在水廠消毒工藝或科研測試中,為了保證小流量、低雷諾數的流量測量精度,要求儀表有較高的靈敏度。轉子流量計由于其靈敏度高、結構簡單、直觀、壓損小、測量范圍大、維修便捷,且價格低廉,常被廣泛采用。然而,在應用過程中,常常因為安裝或使用不當,產生測量結果不正確等問題[1,2],給裝置的穩定生產帶來很大的困難。本文就工作多年中遇到的轉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。當流體流動時,浮子的上部和下部會產生壓力差,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,即可知道工藝介質的流量。轉子流量機工作原理示意圖如圖1所示。
2 安裝時應注意的事項
在安裝過程中,如果安裝不當,不僅會造成對儀表的損害,而且會引起產生測量結果不正確。因此,在安裝時應注意以下幾點。
(1)
安裝前核實儀表最大允許工作溫度和壓力,應不低于管道內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)儀表應安裝在沒有振動并便于維修的地方。安裝在生產管線上的變送器應加裝旁路,以便處理故障或吹洗,儀表檢修時不影響生產。旁路管道安裝方法如圖2所示,正常運行時閥1關閉,閥2、3開啟。檢修時閥1開啟,閥2、3關閉。
(4)用于臟污流體時,應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。當被測流體中可能有鐵磁雜質時,在儀表前應加裝磁過濾器。
(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)當被測流體溫度大于70℃時,玻璃轉子流量計應加裝保護罩,以防止玻璃管遇冷炸裂。玻璃轉子流量計安裝以后,應將其上、下管道用支架固定牢靠,以防止管道重量加在轉子流量計上或產生劇烈振動。
(7)氣遠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方式連接,以保證連接的密封性。
3 轉子流量計的使用特點
(1)玻璃管轉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。采用流量刻度標尺的流量計,可根據轉子高度直接讀出流量值;對于采用百分刻度的玻璃管轉子流量計,要特別注意刻度數與流量的換算問題。百分刻度標尺又分為等分和非等分刻度2種。對等分刻度的轉子流量計,應根據錐形管上的讀數,從制造廠提供的圖表上查得相應的流量值;對于非等百分刻度的轉子流量計,將讀數乘以該轉子流量計的上限刻度值,即為實測流量。
(2)遠傳式轉子流量計,無論是電遠傳還是氣遠傳,在正常運行時只允許調整轉換器輸出零位的高低,其他一般不作調整。
(3)流量計投放運行時,其前后閥門應緩慢開啟,以免流體猛沖轉子,損壞儀表。裝有旁路的,應先開啟旁路閥,再投入儀表,儀表投入后再關斷旁路。
(4)根據被測流體的臟污情況定期沖洗,以保證精度。對氣遠傳儀表,尚需定期清洗恒節流孔和過濾器。當必須對變送器拆卸清洗時,應注意不要碰彎導向桿,以免轉子產生“卡死”現象,使儀表失靈。
(5)大口徑玻璃轉子流量計搬動時,應先將轉子頂住,避免轉子碰撞,將錐管打壞。
(6)夾套保溫儀表夾套管中所通介質最高壓力不應超過儀表說明書規定值(一般低于100 N/cm2并應用壓力表監視。
(7)在測量中,若出現由于流體脈動而引起指示值不穩時,可調大陰尼器阻尼量或在阻尼器中加適當的液體(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
如果采用遠傳式轉子流量計,使用中常發生指針擺動,示值不穩等問題[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,必須結合被測信號的特點,根據其脈動量大小調整儀表的阻尼量。另外,被測介質為雙相(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)降低轉子流量計算值擺動措施被測流體本身產生脈動,應從系統上加以補償,可從以下幾方面著手:
①若儀表前裝有泵、調節閥等,由此引起信號脈動時,可采用表前加緩沖罐等方法。
②若儀表后負荷變化較大,引起儀表背壓不穩而造成指示值擺動,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以較快速度流到生產管道中,從而保證了管路中壓力的穩定,也即保證了儀表背壓穩定,使儀表不受負荷的變化而擺動。氮氣壓力一般為管道正常工作壓力的0.8～ 0.9倍。生產管路上安裝氣體補償裝置一般需兩臺并用。
③調整阻尼,使儀表具有合適的靈敏度。
轉子流量計設有機械阻尼裝置(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。若發現儀表阻尼力不夠時,則改變阻尼器的阻尼系數。調節阻尼系數的最簡單方法,是調節阻尼系數調節閥,增加或減小活塞上下之間連接的毛細管阻力。阻力增減,阻尼系數也增減。另外可以將空氣阻尼器改為液體阻尼器。阻尼液粘度越大,對系統的阻尼也越大。選擇阻尼液時,不僅應考慮粘度合適,而且要選用溫度系數較小的阻尼液,如硅油及航空油等,以防止環境溫度變化引起阻尼系數變化。
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