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涡街流量计

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罗斯蒙特涡街流量计工作原理及常见故障处理

来源:河南省能源化工集团中原大化公司作者:王帅超 王 帅 武欢鹏发表时间:2019-06-29

摘要:罗斯蒙特涡街流量计是化工厂中常用的流量测量仪器。结合实际操作中存在的问题和错误,从涡街流量计的工作原理出发,介绍了安装和使用过程中的注意事项。归纳了在现场应用中的多发故障和处理手段。本文对正确安装,使用和维护罗斯蒙特涡街流量计有一定的指导作用。
在煤化工厂中,管道中液体和气体流量的测量和控制是完成生产过程自动化的重要组成部分。罗斯蒙特涡街流量计在河南能源中原大化煤化工厂的应用越来越多。因为流量计的选型差异,发生的问题不能很快解决,这在一定程度上影响了正常的生产。在摸索之后,煤化工厂的流量计选择了罗斯蒙特的8800D涡街流量计,该流量计使用压电应力传感器,它是流量计中能耗最低的流量计之一,与我们熟知的孔板流量计比较,涡街流量计的性能更加优越,不仅测量范围宽而且压力损失还很小,这样在精度方面有了明显的提高。罗斯蒙特8800D涡街流量计现在在装置中运行可靠且稳定。
1涡街流量计测量原理
卡门漩涡就是在流体中设置三角柱型旋涡发生体,当流过发生体时便在其两侧产生有规则的旋涡,而后在发生体下游进行非对称的排列。
卡门漩涡
涡街流量计是一种体积流量计,它根据卡门旋涡原理测量气体、蒸汽或液体的体积流量、标准状态的体积流量或质量流量。它经常用于自动控制系统测量流量。
它使用流体振荡的原理来测量流体的流量。在三角形棱柱的发生器后交替产生与流速成比例的两列旋涡,旋涡的释放频率与流过旋涡发生器的流体的平均速度和涡流发生器的特征宽度有关。
可用下式表示:
f=Stv/d
式中:f为旋涡的释放频率,Hz;v为流过旋涡发生体的流体平均速度,m/s;d为旋涡发生体特征宽度,m;St为斯特罗哈数,无量纲,它的数值范围为0.14~0.27。St是雷诺数的函数,St=f(l/Re)。当雷诺数Re在102~105范围内,St值约为0.2,因此,在测量中,要尽量满足流体的雷诺数在102~
105,旋涡频率f=0.2v/d。
由此可知,通过测量旋涡频率就可以计算出流过旋涡发生体的流体平均速度v,再由式q=vA可以求出流量q,其中A为流体流过旋涡发生体的截面积。
2涡街流量计安装注意事项
2.1对于涡街流量计安装方式的选择
涡街流量计的安装方式有多种,可以安装在水平或者垂直的管道上,也可以安装在倾斜的管道上,但是想要保证测量的准确性,必须要使得管道充满介质,当在水平管道安装的时候,将其安装在管道最低处。垂直或者倾斜的管道安装时,流体的流向应该从下往上。
2.2涡街流量计直管段要求
涡街流量计的安装对其前后的直管段的长度是有要求的。在流量计的上游要保证有10倍管道直径到35倍管道直径的直管段,流量计下游的直管段应不小于5倍的管道直径。上游直管段的长度取决于上游是否有直角弯管、扩径管或直径减小的管。特别是,在直管段满足要求的情况下,流量计应尽可能安装在直管段尽可能大的管道位置,这可以确保由流量计的上游和下游节流元件引起的紊流不会影响流量计的测量精度。
2.3涡街流量计安装位置的选择
(1)对涡街流量计的影响有多种,管道震动就是其中之一,当在震动较大的管道上,精度会少下降,因此要采取减震措施而且要尽量避免安装在有强烈震动的管道上。
(2)因为工频信六合人家网会被叠加在测量信六合人家网上,所以工频干扰信六合人家网的存在也会对涡街流量计的测量产生很大的影响。因此,在存在大功率电机的环境中,应避免使用涡街流量计,在此环境中,需要将仪器接地,选择屏蔽电缆,并使用直流信六合人家网等有效方法消除工频干扰。
(3)安装的时候应该注意流体流动方向必须和涡街流量计的发生体迎流面相对,不然的话会产生较大的偏差。
(4)在涡街流量计的流量调节系统中,在满足直管段的要求下,涡街流量计也必须安装在调节阀的前面。不然的话,调节阀产生的射流会影响涡街流量计的测量,会形成阀门开度小但是流量却变大的结果。
3涡街流量计8800D介绍
罗斯蒙特8800D由流量计本体和变送器构成,它通过被测流体流过旋涡发生体时产生涡流来测流量,传感器位于旋涡发生器的末端,因涡流产生交变正弦波,变送器测量正弦波的频率,并把其转换成频率。
针对装置中常用的涡街流量计8800D,频率检测元件采用压电晶体。交替的差压使涡街发生体的检测部分产生扭曲,扭曲运动与流管外的压电传感器耦合,压电传感器感应此交变力,并且转换为交流电信六合人家网。电信六合人家网通过同轴电缆送到二次表,其中,交变的电信六合人家网的频率就是涡街频率。在常温下,压电晶体是绝缘的,阻抗为10-100MΩ,一般工程师会建议压电晶体内阻需大于4MΩ,但如果工作在300°C状态下,阻抗为将至1MΩ,甚至几十千欧,输出信六合人家网变小,这导致测量系统的低频特性恶化,因此不能用于高温介质的测量。涡街流量计信六合人家网处理方块图如图2。
涡街流量计信六合人家网处理方块图
4涡街流量计8800D特点
全球唯一的无缝设计,传感器与工艺隔离。无缝设计,无需担心传感器堵塞问题。无需中断工艺,便可随时进行传感器的更换和维护。独立的温度传感器设计,可单独更换。通用的传感器设计,无论口径大小,通通适用,免去了备件的大量储备。自校验功能,可以对自身进行功能检测,及时发现问题,便于维护。通用的传感器,不再需要庞大的备件库存及预算。
5涡街流量计8800D检查注意事项
8800D的传感器是敏感元件,在拆卸前,请务必要排查所有其它可能问题,除非确认传感器故障,否侧不要拆卸,传感器拆卸两三次以上,或者未能正确更换,传感器可能不能会装到杆上。
拆装之前请务必遵守以下:
(1)从传感器腔拿出传感器,应该非常小心,在拆卸传感器的过程中不要摇摆,扭转,或者倾斜,这会损坏结合膜。
(2)在把传感器回装之前,请按以下步骤清洗密封面,传感器上的金属O型圈用于密封传感器腔,防止工艺介质侵蚀流量计本体进入传感器腔,注意不要划伤任何部分,传感器腔或者传感器螺母,若损坏,可能需要更换传感器或者流量计本体。
(3)如果是用过的传感器,请清理传感器上的金属O型圈,如果是新的,则不用小心的把传感器放入传感器腔内,确保传感器与杆同心,在向阀座用力时,尽量使传感器垂直。用手均匀按压传感器,让传感器连接到杆上。
6实例故障分析
(1)新安装或新检修好的涡街流量计安装在现场管道上后,在使用时没有指示。
引起这种现象的原因大部分是因为管道内没有流量或流量很小,导致速度等于零或特别的小。这样的话,旋涡将无法在传感器内产生。当然也有一小部分原因是由于传感器内的检测放大器灵敏度调得太低也会有这种结果。如果管道没有进行吹扫,里面存有焊渣、铁屑等杂物卡在探头与内壁之间,使探头不振动,此时也会引起一次表无指示。
(2)管道内没有介质流动,显示仪表却又有流量显示。
当出现外部干扰或者仪器的接地出现问题都会有这种现象。当然如果灵敏度调的太高也会导致这种结果。
在涡街流量计的多次使用中,发现它的灵敏度不能调得太高,否则会导致流量比实际高或指示波动;调得太低,显示仪表又无指示。通常,当没有流动且没有外部干扰时,显示仪器应为零。
(3)管道内存在强烈的机械振动,使显示仪表有指示。
现场管道的工业生产经常受到动力设备引起的振动,这种振动引起的噪音,精确检测涡街流量计仪器是非常有害的,在严重的情况下,仪表将无法正常工作。如果泵可能引起流体的压力脉动(静压脉动),以及大的间隙开关阀,或负载的突然变化,可能会对流量计造成很大的冲击。涡街流量计最容易受到各种波动冲击的影响,更害怕焊接渣和石头等硬质材料对介质的影响,这会增加噪声信六合人家网,影响测量精度
(4)涡街传感器的探头与内壁只有很小的距离,极易被沙粒、污物堵住,使振动源不能振动,仪表指零。
此时如用外力敲击几下一次表的壳体,有时会把探头与内壁之间的污物振掉,使仪表恢复指示。有时二次表指示偏低且迟缓,是有污物堵在了探头与内壁之间,但未堵死,此时可旋动丝杠,使振动源旋转180°,即把振动源倒过来,让流体反冲一下振动源,有时会解决问题。
(5)一直没有流量指示。
检查变送器上的同轴电缆是否松动,接地线是否松动,拆下如果检查正常,需要拆卸同轴电缆的与传感器连接端,现场氧线有两个流量计,拆发生体的同轴电缆要确定是否和故障变送器电缆一致,拆同轴电缆时要注意,不要刮伤,不要踩踏,拆下要检查是否有破皮现象。拆下同轴电缆后用万用表电阻档测同轴电缆是否是连通的。同轴电缆正常,则检查传感器是否正常,要大于4兆欧。回装,可敲击发生体外壳,观察变送器是否有流量波动。检查完毕,回装。
7常见故障诊断与排除
在实际使用中,总结了一些常见的故障现象和分析、排除故障的方法,如表1所示。
故障诊断与排除