摘要:針對(dui) 靶式流量計 和(hé) 渦街式流量計(jì) 在測量硬水流(liu)量的過程中經(jing)常出現測量值(zhí)不準确🈲的🔞現象(xiàng)進行研究。根據(jù)硬水在流動過(guò)程中結垢的特(te)點,從流量計 的(de)取壓方式和測(cè)量方式兩方面(mian)進行綜合分析(xi),查🤩找問題出現(xiàn)的原因,通過分(fen)析讨論最終選(xuǎn)擇了彎管式取(qu)壓方式,采用🏃‍♀️了(le)彎管流量計。在(zài)生産過程中,彎(wan)管流量計有效(xiao)地解決了靶式(shì)流量計和渦街(jie)式流量計在測(ce)量硬水流量過(guò)程中出現的問(wèn)題。
　　流量計廣泛(fàn)應用于石油化(huà)工生産中，貫穿(chuān)于全過程中,任(ren)何❤️一個環節都(dōu)離不開流量計(ji)量。流量計測量(liang)不準确👌影響🔱各(gè)個🌈生産環節的(de)産品質量,嚴重(zhong)的還會發☂️生生(shēng)産安全事故。流(liú)量計測量的是(shi)否準确與流量(liang)計的測量方式(shì)和被測介質的(de)特點有很大🔞的(de)關系。電脫鹽一(yi)級注水流量計(ji)測量範圍爲0~5T/h。使(shǐ)用介質爲生産(chǎn)循環水，水的溫(wēn)度🤟在60~80℃,硬度8~13,屬于(yu)硬水。由于生産(chan)循環水,水質差(cha),硬度大,在生産(chǎn)過程中易結垢(gou)。在采用靶式流(liu)量計時，經常出(chū)現測量值不準(zhǔn)确🧑🏽‍🤝‍🧑🏻和不變化的(de)問題，需要經常(cháng)維修，清理靶片(pian)和靶杆上的水(shuǐ)垢。後來對改變(bian)了測量方式,在(zài)采用渦街流量(liàng)計時,經常出現(xian)測量值♋波☂️動大(dà)和回零問題，需(xū)要每周維修多(duo)次。根據在生産(chǎn)中出現的問題(ti),結合硬水特點(diǎn)和流量計的測(cè)量方式和取壓(ya)方式進行一一(yi)分析和讨論。
靶(bǎ)式流量計
1.1現象(xiang)
　　在生産測量過(guo)程中,采用了靶(bǎ)式流量計。工藝(yi)反映其測量值(zhi)🔞不準确,出現偏(pian)高或偏低以及(ji)不動彈的現象(xiang)。對的電路模塊(kuài)、FIV1101的開度和泵的(de)出口壓力進行(háng)檢查,均屬正常(chang)。拆卸,發現靶片(piàn)⁉️和反饋杆上,結(jié)有一層水垢,并(bìng)且反饋杆的彈(dàn)性較差。這些水(shui)垢對靶式流量(liàng)計有那些影響(xiang)呢?首😄先看其測(cè)量原理和結構(gou)📞，
1.2測量原理和結(jie)構
　　當介質在測(cè)量管道中流動(dong)時,因其自身的(de)動能通過阻流(liu)元💔件(靶片和杠(gang)杆3)時而産生的(de)壓差,并對阻流(liu)元件有一作用(yòng)力F1如圖1所示凹(ao)，其作用力的大(da)小與介質流速(sù)的平方成❗正比(bi),其數學公式表(biao)達如下:

　　式中:F1爲(wèi)阻流元件所受(shòu)的作用力(Kg);Cj爲物(wu)體阻力.系數;A爲(wèi)阻流⚽元件的軸(zhóu)向投影面積(mm2);p爲(wei)工況下介質.密(mi)度❤️(Kg/m3);V爲介質在測(ce)量管中的平均(jun)流速(m/s)。
　　阻流件(靶(ba)片)接受的作用(yong)力F作用在杠杆(gan)3(反饋杆)上,杠杆(gan)3在F的🔴作用下,以(yǐ)軸封膜片爲支(zhī)點(軸封膜片一(yi)方面作爲杠杆(gan)的支點,另一方(fang)面起密封作用(yong))将力🤩F1傳給副杆(gǎn)1,形成力F2副杆1的(de)另一端與電容(róng)力傳感器相連(lian),電容力傳感器(qì)把副杆1傳遞的(de)力F2轉換成毫伏(fu)電壓信号輸出(chu):

　　式中:U爲電容力(li)傳感器輸出的(de)電壓(mV);K爲比例常(cháng)數;F爲阻流元件(jian)(靶片)所受的作(zuo)用力(Kg)。
　　由此,電壓(yā)信号經前置放(fàng)大、A/D轉換、微處理(lǐ)器、D/A轉換器等電(dian)路,輸出4~20mA開方電(diàn)流模拟信号及(jí)HART數字信号,即可(kě)得到相應的瞬(shun)💔時流量和累積(ji)總量。

1.3分析故障(zhang)産生的原因
1)當(dang)水垢結在靶片(piàn)上,使靶片面積(ji)A增加,由公式(1)可(ke)知，作用在靶片(piàn)上的沖量也随(sui)之增加。在杠杆(gan)1和杠杆3的傳遞(di)下,作用在電容(rong)力傳感器上的(de)力F2增加,由公式(shì)(2)可知,電容力⛷️傳(chuan)感器輸出的🈲電(diàn)壓信号增加,造(zào)成測量值比真(zhēn)實.值偏🚶‍♀️高。
2)當水(shuǐ)垢結在杠杆3上(shàng),使杠杆3的直徑(jing)增加,造成杠杆(gan)3與軸封膜片之(zhī)間産生應力F3。F經(jing)過杠杆1傳遞給(gěi)電容.力傳✨感器(qì)上,因㊙️此,F=F1+F3。随着F的(de)方向變化,造成(chéng)F2增大或減小，使(shi)電容力傳感器(qi)輸出的電壓信(xìn)号增大或減小(xiǎo),導緻測量值比(bi)真實🌂值偏高或(huo)偏低。
3)随着水垢(gou)結在杠杆3上的(de)厚度達到一定(ding)程度後,使杠🔞杆(gan)3與軸🏃🏻‍♂️封膜片之(zhi)間包死,杠杆3失(shī)去了彈性,軸封(feng)膜片失去了支(zhi)點作用,F的大小(xiǎo)已不能通過杠(gang)杆1和3傳遞給👣電(dian)容.力傳感器,而(ér)F2的大小保持不(bu)變,因此,電容力(li)傳感器輸出的(de)電壓信号不變(bian),造成測量值不(bu)㊙️動彈的假現象(xiang)。
2渦街流量計
2.1現(xian)象
　　在采用靶式(shi)流量計測量硬(ying)水流量的過程(cheng)中,因硬水結垢(gou)影響了力的傳(chuán)遞,導緻測量不(bu)正确,所以需♌要(yào)改變流量計的(de)測量方式,選擇(ze)了測量流體頻(pín)率的流量計一(yi)渦街流量🔅計。采(cǎi)用了渦街式流(liú)量計,在投入使(shǐ)用的一個月内(nei),其運行穩定,反(fǎn)映靈敏,測量正(zheng)确。随後，出現測(cè)量指示值不正(zhèng)确,閃動頻率大(dà),并且跳動的指(zhǐ)示植越來越小(xiǎo)，直至爲零。檢查(chá)電🤩路模塊、FIV1101的開(kai)度🧑🏽‍🤝‍🧑🏻和泵的💔出口(kǒu)壓力，均屬正常(chang)。推測的傳感器(qì)✏️出現了問題，拆(chai)卸🌂,發現滞流元(yuan)件上結💁有一層(céng)水垢,滞流元件(jiàn)與底座之🏃🏻‍♂️間包(bao)死🚶‍♀️。
2.2測量原理和(he)結構
　　渦街流量(liang)計是應用流體(tǐ)振蕩原理來測(cè)量流量的💜流體(ti)在管✉️道中經過(guò)渦街流量變送(sòng)器時,在三角柱(zhù)的旋渦發生體(ti)後上下交替産(chan)生正比于流速(sù)的兩列旋渦,如(rú)圖2所示囚，旋渦(wo)的釋放頻率與(yu)流過旋渦發生(shēng)體的❄️流體平均(jun)🍉速度及旋渦發(fa)生體🧑🏾‍🤝‍🧑🏼特征寬度(dù)有關,可用數學(xue)公式四表示:

　　式(shi)中:爲旋渦的釋(shi)放頻率(Hz);爲流過(guo)旋渦發生體的(de).流體平🚩均速♋度(dù)😄(m/s);d爲旋渦發生體(ti)特征寬度(m);S,爲斯(sī)特羅哈數,無量(liàng)綱,它的數值範(fan)圍爲0.14~0.27。S,是雷諾數(shù)的函數,s1=(IRe)。
　　當雷諾(nuo)數R。在102~105範圍内,S,值(zhí)約爲0.2，因此,在測(cè)量中,要盡量滿(mǎn)足流❄️體🆚的雷諾(nuo)數在102~105,旋渦頻率(lǜ)=0.2V/d。
　　由此可知,通過(guo)測量旋渦頻率(lü)就可以計算出(chu)流過🌍旋🚶渦發生(shēng)☁️體的流體平均(jun1)速度v,再由式q=A可(kě)以求出流量q,其(qí)中A爲流體流過(guò)旋渦發生體的(de)截面積。
　　當旋渦(wō)在滞流元件兩(liang)側産生時,利用(yòng)壓電傳感器測(cè)出與流體流向(xiang)垂直的交變升(sheng)力變化,将升力(lì)的變化轉換爲(wei)電的頻率信号(hao),再将頻率信号(hao)進行放☀️大和整(zhěng)形，輸出到二次(cì)儀表,進.行累積(ji)、顯示團。

2.3分析故(gu)障産生的原因(yīn)
　　由于檢測元件(jian)一壓電傳感器(qi)安裝在滞流元(yuán)件中🚶‍♀️,當水垢結(jié)在滞流元件上(shang)會造成以下後(hou)果:
1)造成滞流元(yuan)件的寬度d增大(dà),由公式(3)可知，檢(jian)測元件接收到(dào)渦旋列産生的(de)頻率減小,輸出(chu)電壓信号減🈲小(xiao)，因此測量指示(shi)值比真實值偏(pian)低。
2)使檢測元件(jian)接收到渦旋列(liè)産生的頻率信(xìn)号減弱,影響了(le)測量信号的穩(wen)定性和連續性(xing),因此出現了測(ce)量值不穩定☁️的(de)現象。
3)随着水垢(gòu)厚度的不斷增(zēng)加，當達到一定(ding)程度後,使🐆檢測(ce)元⛷️件接受不到(dào)渦旋列産生的(de)頻率信号,導緻(zhi)測量值爲零。
3探(tàn)讨和選型
　　在采(cǎi)用靶式和渦街(jiē)式流量計測量(liang)硬水流量的過(guò)程中,出現🍓測量(liang)不正确的現象(xiàng),從以上分析故(gù)障原因可知,是(shì)由水🈲質結垢引(yǐn)起的,所以要提(ti)高在測量🈲過程(cheng)中的穩定性和(hé)正确率,有以下(xià)兩種選擇:
1)更換(huàn)流量計的類型(xing),選擇适合測量(liang)硬水流量的流(liú)量計;
2)更換被測(cè)介質,電脫鹽注(zhù)水由硬水改爲(wèi)純淨水。
　　因節能(neng)減排和生産實(shi)際,隻能考慮流(liú)量計的選型💋,什(shí)麽樣🐆的流⚽量計(ji)在測量硬水流(liu)量時,不受結垢(gou)的影響或受其(qí)的☁️影響🚶較小呢(ne)?要從以下3方面(miàn)分析:
1)硬水在流(liú)量計中不結垢(gòu);
2)硬水與測量元(yuan)件之間隔離;
3)硬(ying)水結垢對流量(liang)計在測量的過(guò)程中影響較小(xiao)。
　　根據各種類型(xíng)流量計的結構(gòu)、測量方式和特(tè)點,符合條件1)和(hé)2)件的有:差壓孔(kong)闆流量計、超聲(sheng)波流量計☁️和電(dian)磁流量計。如果(guo)采用差壓孔闆(pan)流量計,差壓變(bian)☀️送器的測壓室(shì)與被介質被引(yin)壓管内的引壓(ya)液隔離9,符合條(tiao)件2)。但是孔闆的(de)表面要求光潔(jié)❓度極高,當水垢(gòu)結在孔闆上,将(jiāng)影響👅到孔闆兩(liang)側的壓差,造成(cheng)❤️測量不準确;另(lìng)外,距地面.50em,不利(li)于鋪設引壓管(guan)♈。所以,采用差壓(yā)❌孔闆流量計測(ce)量硬水流量的(de)效果不佳。因超(chāo)聲波流量計和(he)💰電磁流量計.的(de)價格🔆昂貴,投資(zi)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻費用高,不易采(cai)用。從條件3)考慮(lǜ),采用了國内近(jìn)🏃🏻階段出現測量(liang)流量的一個新(xīn)品種一-彎管式(shi)流量計。
4彎管式(shì)流量計
4.1測量原(yuán)理和結構
　　彎管(guan)式流量計與傳(chuan)統的孔闆流量(liàng)計一樣同屬于(yu)差壓式流量計(jì)的範疇,隻是它(tā)們産生差壓的(de)方式不同,孔闆(pan)是利用流體的(de)縮放原理産生(sheng)的差壓,而彎管(guǎn)傳感器是利用(yong)流🙇🏻體的慣性原(yuán)理産生的差壓(yā)。當流體通過彎(wan)管時,受到彎管(guan)的約束,流體被(bei)迫作類似的圓(yuán)周運動。當流體(ti)🏃🏻在作圓周運動(dòng)時,産生的離心(xin)力F作用在⭐彎管(guan)的内外兩側,使(shǐ)彎管傳感器内(nèi)外兩側之間産(chǎn)生一個壓力差(cha),此壓🧑🏾‍🤝‍🧑🏼力差(也就(jiù)是壓差值)的大(da)小與流體的密(mi)度有關,與流體(ti)的平均流速有(you)關,與流體作圓(yuan)周運動的曲率(lü)半徑有關。它們(men)🙇‍♀️之間遵循作圓(yuan)周運動物體都(dou)必須遵循⁉️的牛(niu)頓運動定律網(wǎng):

　　其中:F爲流體對(dui)彎管的離心力(lì);?爲流體在彎管(guan)中的平均流速(su);R爲⭐彎管中心曲(qǔ)率半徑
　　通過對(dui)上述公式進行(háng)整合、積分處理(li)之後,可得公式(shì):

　　其中:?爲介質中(zhong)彎管傳感器中(zhōng)的平均流速;R/d爲(wèi)彎管傳感器的(de)🌈彎徑比;ΔP爲流體(ti)通過彎管傳感(gǎn)器的差壓值;ρ爲(wèi)介質的密🚶度。
　　這(zhe)個公式描述了(le)介質在彎管傳(chuan)感器中流動時(shí),介質對😍彎管施(shi)加的離心力與(yǔ)介質的密度,介(jie)質的平均流速(sù)以😘及彎管的♋彎(wan)徑比之間的關(guān)系。另外,隻要介(jiè)質在彎管傳⚽感(gǎn)器中流動的最(zuì)小雷♻️諾數達到(dào)一個極低值以(yǐ)上，彎管流量計(ji)的流量系數ax就(jiu)是一個定值。用(yong)引壓管把彎管(guǎn)内外兩側的壓(ya)差△P引出,傳遞給(gei) 差壓變送器 ,如(ru)圖3所示問,再通(tong)過公式(5),即可得(de)到流經彎管内(nei)的流體速度?。

4.2分(fèn)析運行效果良(liang)好的原因
1)測壓(yā)室與被測介質(zhi)被引壓管内的(de)介質隔離,使測(ce)壓☂️室✔️内不🥵易結(jié)垢;
2)引壓管内的(de)介質水相對穩(wěn)定,并與管道内(nèi)的被測介質進(jin)行👨‍❤️‍👨鈣離子交換(huan)的速度慢,并且(qie)交換量極小,所(suǒ)以🔴在引壓管和(hé)測壓室内結垢(gòu)的速度極小，不(bú)會🤞影響引壓和(hé)測壓效果🐉;
3)引壓(ya)管在測壓室與(yu)取壓口之間有(yǒu)一段距離,易于(yú)散熱,降低🌂了🤞引(yǐn)壓管内鈣離子(zi)的熱運動和結(jie)垢的速度。
5結束(shù)語
　　在采用彎管(guan)式流量計測量(liàng)電脫鹽注水的(de)過程中,表現出(chu)運行穩定,測量(liang)正确,反映靈敏(min)的效果。的維修(xiū)次數由過去每(měi)周的二💚三次,變(bian)爲每年維修一(yi)次,主要是清理(li)取壓彎管和測(ce)壓室内的水垢(gòu)，并且投用後偏(pian)移量小,運行正(zhèng)常。

　　　　因此在選用(yòng)流量計時,要考(kǎo)慮的因素很多(duō):精度、可靠👅性、費(fei)用、流體特性及(jí)其它因素。要嚴(yán)格分析流量計(jì)的工作性能,被(bèi)測💜流體的物理(li)和化學特性,結(jié)合現場環境因(yin)素、安裝條件和(hé)設備的性價比(bǐ)等情況,選擇合(he)适的流量計,避(bì)免因選型不當(dāng)産生不穩定的(de)安全生産☁️因素(sù)和造成不必要(yao)的經濟損失。

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