǎn)帶來很大的困難。本文就工作多年中遇到的轉(zhuǎn)子流量計安裝時的問題、使用特點及精度的提高方法進行論述。
1 工作原理
測量管被垂直地安放在管道上,在它里面有一個可以上下移動的浮子,流體由測量管下向上流。當(dāng)流體流動時,浮子的上部和下部會產(chǎn)生壓力差,浮子上下移動使壓力差恒定。浮子與測量管之間的空隙因流速不同而不同,也就是說當(dāng)流速增加時,浮子向上移動,空隙變大,浮子會停留在向上的力與向下的力平衡的位置上。浮子的高度與流量成正比,探測浮子的位置,即可知道工藝介質(zhì)的流量。轉(zhuǎn)子流量機工作原理示意圖如圖1所示。
2 安裝時應(yīng)注意的事項
在安裝過程中,如果安裝不當(dāng),不僅會造成對儀表的損害,而且會引起產(chǎn)生測量結(jié)果不正確。因此,在安裝時應(yīng)注意以下幾點。
(1)
安裝前核實儀表最大允許工作溫度和壓力,應(yīng)不低于管道內(nèi)被測流體的最高溫度和壓力。儀表刻度范圍符合被測流體流量變化范圍。
(2)儀表變送器必須垂直安裝,流體必須自下而上通過變送器。
(3)儀表應(yīng)安裝在沒有振動并便于維修的地方。安裝在生產(chǎn)管線上的變送器應(yīng)加裝旁路,以便處理故障或吹洗,儀表檢修時不影響生產(chǎn)。旁路管道安裝方法如圖2所示,正常運行時閥1關(guān)閉,閥2、3開啟。檢修時閥1開啟,閥2、3關(guān)閉。
(4)用于臟污流體時,應(yīng)在儀表上游加裝過濾器。特別是小口徑( 25 mm以下)的儀表對污物很敏感,必須考慮表前過濾問題。當(dāng)被測流體中可能有鐵磁雜質(zhì)時,在儀表前應(yīng)加裝磁過濾器。
(5)若變送器安裝地點不能滿足表前有5倍管徑長度的直管段要求,且表前又有局部阻力件造成流體擾動時,可加裝整流器。
(6)當(dāng)被測流體溫度大于70℃時,玻璃轉(zhuǎn)子流量計應(yīng)加裝保護罩,以防止玻璃管遇冷炸裂。玻璃轉(zhuǎn)子流量計安裝以后,應(yīng)將其上、下管道用支架固定牢靠,以防止管道重量加在轉(zhuǎn)子流量計上或產(chǎn)生劇烈振動。
(7)氣遠(yuǎn)傳儀表的氣源一定要清潔。氣源及輸出信號管道一般采用 6× 1銅管。管道與儀表常采用鎖緊螺母和密封環(huán)方式連接,以保證連接的密封性。
3 轉(zhuǎn)子流量計的使用特點
(1)玻璃管轉(zhuǎn)子流量計是直讀式儀表,錐管刻度有流量刻度和百分刻度2種。采用流量刻度標(biāo)尺的流量計,可根據(jù)轉(zhuǎn)子高度直接讀出流量值;對于采用百分刻度的玻璃管轉(zhuǎn)子流量計,要特別注意刻度數(shù)與流量的換算問題。百分刻度標(biāo)尺又分為等分和非等分刻度2種。對等分刻度的轉(zhuǎn)子流量計,應(yīng)根據(jù)錐形管上的讀數(shù),從制造廠提供的圖表上查得相應(yīng)的流量值;對于非等百分刻度的轉(zhuǎn)子流量計,將讀數(shù)乘以該轉(zhuǎn)子流量計的上限刻度值,即為實測流量。
(2)遠(yuǎn)傳式轉(zhuǎn)子流量計,無論是電遠(yuǎn)傳還是氣遠(yuǎn)傳,在正常運行時只允許調(diào)整轉(zhuǎn)換器輸出零位的高低,其他一般不作調(diào)整。
(3)流量計投放運行時,其前后閥門應(yīng)緩慢開啟,以免流體猛沖轉(zhuǎn)子,損壞儀表。裝有旁路的,應(yīng)先開啟旁路閥,再投入儀表,儀表投入后再關(guān)斷旁路。
(4)根據(jù)被測流體的臟污情況定期沖洗,以保證精度。對氣遠(yuǎn)傳儀表,尚需定期清洗恒節(jié)流孔和過濾器。當(dāng)必須對變送器拆卸清洗時,應(yīng)注意不要碰彎導(dǎo)向桿,以免轉(zhuǎn)子產(chǎn)生“卡死”現(xiàn)象,使儀表失靈。
(5)大口徑玻璃轉(zhuǎn)子流量計搬動時,應(yīng)先將轉(zhuǎn)子頂住,避免轉(zhuǎn)子碰撞,將錐管打壞。
(6)夾套保溫儀表夾套管中所通介質(zhì)最高壓力不應(yīng)超過儀表說明書規(guī)定值(一般低于100 N/cm2并應(yīng)用壓力表監(jiān)視。
(7)在測量中,若出現(xiàn)由于流體脈動而引起指示值不穩(wěn)時,可調(diào)大陰尼器阻尼量或在阻尼器中加適當(dāng)?shù)囊后w(如硅油),以增加阻尼。
(8)使用測量液體的流量計,要注意把變送器殼體內(nèi)氣體排盡,以免影響測量精度。
4 測量精度的提高
如果采用遠(yuǎn)傳式轉(zhuǎn)子流量計,使用中常發(fā)生指針擺動,示值不穩(wěn)等問題[3]。
4.1 儀表示值擺動原因
儀表示值擺動一般是由于2種原因:一是被測信號本身脈動;二是計分表靈敏度太高或自身振蕩。造成前者的主要原因,如泵的啟停、流體壓力波動等,這些都會引起流量計進口處信號脈動。流量負(fù)荷變化也會使流量計出口處信號脈動。至于儀表本身的靈敏度,必須結(jié)合被測信號的特點,根據(jù)其脈動量大小調(diào)整儀表的阻尼量。另外,被測介質(zhì)為雙相(液、氣共存)或液體中有空氣,也是造成脈動的原因。
4.2 解決轉(zhuǎn)子流量計示值擺動的措施
(1)正確的安裝和使用
儀表的擺動和振動往往是由于儀表前后壓力差變化引起的,因此流量表安裝處應(yīng)加旁路。在儀表啟動時,先由旁路運行,待儀表前后均充滿流體時再投入儀表,解列旁路,以避免儀表受沖擊。
(2)降低轉(zhuǎn)子流量計算值擺動措施被測流體本身產(chǎn)生脈動,應(yīng)從系統(tǒng)上加以補償,可從以下幾方面著手:
①若儀表前裝有泵、調(diào)節(jié)閥等,由此引起信號脈動時,可采用表前加緩沖罐等方法。
②若儀表后負(fù)荷變化較大,引起儀表背壓不穩(wěn)而造成指示值擺動,可采用氣體補償裝置。氣體補償裝置的壓縮氣膽中,充以與被測流體壓力相匹配的氮氣(因氮氣性能穩(wěn)定,不會在泄漏時與被測流體化或著火,所以一般氣膽中均充氮氣),當(dāng)一定壓力的被測液體進入該裝置時,與氮氣壓力相平衡。一旦被測流體因流量增加,引起壓力瞬間下降時,這時氮氣膽內(nèi)氮氣的壓力大于被測流體的壓力,使氮氣膽膨脹。這樣,迫使被測流體從補償罐內(nèi)以較快速度流到生產(chǎn)管道中,從而保證了管路中壓力的穩(wěn)定,也即保證了儀表背壓穩(wěn)定,使儀表不受負(fù)荷的變化而擺動。氮氣壓力一般為管道正常工作壓力的0.8～ 0.9倍。生產(chǎn)管路上安裝氣體補償裝置一般需兩臺并用。
③調(diào)整阻尼,使儀表具有合適的靈敏度。
轉(zhuǎn)子流量計設(shè)有機械阻尼裝置(阻尼器)。一般采用空氣阻尼器,利用空氣對活塞的阻尼來消除儀表運行中的擺動。若發(fā)現(xiàn)儀表阻尼力不夠時,則改變阻尼器的阻尼系數(shù)。調(diào)節(jié)阻尼系數(shù)的最簡單方法,是調(diào)節(jié)阻尼系數(shù)調(diào)節(jié)閥,增加或減小活塞上下之間連接的毛細(xì)管阻力。阻力增減,阻尼系數(shù)也增減。另外可以將空氣阻尼器改為液體阻尼器。阻尼液粘度越大,對系統(tǒng)的阻尼也越大。選擇阻尼液時,不僅應(yīng)考慮粘度合適,而且要選用溫度系數(shù)較小的阻尼液,如硅油及航空油等,以防止環(huán)境溫度變化引起阻尼系數(shù)變化。
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