旋進旋渦氣體流量計:旋進旋渦流量計是一種流體振動式流量計,具有無機械可動部件,耐腐蝕,使用壽命長,線性測量范圍寬,穩定可靠,長期運轉無需維護,并采用了微處理技術,實現了瞬時流量、累積流量顯示于同一LCD上,方便用戶讀取數據。
2 旋進旋渦天然氣流量計的結構和工作原理
2.1 結構
圖中:①殼體;②旋渦發生器;③壓電傳感器;④除旋渦整流器;⑤選擇按鈕;⑥積算儀
2.2 工作原理
進入流量計的流體通過旋渦發生器產生旋渦流,旋渦流在文丘利管中旋進,到達收縮段突然節流使旋渦流加速。當旋渦流突然進入擴散段后,由于壓力的變化,使旋渦流發生進動。在流動區域放置壓電傳感器以檢測進動頻率,經前置放大器進行整形放大處理,轉換成頻率與流量成正比的脈沖信號,最后通過智能流量積算儀中CPU的運算、處理轉換為流量累積值和瞬時值進行顯示,此脈沖信號還可遠傳給用戶計算機進行運算和顯示。
3 應用情況
2008年,我們對采油三廠50mm以下口徑的旋進旋渦氣體流量計進行檢定,發現被檢旋進旋渦流量計主要存在以下幾種問題:①被檢流量計精度降低及嚴重超差;②被檢流量計無脈沖輸出;③被檢流量計表頭有顯示,但無脈沖輸出;④被檢天然氣流量計零部件損壞。
下表是2008年三個廠家各部件損壞情況一覽表:
2008年旋進旋渦氣體流量計部件損壞情況一覽表
產生以上幾種故障的主要原因及解決方法:
3.1 旋渦發生器損壞及解決方法
故障現象:天然氣流量計精度降低及嚴重超差。
原因:旋渦發生器是使經過它的流體產生強而有力的旋渦流,如果它損壞,就不能產生完整的旋渦流,而影響氣體流量計計量的準確性。在實際工作中,旋進旋渦氣體流量計由于沒有可動部件,避免了卡死現象的發生,所以旋進旋渦天然氣流量計多被安裝在計量間和中轉站。但由于分離器分離效果不好,濕氣中常帶有大量的油水、泥沙等雜質,雜質經過流量計時在旋渦發生器處產生沉積。而旋渦發生器的材質為鋁合金,易和油水中的化學成份起反應,時間一長,把旋渦發生器腐蝕損壞。
解決方法:對被腐蝕損壞的旋渦發生器,我們采取維修和更換旋渦發生器的方法。
例如:在檢定中,我們曾對旋渦發生器被腐蝕后有裂紋和損壞不嚴重的表進行檢定試驗,發現檢測誤差遠遠超出1.5級的要求。例如3月27日,檢定蒼南儀表廠生產的LUX-32型0879號表,該流量計的旋渦發生器被腐蝕后產生裂縫,其檢定結果見附表。
旋進旋渦流量變送器檢定結果
從表中我們看出,被檢表的線性誤差Er=62.127(%)遠遠超出旋進旋渦氣體流量計的精度1.5級的要求。針對以上情況,我們采取更換旋渦發生器的方法,對被檢表重新進行檢定,重新檢定后該表的線性誤差Er=0.630%,符合儀表精度1.5級的要求。這說明旋渦發生器的好與壞是氣體流量計超差的一個重要因素。
3.2 壓電傳感器損壞及解決方法
現象:①被檢表顯示的流量與標準表顯示的流量不符。②被檢表的表頭無流量顯示。
原因:壓電傳感是用于檢測旋渦流的進動頻率,當壓電傳感器由于長期使用,產生退磁現象時,不能準確檢測到旋渦流的進動頻率而產生誤差。
解決方法:對于退磁的壓電傳感器,我們采取維修和更換壓電傳感器的方法。
例如我們在檢定浙江天信儀表廠生產的LUX-32型1172號表時,發現表頭有電,但表頭卻無流量顯示。用萬用表檢測旋進旋渦氣體流量計的輸出端和輸入端發現均無脈沖信號,初步判定是壓電傳感器和前置放大器損壞。當更換前置放大器后仍無信號輸出,則判斷為壓電傳感器損壞。做壓電傳感器檢測脈沖試驗,無方波產生,并且發現表頭無反應,說明壓電傳感器完全損壞。重新更換壓電傳感器后,檢定合格。
3.3 流量積算儀損壞及解決方法
現象:①流量計表頭無流量顯示;②表頭有流量顯示,但不能外輸和遠傳。
原因:流量積算儀是對壓電傳感器檢測出的信號進行處理和運算,直接轉換成瞬時流量和累積流量,并在液晶屏上顯示。在實際檢定中常見的故障為輸出放大電路的放大三極管被擊穿,使放大電路失去作用,從而表現為就地顯示表頭有流量但不能外輸和遠傳。
解決方法:出現以上故障我們采取更換放大電路被擊穿三極管的方法進行維修。
3.4 前置放大器損壞及解決方法
現象:①檢定中氣體流量計精度降低及嚴重超差;②氣體流量計無脈沖輸出。
原因:前置放大器是接收壓電傳感器的電信號進行整形放大,形成頻率與流速成正比的方波信號,把信號傳給流量積算儀。在實際檢定中我們發現,由于電子原器件的質量等問題,當氣體流量計長期處于通電狀態時,前置放大器損壞不能輸出信號和信號不穩,產生以上故障。
解決方法:①找出損壞的原器件進行維修和更換。②更換前置放大器。
3.5 產生超差的其它情況
在實際檢定中,還有幾種不確定因素使流量計產生超差現象:
3.5.1 送檢表清洗不干凈及解決方法
原因:在基層送檢的旋進旋渦氣體流量計中,有的只清洗表面,而表體內還有大量油垢,使旋渦發生器不能產生正常的旋渦流而超差。
解決方法:對含有大量油垢的氣體流量計,必須重新清洗,確保旋渦發生器和檢測探頭能正常工作。
3.5.2 旋渦發生器未上緊及解決方法
原因:在基層送檢的旋進旋渦氣體流量計中,由于清洗完后,旋渦發生器未上緊,使旋渦發生器不能固定在表體內,當氣體通過時,由于氣體的沖擊而產生振動,使旋渦發生器不能正常產生旋渦流而產生誤差。
解決方法:①重新安裝并上緊旋渦發生器。②更換失效的密封圈。
4 智能旋進流量計
智能旋進流量計是在旋進旋渦流量計基礎上發展起來的儀表,它是在旋進旋渦流量計表體上加裝了壓力和溫度傳感器,實現了集流量計、微電腦、壓力、溫度傳感器于一體可直接測量流體的流量、壓力和溫度,并自動實時跟蹤補償和壓縮因子修正,并采用雙檢測技術,提高了信號檢測強度,成功地抑制了由管線振動引起的干擾。
智能旋進流量計結構圖:
4.1,旋進流量傳感器D:D1,旋渦發生體;D2,殼體;D3,旋渦檢測組件;D4,除旋整流器
4.2,流量積算儀B:B1,外殼;B2,溫度接口;B3壓力接口;B4顯示窗口;B5,輸出接口
4.3,溫度傳感器組件C
4.4,壓力傳感器組件A
智能旋進旋渦流量計與旋進旋渦流量計相比具有以下優點:①內置式壓力、溫度、流量傳感器,安全性能高,結構緊湊,外形美觀。②就地顯示溫度、壓力、瞬時流量和累積流量。③采用新型信號處理放大器和獨特的濾波技術,有效地剔除了壓力波動和管道振動所產生的干擾信號,大大提高了智能旋進旋渦流量計的搞干擾能力,便小流量具有出色的穩定性。
2009年以后,采油三廠更換了超差嚴重以及到了使用年限的旋進旋渦流量計,選用了智能旋進旋渦流量計,通過幾年的現場應用及離線標定,智能型旋進旋渦流量計達到了故障率低,穩定性好等優點。
下面是2013年采油三廠1-12月份對150塊智能型旋進旋渦流量計進行故障統計。
2013年智能旋進旋渦氣體流量計部件損壞一纜
從上表我們看到了智能旋進旋渦流量計主要存在壓電傳感損壞,流量積算儀損壞,流量計超差三種主要故障,而流量計超差又占比例最大,產生流量計超差的主要原因有如下情況:①壓電傳感器損壞,不能準確檢測到旋渦流的進動頻率而產生誤差,使儀表超差。②壓電傳感器探頭結垢,不能準確測得進動頻率而產生誤差。③智能旋進旋渦流量,由于在現在現場長期使用,儀表系數發生變化,產生超差。對于儀表系數變化產生的超差,要對儀表重新標定,確定新的儀表系數,輸入表頭。
對于壓電傳感器損壞和流量積算儀損壞的處理方法,同旋進旋渦流量計。
5 結論
通過幾年的現場應用和離線檢定工作,我們發現現場應用的智能旋進旋渦氣體流量計雖然具有很多優點,但也存在一些不足:①精度較低,不能用于貿易結算。②對于鑄鐵表,特別是大口徑150MM的表,體積和重量超大,拆裝和檢定都不方便,建議表體改換材質,方便檢定和安裝。③對于雜質較多的氣體,建議在氣管錢上加裝過濾器,避免油污堵塞旋渦發生器和使壓電傳感器結垢。④加強崗位責任心,對到檢定周期的表,及時送檢,確保精度。