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基于威力巴流量計的氣體流量測量系統應用

發布日期:2018-11-16 10:42:58  來源:  作者:  瀏覽次數:
【導讀】: 摘要:主要描述威力巴流量計的工作原理,氣體流量測量系統的組成,威力巴流量計及其配套測量設備的安裝方法、維護使用。另外通過實際使用實例,分析使用過程中存在的問......

     摘要:主要描述威力巴流量計的工作原理,氣體流量測量系統的組成,威力巴流量計及其配套測量設備的安裝方法、維護使用。另外通過實際使用實例,分析使用過程中存在的問題并對其進行改進。

    威力巴是一種差壓式流量傳感器,能輸出一個非常穩定、無脈動的差壓信號,其精度達到±1.0%,重復性達±0.1%,具有應用范圍廣、測量精度高、量程比大、信號穩定、壓損低、日常維護量少等特點,可適用于氣體、液體和蒸汽的高精度流量測量,在淮安三暢儀表有限公司(以下簡稱我公司)主要用于氣體流量測量,包括壓縮空氣、氮氣、蒸汽和煤氣等。

1 威力巴流量計的工作原理及特點

    威力巴流量計的工作原理:當流體流過探頭時,在其前部產生一個高壓分布區,高壓分布區壓力略高于管道的靜壓。根據伯努利方程原理,流體流過探頭時速度加快,在探頭后部產生一個低壓分布區,低壓分布區壓力略低于管道靜壓。威力巴探頭在高低壓區有按一定準則排列的多對取壓孔,能準確測量平均流速,精確檢測到流體的平均速度產生的差壓。威力巴流量測量關系式如式(1)所示:

 20181116104304.jpg

    式中:K 為流體系數;C 為流體常數;ΔP 為率度。如果流體系數隨雷諾數變化,流體常數隨溫度和壓力變化時,需要進行補償。

2 氣體流量測量系統的組成

    以我公司蒸汽流量測量系統為例(見圖1),它的主要組成部分包括節流裝置(威力巴流量計)、差壓變送器、壓力變送器、熱電阻和流量積算儀等,且流量積算儀的數據通過RS- 485 通訊傳輸到公司能源管理系統。

蒸汽流量測量系統

1 蒸汽流量測量系統

 

3 氣體流量測量系統的安裝及調試

3.1 安裝前準備工作

流量計安裝前需要儀表人員現場調研,了解被測介質管道分布情況、管道管徑和壁厚、管道振動或其他干擾情況,了解被測介質的非常小流量、常用流量、非常大流量、溫度、壓力等工況參數,根據工況和測量精度要求選擇安裝位置,并結合廠家的選型手冊選擇適用的設備型號。流量計選型主要考慮其法蘭型號、引壓管接頭類型、安裝點的管道方向(確定流量計是水平安裝還是垂直安裝)、傳感器的探頭尺寸以及流量計探頭型號等參數。變送器選型過程中主要考慮變送器類型(差壓、微差壓、壓力、流量等)、測量量程、出信號、通訊協議、安裝方式、電氣連接等參數。流量積算儀大多可以通用,其量程可以根據需要自行設定,儀表輸入信號也可以由用戶自己組態、修改,但是有的廠家的設備測量介質不同時需要選擇不同的型號[1]。另外,流量計及其配套設備變送器、智能流量積算儀、熱電阻等安裝前必須調校,經校準合格后才能安裝使用。

3.2 設備安裝

根據現場管道分布情況選擇合適的位置安裝威力巴流量計,水平管道上進行安裝時,如果測量介質為氣體時,威力巴應安裝在管道上方160°的任何位置,防止氣體中含的液體進入引壓管,變送器盡量安裝在高于威力巴的位置,開表時要進行排液操作。如果測量介質為液體時,威力巴則應安裝在管道下方160°的任何位置,這樣可以使液體中混含的氣泡排入管道中,變送器則應盡量安裝在低于威力巴的位置。在垂直管道上安裝時,可以圍繞垂直管道360°任何位置安裝,安裝完成后要校正探頭方向,使探頭上的流體方向與管道中介質流向保持在3°以內。安裝位置直管段要求前7D 3DD為管道直徑),且管道四周要有足夠的空間便于安裝和日后使用維護。測量系統安裝過程及注意事項如下:

1)在安裝點管道上方正中心畫出開孔尺寸和形狀,開孔尺寸根據威力巴的探頭型號來確定,例如威力巴V150- 05 型探頭的開孔尺寸為13 mm,并在畫好的位置用氣割開孔,清理掉管道開孔邊沿的毛刺有利于焊接。

2)將整套設備組裝好后插入管道,使流量計上的方向標志與被測介質的流向保持一致,然后對底座進行點焊,點焊好后取下底座以外的部分,將底座牢固的焊接在管道上,并清理干凈焊縫處的焊渣。待焊縫冷卻后,需要用肥皂水進行試漏,確保焊縫密封良好后,將流量計鎖緊在底座上,并將流量計各個連接處鎖緊,保證整套流量計密封良好。

3)用2 個截止閥作為一次閥,在截止閥兩端螺紋上纏繞生料帶(10 圈左右),然后將其鎖緊在威力巴的接口處。

4)將變送器安裝在合適的位置(如果被測介質為氣體時,變送器安裝時應盡量安裝在一次節流元件威力巴的上方,如果被測介質為液體或蒸汽時,變送器安裝時應盡量安裝在一次節流元件威力巴的下方),且變送器應盡可能的靠近一次元件。

5)用無縫鋼管作為引壓管,將其兩端各焊接一個內螺紋活接頭,一端鎖緊在一次閥上,另一端鎖緊在變送器上。注意變送器的高壓側要連接威力巴的高壓側,變送器的低壓側要連接威力巴的低壓側,必須一一對應。

6)蒸汽測量系統中還需要在一次元件與變送器中間部分的引壓管上安裝冷凝器,且高壓側和低壓側的冷凝器必須在同一水平線上,否則會產生誤差。

7)變送器前端需要向下引出一段安裝1 個排污閥。如果被測介質為蒸汽時,變送器前端水平引壓管部分還需要增加1 對截止閥,防止高溫損壞變送器。

8)將流量積算儀安裝在儀表柜上。

9)將傳感器、變送器、熱電阻和流量積算儀等組成的測量系統中所有信號線和電源線應做好標記,并正確連接。且電纜應沿著電纜橋架鋪設,并與動力電源線隔離,避免干擾。

10)流量計投運之前必須認真檢查底座是否焊接牢固,安裝方向是否正確,各部分連接處是否泄漏,探頭插入深度是否合適,所有接線是否正確。整套測量系統安裝完成后還需要對差壓變送器和壓力變送器進行現場對零,確認無誤后投入使用。

 

4 應用實例分析

1套流量計如圖2 所示,安裝在管道低凹處。被測介質為壓縮空氣,使用單位前期是連續性使用,經常流量異常,現場檢查發現變送器零點漂移,引壓管內積水,需要通過排污閥排水,周期大致為一個月,且變送器使用壽命不到1 。后使用單位自己安裝了空壓機,對空壓氣的使用變成了間歇性的,停用時空壓滯留管內,導致管道低凹處積水,通氣使用時水在壓力作用下會順著引壓管流入變送器,變送器泄壓口松開后能排出大量的水,排污閥排水需要半小時左右,測量數據異常,失去計量意義。綜合上述情況,導致流量測量異常的主要因素是一次元件威力巴安裝位置不合理。針對該問題,制定了將威力巴移位的改進方案,將原流量計拆下,移至現有安裝位置前端的管道頂端,改進后變送器正常工作,測量數據正常,不必經常排水,大大降低了儀表人員的維護量,并延長了變送器的使用壽命,節約了成本。其次,用戶停用時應當打開三閥組的平衡閥,關閉高壓閥和低壓閥,讓變送器處于無差壓輸入狀態。重新啟用時再重新將高壓閥和低壓閥打開,平衡閥關閉,差壓變送器恢復測量狀態。

威力巴安裝位置圖

2 威力巴安裝位置圖

5 日常維護

威力巴流量計的日常維護很少,主要在于探頭防堵。防堵注意事項如下:

1)防止引壓管泄露。當引壓管泄露時探頭高壓區平衡遭到破壞,較小顆粒雜質可能進入取壓孔。

2)當管道處于停產時,由于分子布朗運動,顆粒小的雜質有可能進入取壓孔。因此,停產時,盡量關閉威力巴儀表接頭處的一次閥,避免雜質進入取壓孔造成堵塞。

3)避免系統頻繁開關機。系統頻繁開停機,在高壓區形成的瞬間,顆粒小的雜質有可能進入取壓孔,日積月累就有可能造成探頭堵塞。

4)被測介質含雜質較多時也有可能造成探頭堵塞,如煤氣。因此用威力巴測量煤氣流量時,一定要設計反吹系統。對含塵量多的介質應定期吹洗,吹洗方法使用壓縮空氣引入傳感器反吹,把高壓孔和低壓孔粘上的塵粒吹掉,防止堵塞。吹洗前應關閉引壓管路,吹洗完成后重新開啟。若不允許吹入壓縮空氣的場合可利用氮氣或蒸汽進行吹洗。

6 結語

威力巴是一款日常維護量少、測量精度高的流量計,在我公司長期能源結算中發揮著至關重要的作用。在使用過程中應認真仔細點檢,勤于保養維護,保證測量數據真實有效、準確可靠。

 

 

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