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渦輪流量計安裝使用和維護

點選次數☁₪:1026 釋出時間☁₪:2021-03-19 07:45:10

1₪₪·☁·、感測器的安裝

1)感測器一般應該水平安裝·↟▩↟,流體流向必須和箭頭指向一致╃☁。並符合說明書的安裝環境要求╃☁。
2)和感測器相連線的前後管道的內徑應與感測器口徑一致╃☁。管道和感測器連線處·↟▩↟,不準有凸出物(如凸出的焊縫和墊片等)伸入管道內·↟▩↟,以免改變通道截面和感測器進口流場分佈·↟▩↟,並要求管道中心和感測器中心一致╃☁。感測器上游直管段長度L與管道內徑D的比值應滿足式(6-24)的要求╃☁。
渦輪流量計工作原理公式
式中·↟▩↟,f是管道內壁摩擦係數·↟▩↟,流動處於湍流狀態時一般可取0.0175;R是旋渦速度比·↟▩↟,取決於感測器上游區域性阻流件的型別╃☁。K值與上游直管段長度如表6-1所示╃☁。
渦輪流量計旋渦速度比示意圖
若上游區域性阻流件狀況不明確·↟▩↟,一般推薦上游直管段長度應不小於20D·↟▩↟,下游直管段長度不小於5D╃☁。當上遊直管段長度不能滿足要求時╃☁。應在感測器與阻流件之間安裝流動調整器╃☁。感測器安裝在室外時·↟▩↟,應有避免陽光直射和防雨淋措施(如安裝防護箱等)╃☁。

2₪₪·☁·、連線管道的安裝

1)在需要執行不能停流的場合·↟▩↟,應安裝旁路管道和可靠的截止閥·↟▩↟,測量時應保證旁路管道無洩漏╃☁。在其他場合·↟▩↟,一般希望設定旁路管道·↟▩↟,既利於啟動時起保護作用·↟▩↟,又利於不影響流體正常輸送情況下的維修╃☁。
2)感測器前一般應安裝過濾器·↟▩↟,以消除雜質;在測量單向流的場合·↟▩↟,應在感測器的下游處設一單向閥(逆止閥)·↟▩↟,以防止因流體的反流水錘現象影響感測器特性╃☁。凡測量易氣化的液體時·↟▩↟,應安裝消氣器·↟▩↟,以消除管道內氣體╃☁。為了防止發生氣穴·↟▩↟,提高測量精度和使用壽命·↟▩↟,感測器進口端壓力應高於式(6-25)計算的最低壓力Pmin☁₪:
Pmin=2△p+1.25pv
式中△p是感測器最大流量時的壓力損失;pv是被測液體最高使用溫度時的蒸汽壓╃☁。
3)流量調節閥應置於感測器下游處·↟▩↟,以減少來自上游的流場干擾·↟▩↟,以利流量的穩定調節╃☁。壓力錶可設定在感測器的進口或出口處·↟▩↟,溫度計應設定在感測器的下游5D處╃☁。
4)感測器管道安裝過程中·↟▩↟,應儘量減小應力·↟▩↟,避免由於安裝應力所引起的變形和由於熱脹冷縮所引起的畸變╃☁。對於造成管道過分振動的現象也應避免╃☁。
5)對不帶訊號檢測放大器的感測器·↟▩↟,其感測器和訊號檢測放大器之間的間距不得超過3~5m·↟▩↟,感測器輸出訊號應該採用雙芯遮蔽電纜傳輸至訊號檢測放大器的輸入端╃☁。
6)感測器安裝前·↟▩↟,應將管路內鐵末₪₪·☁·、焊渣清除乾淨╃☁。啟動前·↟▩↟,應排除管道內氣體╃☁。啟動時·↟▩↟,就避免過載流量流經感測器╃☁。

3₪₪·☁·、感測器的選用

1)適宜測量的流體
感測器最適用於測量潔淨(或基本潔淨)的低粘度單相流體(氣體或液體)·↟▩↟,如水₪₪·☁·、輕油₪₪·☁·、石油溶劑₪₪·☁·、酸(硫酸流量計)₪₪·☁·、鹼₪₪·☁·、液氧₪₪·☁·、液氮₪₪·☁·、液氫及空氣(空氣流量計)₪₪·☁·、氧氣等╃☁。若測量高粘度液體·↟▩↟,由於粘度對感測器效能的影響·↟▩↟,將降低測量精確度╃☁。若測量混有固體顆粒的液體·↟▩↟,因易損壞軸承·↟▩↟,渦輪流量計不適合使用╃☁。對測量強腐蝕性的液體·↟▩↟,將造成葉輪等主要零部件的選材困難·↟▩↟,其耐腐蝕性有一定的侷限性·↟▩↟,要慎重選擇╃☁。對氣體測量是可以的·↟▩↟,但因氣體密度低₪₪·☁·、流速高·↟▩↟,所以必須對結構引數設計作特殊考慮╃☁。一般不能用於氣液混相流和蒸汽的測量╃☁。
2)口徑的選用
每種口徑的感測器都有一定的流量測量範圍度╃☁。一般感測器口徑的選用是由流量範圍來決定的╃☁。即使用時的最小流量不得低於該口徑允許測量的最小流量·↟▩↟,使用時的最大流量不得高於該口徑允許測量的最大流量╃☁。從測量精確度和使用壽命兩方面考慮·↟▩↟,一般認為在斷續使用(每日實際執行8h以下)的場合·↟▩↟,按實際使用時的最大流量的1.3倍選擇感測器口徑╃☁。連續使用(每日實際執行8h以上)的場合·↟▩↟,按實際使用時的最大流量的1.4倍選擇感測器口徑╃☁。至於在惡劣工況條件下使用(如易氣化的液體₪₪·☁·、含微小顆粒的液體等)·↟▩↟,則使用時的最大流量應該為該口徑允許最大流量的40%╃☁。如果感測器口徑與流程管道通徑不一致時·↟▩↟,則應以異徑接管和等徑直管改裝管道╃☁。一般情況下·↟▩↟,感測器流量範圍下限附近誤差稍大·↟▩↟,通常將實際最小流量的0.8倍作為選用感測器流量範圍下限值·↟▩↟,使保證有一定的餘量╃☁。
3)軸承的選擇
為了提高感測器的測量精確度·↟▩↟,力求軸與軸承間的摩擦力矩為最小╃☁。一般滾動軸承用於潤滑性好的流體(汽油₪₪·☁·、煤油等)測量;具有自潤滑性的滑動軸承(如塑膠類₪₪·☁·、石墨碳素類軸承等)·↟▩↟,在非潤滑性的液體測量中被採用;超硬合金軸承(如碳化鎢類軸承等)用於易於汽化的流體₪₪·☁·、混有微小顆粒的流體以及具有腐蝕性的流體測量以及需要連續使用的場合╃☁。

4₪₪·☁·、流量指示積算儀的安裝和使用

1)安裝
流量指示積算儀應水平放置或水平安裝在儀表屏上·↟▩↟,安裝高度應以讀數和操作方便為準·↟▩↟,一般為1.5m左右╃☁。
2)接線
a)流量指示積算儀所用電源為220V₪₪·☁·、50Hz交流·↟▩↟,按接線端子板規定的“相”₪₪·☁·、“中”₪₪·☁·、“接地”三接線點與交流電源相連╃☁。電源三接線點不得想混使用·↟▩↟,其它任何引線不要隨便接入╃☁。
b)接線端子板上“輸入”部分是指流量指示積算儀工作訊號輸入的諸接線點☁₪:
“訊號”端子接感測器經訊號檢測放大器放大後的輸出;
“接地”端子接感測器訊號檢測放大器公共地線(不接殼);
“-E”端子引出提供感測器訊號檢測放大器工作電源(一般為-12V)╃☁。
c)0~10mA直流電流輸出部分共四個接線點·↟▩↟,供引出0~10mA直流電流訊號·↟▩↟,可配調節器和記錄儀等╃☁。根據不同的負載·↟▩↟,可在“0~0.5kΩ”₪₪·☁·、“0.5~1kΩ”₪₪·☁·、“1~2kΩ”選擇使用·↟▩↟,負載的地接線在“丄”端子上╃☁。
d)標準頻率(10~100kHz)輸出部分是指石英晶體振盪器振盪頻率經運算後的輸出·↟▩↟,可作簡易訊號源使用╃☁。
3)接線須知
a)後面板接地螺釘要求接地良好╃☁。
b)訊號檢測放大器與流量指示積算儀的輸入端連線·↟▩↟,應將遮蔽線的遮蔽網接地·↟▩↟,不要誤接在機殼上╃☁。
c)接線時·↟▩↟,要嚴格遵照接線圖規定連線·↟▩↟,以防干擾引入╃☁。
d)只需指示流量和積算總量時·↟▩↟,“輸出”部門不必與外面連線╃☁。

5₪₪·☁·、流體物性的影響

1)密度的影響
渦輪流量計屬於速度式儀表·↟▩↟,密度的變化將使作用於葉輪上的轉動力矩也按比例地增減·↟▩↟,從而影響顯示的體積流量╃☁。在測量液體的場合·↟▩↟,由於液體的密度變化小·↟▩↟,且設計時又力求軸承摩擦力矩甚小·↟▩↟,所以密度的影響一般可以忽略╃☁。在測量氣體的場合·↟▩↟,由於氣體的密度在常壓下為液體密度的千分之一·↟▩↟,欲保持氣體具有和液體相同的轉矩效應·↟▩↟,則流速要增大30餘倍╃☁。同樣·↟▩↟,葉輪的轉速也必然要激劇增大而直接影響感測器使用壽命╃☁。為此·↟▩↟,氣體用流量感測器的設計必須減小葉片傾角以降低葉輪轉速╃☁。同時·↟▩↟,儘可能減小軸承摩擦力矩╃☁。一旦被測流體的溫度₪₪·☁·、壓力或密度出現較大幅度變化時·↟▩↟,則對感測器的流量係數應予修正╃☁。
2)壓力影響
為了保證渦輪流量計在量程範圍內的正常執行·↟▩↟,防止出現氣穴·↟▩↟,感測器應保證一定的出口壓力╃☁。另外·↟▩↟,當感測器內被測流體的壓力變化較大時·↟▩↟,將引起感測器內部尺寸和流體體積的變化·↟▩↟,從而造成感測器儀表係數的變化·↟▩↟,對此應予修正╃☁。
a)壓力變化引起感測器尺寸變化·↟▩↟,修正係數
Cp=1+ε·△p
式中ε稱渦輪流量計模數·↟▩↟,它與感測器的材料₪₪·☁·、尺寸有關·↟▩↟,一般由製造廠給出╃☁。△p為工作壓力與標定壓力之差╃☁。由於ε值很小·↟▩↟,因此在工業上Cp這個修正係數可忽略·↟▩↟,即Cp≈1╃☁。
b)壓力變化引起流體體積變化·↟▩↟,修正係數
渦輪流量計原理公式
式中·↟▩↟,p是工作時感測器內的壓力(Pa);po是標定時感測器內的壓力(P8);β是工作溫度下被測液體的壓縮係數(1/Pa);β0是標定溫度下被測液體的壓縮係數(1/Pa)╃☁。
3)溫度影響
當感測器內被測流體的溫度變化較大時·↟▩↟,將引起感測器內部尺寸和流體體積的變化·↟▩↟,從而造成感測器儀表係數的變化·↟▩↟,對此應予修正╃☁。
a)溫度變化引起感測器尺寸變化·↟▩↟,修正係數
Ct=(1+a1△t)2(1+a2△t)
式中·↟▩↟,a1是感測器殼體材料平均熱膨脹係數;a2是感測器葉輪材料平均熱膨脹係數;△t是工作溫度與標定溫度之差·↟▩↟,工作溫度比標定溫度低時·↟▩↟,以負值代入公式╃☁。
b)溫度變化引起流體體積變化·↟▩↟,修正係數
Ctv=1+△ta
式中·↟▩↟,a是被測流體體膨脹係數(1/℃)╃☁。
如果渦輪流量計測量的是體積流量·↟▩↟,則只考慮感測器物理尺寸變化的影響╃☁。
渦輪流量計原理公式
式中·↟▩↟,N是工作時累計脈衝數(次);K是感測器出廠的儀表係數(次/m3);qv是工作狀態下·↟▩↟,根據累計脈衝數N和儀表係數K求得的名義體積流量值(m3/h)╃☁。
如果渦輪流量計測量的是質量流量·↟▩↟,則修正係數應同時考慮溫度·↟▩↟,壓力對感測器物理尺寸及流體體積的影響╃☁。
渦輪流量計原理公式
對於液體·↟▩↟,Cpv=1·↟▩↟,上式可寫成
渦輪流量計原理公式
式中·↟▩↟,qm是工作狀態下實際的質量流量(kg/h)╃☁。
4)粘度影響
被測流體的粘度變化將影響感測器特性╃☁。定性分析認為☁₪:隨著流體粘度的增高·↟▩↟,對任何口徑的感測器來說·↟▩↟,其線性範圍都減小╃☁。對一定口徑的感測器來說·↟▩↟,粘度變化對特性曲線的小流量段影響最顯著·↟▩↟,隨著流量增大·↟▩↟,則其影響減小╃☁。對不同口徑的感測器來說·↟▩↟,粘度變化對大口徑感測器的影響小;對小口徑感測器的影響大╃☁。圖6-12a和b分別表示直葉片和螺旋葉片渦輪流量感測器液體粘度與儀表係數K之間的關係╃☁。由圖6-12可見·↟▩↟,粘度增大時·↟▩↟,儀表係數線性區域變窄·↟▩↟,下限流量相應增大;當粘度增大到一定數值時甚至無線性區域(但螺旋葉片的情況要比直葉片好得多)╃☁。所以·↟▩↟,當採用以水標定的渦輪流量計來測量較高粘度的流體時·↟▩↟,要獲得較高的測量準確度·↟▩↟,則須提高測量下限值且縮小範圍度╃☁。若要獲得更高的測量準確度·↟▩↟,則需在現場用實際的液體進行標定╃☁。通常當被測流體的運動粘度在1×10-6~5×10-6m2/s·↟▩↟,可以用水標定的儀表係數進行流量計算╃☁。當被測流體粘度在5×10-6~15×10-6m2/s·↟▩↟,用水標定的儀表係數進行流量計量將降低計量準確度·↟▩↟,應予修正╃☁。當被測流體的運動粘度大於15×10-6m2/s時·↟▩↟,該儀表必須在工作條件下采用實際的液體進行標定╃☁。
渦輪流量感測器儀表係數與液體粘度的關係圖
渦輪流量感測器儀表係數與液體粘度的關係圖
 

6₪₪·☁·、使用注意事項

1)未安裝旁路管道的流量感測器·↟▩↟,應先以中等開度開啟流量感測器上游閥·↟▩↟,然後緩慢開啟下游閥╃☁。以較小的流量執行一段時間(如10min)·↟▩↟,然後全開上游閥·↟▩↟,再開大下游閥開度·↟▩↟,調節到所需正常流量╃☁。
2)對於裝有旁路管道的流量感測器·↟▩↟,先全開旁路管閥門·↟▩↟,以中等開度開啟流量感測器上游閥·↟▩↟,再緩慢開啟下游閥·↟▩↟,關小旁路閥開度·↟▩↟,使儀表以較小的流量執行一段時間╃☁。然後全開上游閥·↟▩↟,全關旁路閥(必須保證旁路閥無洩漏)·↟▩↟,最後調節下游閥開度到所需的流量╃☁。
3)對於低溫和高溫流體·↟▩↟,在流通前要排淨管道中的水分·↟▩↟,通流時先以很小流量執行15min·↟▩↟,再逐漸上升至正常流量╃☁。停流時也要緩慢進行·↟▩↟,使管道溫度和環境溫度逐漸接近╃☁。
4)啟閉閥門應儘可能平緩·↟▩↟,如採用自動控制閥門的啟閉·↟▩↟,最好採用“兩段開啟·↟▩↟,兩段關閉”的方式·↟▩↟,以防止流體突然衝擊葉輪甚至發生水錘現象損壞葉輪╃☁。
5)當管道壓力不高時·↟▩↟,應核查流量感測器下游壓力╃☁。一般在投入執行初期觀察最大流量時感測器下游的壓力是否大於式(6-25)的Pmin·↟▩↟,否則應採取措施以防止產生氣穴╃☁。
6)正確處理流量感測器的一般係數·↟▩↟,渦輪流量計的一般係數K由製造廠填寫在給使用者的校驗單上·↟▩↟,謹防丟失╃☁。使用時應仔細檢查配套用的顯示儀表內部係數開關和倍乘開關·↟▩↟,其位置應與對應的感測器儀表係數一致╃☁。渦輪流量感測器長期使用後因軸承磨損等原因·↟▩↟,儀表係數K會發生變化·↟▩↟,應定期現場或離線校驗╃☁。若測量誤差超過範圍·↟▩↟,應及時調換備用感測器·↟▩↟,並按新感測器的儀表係數及時重新設定顯示儀表╃☁。
7)要求定期清掃管線的工藝流程(如輸送成品油管線更換油品或停用時)·↟▩↟,掃線清管時所用流體的流向₪₪·☁·、流量₪₪·☁·、壓力₪₪·☁·、溫度等均應符合渦輪流量感測器的規定╃☁。
8)當用高溫蒸汽清掃管道時·↟▩↟,切記高溫蒸汽流經感測器以免損壞╃☁。

7₪₪·☁·、維護和故障處理

(1)維護
為保證渦輪流量計長期正常工作·↟▩↟,必須經常檢查感測器₪₪·☁·、顯示儀表以及輔助裝置的執行狀況·↟▩↟,做好維護工作·↟▩↟,出現異常時應及時排除╃☁。
1)定期對感測器進行拆洗₪₪·☁·、檢查和覆校;設有潤滑油或清洗液主入口的感測器·↟▩↟,應按說明書的要求定期注入潤滑油或清洗液·↟▩↟,維護葉輪良好執行╃☁。如葉輪出現異常聲音·↟▩↟,應及時卸下檢查感測器內部零件╃☁。軸承和軸嚴重磨損時·↟▩↟,應進行更換且重新標定╃☁。
2)監察顯示儀表工作狀況(撥向“自校”檔)·↟▩↟,評估顯示儀表讀數·↟▩↟,如懷疑有不正常現象應及時檢查╃☁。
3)保持過濾器暢通·↟▩↟,過濾器被雜質堵塞·↟▩↟,可以從其入口₪₪·☁·、出口處壓力錶讀數差的增大來判斷·↟▩↟,並及時清除·↟▩↟,否則堵塞嚴重會降低流量╃☁。定期排放消氣器中從液體逸出的氣體╃☁。感測器從管道上拆下暫時不用時·↟▩↟,應用輕質油清洗乾淨並在兩端加蓋防護·↟▩↟,以防鏽蝕或雜質進入儀表內╃☁。
(2)故障現象₪₪·☁·、原因及處理方法
1)故障現象☁₪:通電後無流量時有流量輸出訊號
   
故障原因☁₪:a₪₪·☁·、輸入遮蔽或接地不良·↟▩↟,引入電磁干擾
處理方法☁₪:改善遮蔽與接地·↟▩↟,排除電磁干擾
故障原因☁₪:b₪₪·☁·、感測器靠近干擾源或管道振動
處理方法☁₪:遠離干擾源安裝·↟▩↟,採取防振措施
故障原因☁₪:c₪₪·☁·、截止閥關閉不嚴洩漏
處理方法☁₪:檢修或更換閥
 
2)故障現象☁₪:通電₪₪·☁·、通流後無流量輸出訊號
 
故障原因☁₪:a₪₪·☁·、感應線圈斷線或焊點脫焊
處理方法☁₪:更換感應線圈或重焊
故障原因☁₪:b₪₪·☁·、前置放大電路元件損壞
處理方法☁₪:檢查並更換元器件
故障原因☁₪:c₪₪·☁·、葉輪被雜物或髒物卡死
處理方法☁₪:拆下葉輪進行清洗或更換·↟▩↟,更換後須重新標定
故障原因☁₪:d₪₪·☁·、軸承和軸被雜物卡主或斷裂
處理方法☁₪:拆下進行清洗或更換·↟▩↟,更換後須重新標定
故障原因☁₪:e₪₪·☁·、管道₪₪·☁·、閥門被堵塞
處理方法☁₪:檢查₪₪·☁·、清理管道·↟▩↟,閥門及感測器
 
3)故障現象☁₪:流量輸出訊號不規則·↟▩↟,不穩定
 
故障原因☁₪:a₪₪·☁·、有較強電干擾訊號
處理方法☁₪:加強遮蔽和接地
故障原因☁₪:b₪₪·☁·、葉輪動平衡差
處理方法☁₪:調整葉輪動平衡
故障原因☁₪:c₪₪·☁·、管道₪₪·☁·、閥門₪₪·☁·、感測器等進入雜物
處理方法☁₪:檢查₪₪·☁·、清理管道₪₪·☁·、閥門及感測器
故障原因☁₪:d₪₪·☁·、感測器受損或有氣穴
處理方法☁₪:檢查感測器及增加背壓
故障原因☁₪:e₪₪·☁·、管道振動使葉輪抖動
處理方法☁₪:加固管線或在感測器前後加裝支架·↟▩↟,防止振動

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