摘要:針對 靶(ba)式流量計 和 渦街(jiē)式流量計 在測量(liàng)硬水流量的過程(chéng)中經常出現測量(liàng)值不準确的現象(xiàng)進行研究。根據硬(ying)水在流動過程中(zhōng)結垢🤩的特⭐點,從流(liú)量計 的取壓方式(shì)和測量方式兩方(fāng)面進行綜合分析(xī),查找問題出現的(de)原因,通過分析讨(tǎo)論最終選擇了彎(wān)🧡管式取壓方式🤞,采(cǎi)用了彎管流量計(jì)。在生産過程中,彎(wan)管流量計有♊效地(dì)解決了靶💚式流量(liàng)計和渦街式流量(liang)計在測量硬水流(liu)量過程📐中出現的(de)問題。
　　流量計廣泛(fan)應用于石油化工(gōng)生産中，貫穿于全(quan)過程中,任何一⭐個(gè)環節都離不開流(liú)量計量。流量計測(ce)量不準确影響各(ge)個生産環節的産(chan)品質量,嚴重的還(hái)會發生生産安全(quan)事故。流量計測量(liang)的是否準确與流(liu)量計㊙️的測量方式(shi)和被測💚介質的特(tè)點有很大✍️的關系(xì)。電脫鹽一級注水(shuǐ)❗流量計測量範圍(wei)爲0~5T/h。使用介質爲生(sheng)産🈲循環水，水的溫(wēn)度📱在60~80℃,硬度8~13,屬于硬(yìng)❄️水。由于生産循環(huan)水,水質差,硬🌍度大(da),在生産過程中易(yì)結垢。在采用靶式(shì)流量計時，經常出(chū)現測量值不準确(que)和不變化的問題(ti)，需要👈經常維🌈修，清(qīng)理靶片和靶杆上(shàng)的水垢。後來對改(gǎi)變了測量方式,在(zai)采用渦街流♌量計(jì)時,經常出現測量(liang)值波動大和回零(ling)問題，需要每周維(wéi)修多次。根據在生(shēng)産中🐇出現的問題(tí),結合硬水特點和(hé)🈲流量計的測量方(fāng)式和取壓🔴方式進(jin)行一一分析和讨(tao)論。
靶式流量計
1.1現(xian)象
　　在生産測量過(guò)程中,采用了靶式(shì)流量計。工藝反映(yìng)其測量值不準确(què),出現偏高或偏低(di)以及不動彈的現(xian)象。對的電路模塊(kuài)㊙️、FIV1101的開🥰度和泵的出(chū)口壓力進行檢查(cha),均屬正常。拆卸,發(fā)現靶片和反饋杆(gan)上,結有一層水垢(gou),并且反饋杆⛱️的彈(dan)性較差。這些水垢(gòu)對靶式流量計有(yǒu)那❗些影響呢?首先(xiān)看其測量㊙️原理和(he)結構🈲，
1.2測量原理和(hé)結構
　　當介質在測(ce)量管道中流動時(shi),因其自身的動能(néng)通過💃🏻阻流元件(靶(bǎ)片和杠杆3)時而産(chǎn)生的壓差,并對阻(zǔ)流元件有一作🍓用(yong)力💛F1如圖🈚1所示凹，其(qi)作用力的大小與(yǔ)介質流速的平方(fāng)成正比,其數學公(gong)式表達如下:

　　式中(zhōng):F1爲阻流元件所受(shou)的作用力(Kg);Cj爲物體(ti)阻力.系數;A爲阻流(liu)元㊙️件的軸向投影(ying)面積(mm2);p爲工況下介(jiè)質.密度(Kg/m3);V爲介質在(zai)測量🌈管中的平均(jun1)流速(m/s)。
　　阻流件(靶片(pian))接受的作用力F作(zuo)用在杠杆3(反饋杆(gan))上,杠杆3在F的作用(yong)下,以軸封膜片爲(wèi)支點(軸封膜片一(yī)🌈方面🆚作爲杠杆💁的(de)支點,另🔴一方面起(qi)密封作用)将力F1傳(chuán)給副杆1,形成✂️力F2副(fu)杆🔱1的另一端與電(diàn)容力傳感器相連(lian),電容力傳感器把(bǎ)副杆1傳🤩遞的力F2轉(zhuan)換成毫伏電壓信(xìn)号輸出:

　　式中:U爲電(diàn)容力傳感器輸出(chu)的電壓(mV);K爲比例常(cháng)數;F爲阻流⛱️元🌐件(靶(ba)片)所受的作用力(lì)(Kg)。
　　由此,電壓信号經(jing)前置放大、A/D轉換、微(wēi)處理器、D/A轉換器等(děng)🔞電路🐇,輸出4~20mA開方電(dian)流模拟信号及HART數(shù)字信号,即可得到(dào)相應🔴的瞬時流量(liang)和累積總量。

1.3分析(xī)故障産生的原因(yin)
1)當水垢結在靶片(piàn)上,使靶片面積A增(zēng)加,由公式(1)可知，作(zuo)用在靶片上的沖(chong)量也随之增加。在(zai)杠杆1和杠杆🤞3的傳(chuán)遞下,作用在電容(rong)力傳感器上的力(lì)F2增加,由公式(2)可知(zhi),電容力傳感器輸(shū)出的電壓信🐉号增(zeng)加,造成測量值比(bǐ)真實.值偏高。
2)當水(shuǐ)垢結在杠杆3上,使(shi)杠杆3的直徑增加(jia),造成杠杆☀️3與軸封(fēng)膜片之間産生應(yīng)力F3。F經過杠杆1傳遞(di)給電容.力傳感器(qi)上,因此,F=F1+F3。随🔱着F的方(fāng)向變化,造成F2增大(dà)或減♉小，使電♍容力(lì)傳🛀感器輸出的電(dian)😄壓信号增大或減(jiǎn)小,導緻測量❗值比(bi)真實值偏高或偏(pian)低。
3)随着水垢結在(zai)杠杆3上的厚度達(dá)到一定程度後,使(shǐ)杠杆3與♈軸封膜片(pian)之間包死,杠杆3失(shī)去了彈性,軸封膜(mó)片失去了支點作(zuò)用,F的大小已不能(néng)通過杠杆1和3傳遞(di)給電容.力傳感器(qì),而F2的大☁️小保持不(bu)變,因此,電容力傳(chuan)感器輸出的電壓(yā)信号不變,造成測(cè)量值不♌動彈的假(jiǎ)現象。
2渦街流量計(jì)
2.1現象
　　在采用靶式(shì)流量計測量硬水(shui)流量的過程中,因(yīn)硬水結垢影響了(le)力的傳遞,導緻測(ce)量不正确,所以需(xu)要改變流量計的(de)測量方式,選擇了(le)測量流體頻率的(de)流量計一渦街流(liu)量計。采用了渦街(jiē)式流量計,在投入(rù)使用的一個月内(nei),其運行穩定,反映(yìng)靈敏,測量正确。随(sui)後，出現測量指示(shi)值不正确,閃動頻(pin)率大,并🔞且跳動的(de)指示植越來越小(xiǎo)，直至爲零。檢查電(dian)路模塊、FIV1101的開度和(hé)泵的出口壓力，均(jun1)屬正常。推測的傳(chuan)感器出現了問題(ti)，拆卸🧡,發現滞流元(yuán)件上結有一層水(shui)垢,滞流元件與底(dǐ)座之間包死♉。
2.2測量(liàng)原理和結構
　　渦街(jie)流量計是應用流(liú)體振蕩原理來測(cè)量流量的流體在(zai)管道中經過渦街(jie)流量變送器時,在(zài)三角柱🔱的旋🈲渦發(fa)生體🐆後上下交替(ti)産生正比于流速(sù)的兩列旋渦,如圖(tú)2所示囚，旋渦的釋(shì)🔴放頻率與流過旋(xuán)渦發生體的流體(tǐ)平均速度及旋渦(wo)發生體特征寬度(dù)有關,可用數學公(gong)式四表示:

　　式中:爲(wèi)旋渦的釋放頻率(lǜ)(Hz);爲流過旋渦發生(shēng)體的.流體平均速(su)度(m/s);d爲旋渦發生體(ti)特征寬度(m);S,爲斯特(te)羅哈數,無量綱,它(tā)的數值範圍爲0.14~0.27。S,是(shì)雷諾數的函數,s1=(IRe)。
　　當(dāng)雷諾數R。在102~105範圍内(nei),S,值約爲0.2，因此,在測(ce)量中,要盡量滿足(zu)流體的雷諾數在(zai)102~105,旋渦頻率=0.2V/d。
　　由此可(ke)知,通過測量旋渦(wo)頻率就可以計算(suàn)出流過旋渦發生(shēng)體的流體平均速(sù)度v,再由式q=A可以求(qiu)出流量q,其中A爲💚流(liú)體流過🔴旋渦發生(shēng)體的截面積。
　　當旋(xuán)渦在滞流元件兩(liǎng)側産生時,利用壓(yā)電傳感器測出與(yu)流體🌈流向垂直的(de)交變升力變化,将(jiang)升力的🤞變化轉換(huàn)爲電的頻率信号(hao),再将頻率信号進(jin)行放大和整形，輸(shū)出🔴到二次儀表,進(jin).行累積、顯示團。

2.3分(fèn)析故障産生的原(yuan)因
　　由于檢測元件(jiàn)一壓電傳感器安(ān)裝在滞流元件中(zhong),當水垢結在滞流(liú)元件上會造成以(yi)下後果:
1)造成滞流(liu)元件的寬度d增大(da),由公式(3)可知，檢測(ce)元件接收到渦♉旋(xuán)列産生的頻率減(jian)小,輸出電壓信号(hao)減小，因此測量指(zhǐ)👌示值比真實值偏(piān)低。
2)使檢測元件接(jiē)收到渦旋列産生(shēng)的頻率信号減弱(ruò),影響了🌈測量信号(hào)的穩定性和連續(xù)性,因此出現了🥵測(ce)量值不穩定的現(xiàn)♊象。
3)随着水垢厚度(dù)的不斷增加，當達(da)到一定程度後,使(shi)檢測元件接受不(bu)到渦旋列産生的(de)頻率信号,導緻☂️測(cè)量值爲🐅零。
3探讨和(he)選型
　　在采用靶式(shì)和渦街式流量計(ji)測量硬水流量的(de)過程中,出現測🌐量(liang)不正确的現象,從(cong)以上分析故障原(yuán)因可🚩知,是由水質(zhi)結🌈垢引起的,所以(yǐ)要提高在測量過(guo)程中的穩定性和(hé)正确率,有以下兩(liang)種選擇:
1)更換流量(liang)計的類型,選擇适(shì)合測量硬水流量(liàng)的流量計😘;
2)更換被(bei)測介質,電脫鹽注(zhù)水由硬水改爲純(chun)淨水。
　　因節能減排(pai)和生産實際,隻能(neng)考慮流量計的選(xuan)型,什麽樣的流量(liang)計在測量硬水流(liú)量時,不受結垢的(de)影響😄或受其的㊙️影(ying)響較小㊙️呢?要從以(yǐ)下3方面分析:
1)硬水(shuǐ)在流量計中不結(jie)垢;
2)硬水與測量元(yuán)件之間隔離;
3)硬水(shuǐ)結垢對流量計在(zài)測量的過程中影(yǐng)響較小。
　　根據各種(zhong)類型流量計的結(jie)構、測量方式和特(te)點,符合條🌈件1)和2)件(jiàn)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼的有:差壓孔闆流(liú)量計、超聲波流量(liang)計和電⛷️磁流量計(ji)。如果采用差壓孔(kǒng)闆流量計,差壓變(biàn)送器的測壓室與(yu)被介👅質被引壓管(guan)内的引壓液隔離(lí)9,符合條件2)。但是孔(kong)闆的表面要求光(guang)潔👄度極高,當水垢(gou)結在孔闆上,将影(ying)響到孔闆兩側的(de)壓差,造成⛷️測量不(bú)準确;另💘外,距地面(miàn).50em,不利🌍于鋪設引壓(ya)管。所以🌍,采用差壓(ya)孔闆流量計測量(liang)硬水流量的效果(guǒ)不佳。因超聲波流(liú)量計和電磁流量(liàng)計.的價💋格👉昂貴,投(tou)資費用高,不易采(cai)用。從條💃🏻件3)考慮,采(cǎi)用了國内近階段(duàn)出現測量流量的(de)一個新品種一-彎(wān)管式流量計。
4彎管(guan)式流量計
4.1測量原(yuan)理和結構
　　彎管式(shì)流量計與傳統的(de)孔闆流量計一樣(yàng)同屬于差壓式流(liú)♋量計的範疇,隻是(shì)它們産生差壓的(de)方式不同,孔闆是(shì)利用流體的縮放(fàng)原理産生的差壓(yā),而彎管傳感器是(shì)利用流體的慣🚩性(xing)原理産生的差壓(yā)🤟。當流體通過彎管(guan)時,受到彎管的約(yue)束,流體被迫作😄類(lèi)似的圓周運動。當(dang)流體在作圓周運(yùn)動時,産生的🙇‍♀️離心(xin)力F作用👅在🐪彎管的(de)内外兩側,使彎管(guǎn)傳感器内外兩側(cè)之間産生一個壓(ya)力差,此壓力差(也(ye)就是壓差💁值)的大(dà)小與流體的密度(du)有關,與流🍓體的平(píng)均流速有關,與流(liú)體作圓周運動的(de)曲率半徑有關。它(tā)們🧡之間遵循作圓(yuan)周🐕運動物體都必(bì)須遵循的牛頓運(yun)動定律網:

　　其中:F爲(wei)流體對彎管的離(li)心力;?爲流體在彎(wān)管中的平均流速(su);R爲彎管中心曲率(lǜ)半徑
　　通過對上述(shu)公式進行整合、積(jī)分處理之後,可得(de)公式:

　　其中:?爲介質(zhì)中彎管傳感器中(zhōng)的平均流速;R/d爲彎(wan)管傳感器的彎徑(jing)比;ΔP爲流體通過彎(wān)管傳感器的差壓(yā)值;ρ爲介質的密度(dù)。
　　這個公式描述了(le)介質在彎管傳感(gǎn)器中流動時,介質(zhi)對彎管施加的離(li)心力與介質的密(mi)度,介質的平均流(liú)速以及彎管的彎(wān)徑比之間的關系(xi)。另外,隻要介質在(zài)🌈彎管傳💃🏻感器中‼️流(liú)動的最小雷🧡諾數(shu)達到一個極低值(zhí)以上，彎管流量計(jì)的流量系數ax就是(shì)一個定值。用引壓(yā)管把彎管内外兩(liǎng)側的壓🈲差△P引出,傳(chuán)遞給 差壓變送器(qì) ,如圖3所示問,再通(tōng)過公式(5),即可得到(dào)流經彎管内的流(liú)體💛速度?。

4.2分析運行(háng)效果良好的原因(yin)
1)測壓室與被測介(jiè)質被引壓管内的(de)介質隔離,使測壓(ya)室内不易⛷️結垢;
2)引(yin)壓管内的介質水(shuǐ)相對穩定,并與管(guǎn)道内的被測介♈質(zhì)進行鈣離子交換(huàn)的速度慢,并且交(jiao)換量極小♉,所以在(zài)引壓管和測壓室(shì)内結垢的速度極(jí)小，不會影響引壓(yā)和測壓效果;
3)引壓(yā)管在測壓室與取(qǔ)壓口之間有一段(duàn)距離,易于🐇散⛱️熱,降(jiang)低了🚩引壓管内鈣(gai)離子的熱運動和(he)結垢的速度。
5結束(shù)語
　　在采用彎管式(shì)流量計測量電脫(tuō)鹽注水的過程中(zhong),表現出運行穩定(dìng),測量正确,反映靈(ling)敏的效果。的維修(xiu)次數由過去🔴每周(zhōu)的二三次,變爲每(mei)年維修一次,主要(yào)是清理取壓彎管(guǎn)和測壓室内的水(shuǐ)垢，并且投用後偏(pian)移量小,運行正常(cháng)。

　　　　因此在選用流量(liàng)計時,要考慮的因(yin)素很多:精度、可靠(kào)性、費用、流體特性(xìng)及其它因素。要嚴(yán)格分析流量計的(de)❤️工作性能,被測流(liu)體的物理和化學(xue)特性,結合現場環(huan)境因素、安裝條件(jiàn)和設備的性價比(bǐ)等情況,選擇合适(shi)的流量計,避免因(yin)選型不當産生不(bú)穩定🤞的安全生産(chan)因素和造成不必(bi)要的經🤞濟損失。

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