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威力巴流量计在蒸汽压缩空气流量计测量

时间:2018/07/12来源:未知

摘 要:主要描述威力巴流量计的工作原理, 气体流量测量系统的组成, 威力巴流量计及其配套测量设备的安装方法、维护使用。另外通过实际使用实例, 分析使用过程中存在的问题并对其进行改进。

  威力巴是一种差压式流量传感器, 能输出一个非常稳定、无脉动的差压信号, 其精度达到±1.0%, 重复性达±0.1%, 具有应用范围广、测量精度高、量程比大、信号稳定、压损低、日常维护量少等特点, 可适用于气体、液体和蒸汽的高精度流量测量, 在福建三安钢铁有限公司 (以下简称我公司) 主要用于气体流量测量, 包括压缩空气、氮气、蒸汽和煤气等。

1 威力巴流量计的工作原理及特点

威力巴流量计的工作原理:当流体流过探头时, 在其前部产生一个高压分布区, 高压分布区压力略高于管道的静压。根据伯努利方程原理, 流体流过探头时速度加快, 在探头后部产生一个低压分布区, 低压分布区压力略低于管道静压。威力巴探头在高低压区有按一定准则排列的多对取压孔, 能准确测量平均流速, 精确检测到流体的平均速度产生的差压。威力巴流量测量关系式如式 (1) 所示:

计算公式

 

式中:K为流体系数;C为流体常数;ΔP为率度。如果流体系数随雷诺数变化, 流体常数随温度和压力变化时, 需要进行补偿。

2 气体流量测量系统的组成

以我公司蒸汽流量测量系统为例 (见图1) , 它的主要组成部分包括节流装置 (威力巴流量计) 、差压变送器、压力变送器、热电阻和流量积算仪等, 且流量积算仪的数据通过RS-485通讯传输到公司能源管理系统。

图1 蒸汽流量测量系统

图1 蒸汽流量测量系统

 

3 气体流量测量系统的安装及调试

3.1 安装前准备工作

流量计安装前需要仪表人员现场调研, 了解被测介质管道分布情况、管道管径和壁厚、管道振动或其他干扰情况, 了解被测介质的最小流量、常用流量、最大流量、温度、压力等工况参数, 根据工况和测量精度要求选择安装位置, 并结合厂家的选型手册选择适用的设备型号。流量计选型主要考虑其法兰型号、引压管接头类型、安装点的管道方向 (确定流量计是水平安装还是垂直安装) 、传感器的探头尺寸以及流量计探头型号等参数。变送器选型过程中主要考虑变送器类型 (差压、微差压、压力、流量等) 、测量量程、输出信号、通讯协议、安装方式、电气连接等参数。流量积算仪大多可以通用, 其量程可以根据需要自行设定, 仪表输入信号也可以由用户自己组态、修改, 但是有的厂家的设备测量介质不同时需要选择不同的型号[1]。另外, 流量计及其配套设备变送器、智能流量积算仪、热电阻等安装前必须调校, 经校准合格后才能安装使用。

3.2 设备安装

根据现场管道分布情况选择合适的位置安装威力巴流量计, 水平管道上进行安装时, 如果测量介质为气体时, 威力巴应安装在管道上方160°的任何位置, 防止气体中含的液体进入引压管, 变送器尽量安装在高于威力巴的位置, 开表时要进行排液操作。如果测量介质为液体时, 威力巴则应安装在管道下方160°的任何位置, 这样可以使液体中混含的气泡排入管道中, 变送器则应尽量安装在低于威力巴的位置。在垂直管道上安装时, 可以围绕垂直管道360°任何位置安装, 安装完成后要校正探头方向, 使探头上的流体方向与管道中介质流向保持在3°以内。安装位置直管段要求前7D后3D (D为管道直径) , 且管道四周要有足够的空间便于安装和日后使用维护。测量系统安装过程及注意事项如下:

1) 在安装点管道上方正中心画出开孔尺寸和形状, 开孔尺寸根据威力巴的探头型号来确定, 例如威力巴V150-05型探头的开孔尺寸为13 mm, 并在画好的位置用气割开孔, 清理掉管道开孔边沿的毛刺有利于焊接。

2) 将整套设备组装好后插入管道, 使流量计上的方向标志与被测介质的流向保持一致, 然后对底座进行点焊, 点焊好后取下底座以外的部分, 将底座牢固的焊接在管道上, 并清理干净焊缝处的焊渣。待焊缝冷却后, 需要用肥皂水进行试漏, 确保焊缝密封良好后, 将流量计锁紧在底座上, 并将流量计各个连接处锁紧, 保证整套流量计密封良好。

3) 用2个截止阀作为一次阀, 在截止阀两端螺纹上缠绕生料带 (10圈左右) , 然后将其锁紧在威力巴的接口处。

4) 将变送器安装在合适的位置 (如果被测介质为气体时, 变送器安装时应尽量安装在一次节流元件威力巴的上方, 如果被测介质为液体或蒸汽时, 变送器安装时应尽量安装在一次节流元件威力巴的下方) , 且变送器应尽可能的靠近一次元件。

5) 用无缝钢管作为引压管, 将其两端各焊接一个内螺纹活接头, 一端锁紧在一次阀上, 另一端锁紧在变送器上。注意变送器的高压侧要连接威力巴的高压侧, 变送器的低压侧要连接威力巴的低压侧, 必须一一对应。

6) 蒸汽测量系统中还需要在一次元件与变送器中间部分的引压管上安装冷凝器, 且高压侧和低压侧的冷凝器必须在同一水平线上, 否则会产生误差。

7) 变送器前端需要向下引出一段安装1个排污阀。如果被测介质为蒸汽时, 变送器前端水平引压管部分还需要增加1对截止阀, 防止高温损坏变送器。

8) 将流量积算仪安装在仪表柜上。

9) 将传感器、变送器、热电阻和流量积算仪等组成的测量系统中所有信号线和电源线应做好标记, 并正确连接。且电缆应沿着电缆桥架铺设, 并与动力电源线隔离, 避免干扰[2]。

10) 流量计投运之前必须认真检查底座是否焊接牢固, 安装方向是否正确, 各部分连接处是否泄漏, 探头插入深度是否合适, 所有接线是否正确。整套测量系统安装完成后还需要对差压变送器和压力变送器进行现场对零, 确认无误后投入使用。

4 应用实例分析

有1套流量计如图2所示, 安装在管道低凹处。被测介质为压缩空气, 使用单位前期是连续性使用, 经常流量异常, 现场检查发现变送器零点漂移, 引压管内积水, 需要通过排污阀排水, 周期大致为一个月, 且变送器使用寿命不到1年。后使用单位自己安装了空压机, 对空压气的使用变成了间歇性的, 停用时空压滞留管内, 导致管道低凹处积水, 通气使用时水在压力作用下会顺着引压管流入变送器, 变送器泄压口松开后能排出大量的水, 排污阀排水需要半小时左右, 测量数据异常, 失去计量意义。

综合上述情况, 导致流量测量异常的主要因素是一次元件威力巴安装位置不合理。针对该问题, 制定了将威力巴移位的改进方案, 将原流量计拆下, 移至现有安装位置前端的管道顶端, 改进后变送器正常工作, 测量数据正常, 不必经常排水, 大大降低了仪表人员的维护量, 并延长了变送器的使用寿命, 节约了成本。其次, 用户停用时应当打开三阀组的平衡阀, 关闭高压阀和低压阀, 让变送器处于无差压输入状态。重新启用时再重新将高压阀和低压阀打开, 平衡阀关闭, 差压变送器恢复测量状态[3]。

图2 威力巴安装位置图

图2 威力巴安装位置图

 

5 日常维护

威力巴流量计的日常维护很少, 主要在于探头防堵。防堵注意事项如下:

1) 防止引压管泄露。当引压管泄露时探头高压区平衡遭到破坏, 较小颗粒杂质可能进入取压孔。

2) 当管道处于停产时, 由于分子布朗运动, 颗粒小的杂质有可能进入取压孔。因此, 停产时, 尽量关闭威力巴仪表接头处的一次阀, 避免杂质进入取压孔造成堵塞。

3) 避免系统频繁开关机。系统频繁开停机, 在高压区形成的瞬间, 颗粒小的杂质有可能进入取压孔, 日积月累就有可能造成探头堵塞。

4) 被测介质含杂质较多时也有可能造成探头堵塞, 如煤气。因此用威力巴测量煤气流量时, 一定要设计反吹系统。对含尘量多的介质应定期吹洗, 吹洗方法使用压缩空气引入传感器反吹, 把高压孔和低压孔粘上的尘粒吹掉, 防止堵塞。吹洗前应关闭引压管路, 吹洗完成后重新开启。若不允许吹入压缩空气的场合可利用氮气或蒸汽进行吹洗。

6 结语

威力巴是一款日常维护量少、测量精度高的流量计, 在我公司长期能源结算中发挥着至关重要的作用。在使用过程中应认真仔细点检, 勤于保养维护, 保证测量数据真实有效、准确可靠。


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