摘要：為了確保渦街流量計能安全使用,測量出工業(yè)管道介質(zhì)流體的流量,作出規(guī)范安裝、使用流量計的提議。文章從闡述渦街流量計的基本工作原理著手,探究流量計安裝時應(yīng)注意的事項,包括選擇合理的安裝方式、掌握渦街流量計直管段的基本要求、合理設(shè)定流量計的安裝位置等總結(jié)流量計使用中的常見問題,提出幾點可靠的維護建議,以供同行參考。
渦街流量計是工業(yè)領(lǐng)域中常用的一種速度式流量計,其主要是檢測工業(yè)管道介質(zhì)流體的流量,包括液體、氣體、蒸氣等,能對外輸出模擬量標(biāo)準(zhǔn)信號或數(shù)字量脈沖信號,具備溫度補償、瞬時溫度呈現(xiàn)與流量積算等諸多功能�？梢院陀嬎銠C等數(shù)字化系統(tǒng)配套使用,是一種實用的流量儀表。某廠配置應(yīng)用了12臺LUGB型渦街流量計,從投運以后流量計運行狀態(tài)都不是很穩(wěn)定,這是令人堪憂的，使用單位積極組織技術(shù)人員進行技術(shù)改造,取得的效果相對理想。
一、渦街流量計的工作原理
漩渦發(fā)生體、頻率檢測器與信號轉(zhuǎn)換器等均是流量計的重要構(gòu)成,其主要是對外輸出4~20mADC信號或脈沖電壓信號,測量原理是在流動的流體內(nèi)，于垂直方向安放單根或數(shù)根非流體型阻流體,在一定的流量范疇中,在阻流體兩側(cè)流體能實現(xiàn)交替分離,釋放2串頻率和管道中的平均流速成正比例關(guān)系、規(guī)則的、不對稱但有規(guī)律的交替式漩渦列(圖1),兩側(cè)漩渦旋轉(zhuǎn)方向可以不一致,利用專用檢測元件檢出旋渦頻率后,便能順利的推導(dǎo)出流體的流量。
假定v代表被測介質(zhì)的平均流速,f是旋渦的發(fā)生頻率,d表示旋渦發(fā)生體的迎面寬度,單側(cè)旋渦形成的頻率f進而v、d之間的關(guān)系可以采用①式表示:
在上式內(nèi),S,是雷諾數(shù)的函數(shù),取值范圍2X104~7X106,氣體5^*50m/s;液體0.5~7m/s,當(dāng)旋渦發(fā)聲體的外形與尺寸大小一定時,可以將Sr看成是常數(shù),渦街頻率與體積流量兩者之間存在正比例關(guān)系,流體物理性質(zhì)與成分改變不會對其形成影響�？梢圆捎昧髁坑嫏z測相流狀態(tài)下的液體、氣體與蒸汽各自的流量值;但是當(dāng)轉(zhuǎn)換至混相流體狀態(tài)時,流量計很難實現(xiàn)正確測量。
二、安裝渦街流量計時的注意事項
(一)合理選擇安裝方式
可以將渦街流量計安裝在水平或者垂直管道上,因為這種流量計屬于速度式流量計,實踐中為了能確保測量結(jié)果的正確性,--定要實現(xiàn)在滿管狀態(tài)下檢測，所以如果選定在水平管道上安裝時,通常將流量計安裝在管道的最低位,選擇安裝在垂直管道時,要確保流體的流向是從下到上。
(二)掌握流量計直管段的要求，
具體安裝實踐中對流量計前后直管段提出十分嚴(yán)格的要求,流量計上游要確保有10D~35D的直管段(D是管道直徑)，下游直管段要≥5D,結(jié)合上游區(qū)域內(nèi)是否存有無直角彎、擴大管、縮徑管等情況設(shè)定上游直管段的具體長度。在這里重點提及的一點內(nèi)容是,當(dāng)直管段的安裝符合設(shè)計要求時,盡量將流量安裝在前后直管段偏大的管道.上,借此方式確保流量計上”下游節(jié)流件所形成的紊流不會降低測量結(jié)果的精度。結(jié)合實際流體測量的現(xiàn)實需求,需要在渦街流量計檢測壓力與溫度值,建議將測壓點、測溫點分別設(shè)定在傳感器下游的3D^5D、6D8D位置(圖2)。
(三)安裝位置
(1)安裝流量計的管道時,應(yīng)盡量減少高溫?zé)嵩磁c輻射源形成的不良影響，安裝場所內(nèi)一定要采用標(biāo)準(zhǔn)的隔熱通風(fēng)方法,盡量躲避強腐蝕環(huán)境。為了能有效解除電磁干擾，要確�，F(xiàn)場布線要與高壓線$電源線和電力設(shè)備等之間有較長的距離。
(2)管道自身如果出現(xiàn)十分明顯的震動,則會干擾渦街流量計的測量過程,測量結(jié)果的正確率也會下降。故而,盡量不.要將流量計安裝在震動較強的管道上,尤其是橫向震動;也盡量不要將其安裝在架空面過長的管道上,以上這種情況很可能造成流量計下垂,增加法蘭的密封泄漏風(fēng)險。如果一定要將流量計安裝在以上兩種場合內(nèi),則一定要在傳感器的上下游2D位置分別加設(shè)管道緊固裝置和防震墊。
(3)工頻干擾信號也是影響渦街流量計測量效果的--種.常見客觀因素,工頻信號通過疊加的方式會被整合進被測信號內(nèi),因而盡量不要將流量計安裝在有大功率電動機等的環(huán).境中，如果非要安裝這種環(huán)境中時,則一定要督導(dǎo)工人做好儀表接地工作,規(guī)范應(yīng)用屏蔽電纜,利用直流信號的方式輸出信號，借此方式解除工頻形成的干擾。
(4)如果將流量計安裝在室外環(huán)境中,則一.定要做到防水處理,電氣接口位置應(yīng)把電纜線彎制成U形,以防有水順沿電纜線進到儀表殼中。如果發(fā)現(xiàn)流量計安裝點位的上游較位置安裝了不斷發(fā)出開關(guān)動作的閥門裝置時,則其很可能會短縮.流量計的使用年限,容易對其造成永久性損害。
三、流量計使用的注意事項
(1)隔爆型流量計,嚴(yán)禁在通電狀態(tài)爆炸危險區(qū)中開啟儀表設(shè)備外殼,否則會生成非安全火花,增加了現(xiàn)場爆炸事件發(fā)生的概率。檢查、維修過程中,要加大對流量計外殼的保護力度,也別是不能對隔爆接合面造成損害,否則會降低儀表自身的防爆性能。
(2)關(guān)于選型方面的部分,當(dāng)下市面上售賣的很多渦街傳.感器在口徑或設(shè)計選型后,因為制造工藝條件出現(xiàn)明顯變化，.以致選大了一個規(guī)格,故而現(xiàn)實選型中盡量選用較小的口徑，這是提升流量計測量精度的有效方法之一,關(guān)于這方面問題的成因，可能是指示長時間不正確,指示在較大范疇中變動,不能讀書及小流量時指示不準(zhǔn)等。為此可以結(jié)合儀器參數(shù)值設(shè)定情況,進行二次整定,進而提升指示正確性。
(3)漩渦發(fā)生體長期投入運行時,表面容易沾污,進而影響儀器其測量精度。維規(guī)避發(fā)生以上情況，應(yīng)指派專人定期將渦街發(fā)生體由管道內(nèi)取出,利用酒精或汽油清洗。
(4)定期檢查流量計的零點,插入式流量計檢查零點的過程是十分簡單、方便的，僅需把傳感器旋轉(zhuǎn)90°即可，如果發(fā)現(xiàn)零點偏大時,則要對其進行調(diào)零操作。.
四、流量計常見故障的診斷與排除
(一)通電以后傳感器沒有輸出信號
造成這種故障問題的原因主要有兩種:-是管道中工藝介質(zhì)沒有流動;二是傳感器供電方式有誤。故障的排除方法也較簡單:-打開工藝閥門,通進流量;二是檢查接線方法、供電形式是否正確。如果經(jīng)細(xì)致檢查后發(fā)現(xiàn)局部回路上接頭已經(jīng)松動導(dǎo)致回路中斷,部分接頭雖然緊湊連接,但是因剝線問題導(dǎo)致緊固螺釘錯誤的緊固在線皮上,也會導(dǎo)致回路中斷。在線路問題被解除后,相應(yīng)的問題也會迎刃而解。
(二)管道中沒有流量,但傳感器能輸出信號
引起這種故障問題的原因主要有三種:一.是接地不良,引進干擾因素;二是管道運行階段形成較大震動;三是傳感器增.益偏大。
可采用如下方法排除故障問題:-.是現(xiàn)場檢測檢查接地電阻阻值,應(yīng)將其控制在102內(nèi)，否則重新進行接地操作;二是對工藝管線采用減振處理方法;三是合理調(diào)整增益電位器，使增益值處于合理的范疇中。
(三)管道中流量正常,傳感器輸出頻率50Hz
造成這種情況主要是流量計周邊有大功率的電機或者形成了較強的電場。排除故障的方法也較簡單,做好信號線的屏蔽處理工作,利用標(biāo)準(zhǔn)電流信號將原脈沖信號取而代之。
(四)雖然能穩(wěn)定的輸出大流量,但小流量輸出信號穩(wěn)定性偏差
可能是因為管道內(nèi)介質(zhì)的流量明顯低于流量計正常運作的下限流量;傳感器增益值過小等。
面對這種故障問題,要求使用單位盡早對流量計進行重新選型,或在保證運行安全的基礎(chǔ)上,盡量減小工藝管道直徑;賈大師對增益電位器的調(diào)整力度,使增益值處于合理的區(qū)間內(nèi)。為有效處理計量不正確的問題,相關(guān)人員應(yīng)認(rèn)真檢查儀表K系數(shù)或口徑等重要參數(shù)的設(shè)置情況;檢查測量氣體或者蒸汽補償或其他參數(shù)是否正確;檢查安裝流量計時,墊片是否達(dá)到同心或伸入管道等。
(五)流量正常時,傳感器無法穩(wěn)定的輸出信號
分析這種故障問題的成因時,可以采用示波器去檢測輸出信號，如果其是漏脈沖,提示存在增益過小的問題;如果檢出的是多脈沖,則表明增益過大;還可能是由于流量計安裝方法有錯誤,流場生成較大振動導(dǎo)致的可以采用如下兩種方法排除故障:--是將增益電位器的值調(diào)整到合理范圍中:二是嚴(yán)格依照流量計前后直管段的具體要求進行規(guī)范安裝。
(六)調(diào)節(jié)流量時,流量與閥門的開度成反比
可能是因為錯誤的將調(diào)節(jié)閥安裝在流量計之前,在檢測小流量時出現(xiàn)射流問題。
如果在技術(shù)改造時,能將調(diào)節(jié)閥安裝在流量計之后,那么以上故障問題將會被解除。
(七)雖然管道中有流量,但沒有感器無輸出
導(dǎo)致這種故障現(xiàn)象的原因主要有兩點:一是接線端子與傳感器的放大板之間的接線存在虛連或斷線情況:二是放大.器出現(xiàn)功能性損害。
針對第一種故障原因,解除接線的虛連或斷線的問題即可;如果經(jīng)檢查后確定是第二種原因，則需要盡早更換放大奮。
(八)傳感器損壞
在測量蒸汽過程中，水錘是造成99.0%流量計傳感器損壞.的主要原因,為了規(guī)避產(chǎn)生水錘,建議將疏水器增設(shè)到工藝管線上;認(rèn)真檢查檢測傳感器是否正確選擇了材質(zhì),部分介質(zhì)是否對傳感器造成腐蝕;檢查傳感器工作溫度是否高于額定值。
五、結(jié)束語
渦街流量計是應(yīng)用微功耗科技設(shè)計而成的,應(yīng)用鋰電池供電,能實現(xiàn)持續(xù)運行2年之久,能清晰的呈現(xiàn)出瞬時流量、累積流量等諸多指標(biāo)。近些年中,渦街流量計在石化、冶金.煤炭等行業(yè)中均有應(yīng)用。在生產(chǎn)實踐中,要做到正確選型、合理安裝、規(guī)范化使用及定期維護,確保流量計運行階段.隱患因素發(fā)現(xiàn)、解除的時效性,使自身作用發(fā)揮到極致。
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