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涡街流量计

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涡街流量计应用问题的探讨

来源:华能长春热电厂、中国石油吉林石化公司有机合成厂作者:刘洪博1 朱国安2 苏振北3 陈德呈2发表时间:2019-06-09

 摘 要:涡街流量计作为流量测量仪表,在流量测量中有着广泛的应用,在使用过程中,由于安装、维护使用不当等原因,故障率较高。本文对涡街流量计的工作原理、安装方法、安装过程中应该注意的问题进行阐述,通过案例重点分析涡街流量计的日常维护与故障处理方法。

 
流量作为工业三大参数之一,流量测量方法和仪表种类繁多,每种仪表都有他的特定的适用性和局限性,在众多的流量计中,涡街流量计因其结构简单牢固,安装维护方便,在冶炼厂、化工厂、输油管道等工业现场广泛使用。
 
1 原理
涡街流量计是应用流体振荡原理来测量流量的,流体在管道中经过涡街流量变送器时,在三角柱的旋涡发生体后上下交替产生正比于流速的两列旋涡,这种旋涡称为卡门旋涡,旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列,旋涡的发生频率与流体的速度成正比,通过测量旋涡频率可以计算出流过旋涡发生体的流体平均速度,从而计算出体积流量。
 
2 涡街流量计安装
2.1 安装条件
传感器应安装在水平、垂直或倾斜(流体的流向自下而上)的与其公称通径相应的管道上;应避免安装在有机械振动的管道上,当振动不可避免时,应考虑在距传感器前后约2DN处的直管段上加固定支撑架;应避免安装在有较强电磁场干扰、有热辐射、有腐蚀性气体、空间小和维修不方便的场所;测量气体情况下,需要对被测流体进行温度、压力补偿;被测介质含有较多杂质时,应在传感器上游直管段要求的长度以外加装过滤器;传感器的上、下游应配置一定长度的直管段,直管段的内壁应清洁、光滑,无明显凸凹、积垢和起皮等现象,安装液体传感器的附近管道内,应充满被测液体。
 
2.2 涡街流量计安装要求及注意事项
(1)合理选择安装场所和环境避开强电力设备,高频设备,强电源开关设备;避开高温热源和辐射源的影响,避开强烈震动场所和强腐蚀环境等,同时要考虑安装维修方便。
(2)上下游必须有足够的直管段
若传感器安装点的上游在同一平面上有2个90°弯头,则:上游直管段≥25D,下游直管段≥5D;若传感器安装点的上游在不同平面上有2个90°弯头,则:上游直管段≥40D,下游直管段≥5D;调节阀应安装在传感器的下游5D以外处,若必须安装在传感器的上游,传感器上游直管段应≥50D,下游应有≥5D;安装点上下游的配管应与传感器同心,同轴偏差应≥0.5D。
(3)管道采取减振动措施
传感器尽量避免安装在振动较强的管道上,特别是横向振动。若不得已要安装时,必须采取减振措施,在传感器的上下游2D处分别设置管道紧固装置,并加防振垫。
(4)在水平管道上安装是流量传感器最常用的安装方式测量气体流量时,若被测气体中含有少量的液体,传感器应安装在管线的较高处;测量液体流量时,若被测液体中含有少量的气体,传感器应安装在管线的较低处。
(5)传感器在垂直管道的安装测量气体流量时,传感器可以安装在垂直管道上,流向不限。若被测气体中含有少量的液体,气体流向应由下向上;测量液体流量时,液体流向应由下向上:这样不会将液体重量额外附加在探头上。对某些液体介质通过仪表时由于压力降低造成的汽化现象要予以充分的注意。
(6)传感器在有保温层管道上的安装测量高温蒸汽时,保温层最多不能超过支架高度的三分之一。
(7)测压点和测温点的选择
根据测量的需要,需在传感器附近测量压力和温度时,测压点应在传感器下游的3~5D处,测温点应在传感器下游的6~8D处。
 
2.3 涡街流量计注意事项
(1)专用法兰与直管段焊接时不能带着传感器焊接,安装时应使传感器的流向标志与管道内流体流向一致,传感器安装前,法兰凹槽内必须放好密封圈。压力和温度测量点的位置,取压点在传感器下游3~5D处,测温点在下游5~8D处,测量高温介质时,切勿用隔热材料把传感器连接杆周围包起来。
(2)连接传感器的屏蔽电缆走向,应尽可能远离强电磁场的干扰场合。绝对不允许与高压电缆一起敷设,屏蔽电缆要尽量缩短,并且不得盘卷,以减少分布电感,最大长度不应超过200m;安装传感器前,管道必须进行清洗。冲掉管内的杂质,避免通流后堵塞传感器。测量液体的管道必须充满被测液体,防止气泡的干扰。
 
3 涡街流量计故障分析与排除
3.1 仪表选型方面的原因
(1)由于仪表的通径选择不当,所以安装投用后,实际流量与仪表的量程范围相差甚远,主要表现为管径大,流量小,流速低,实际流量处于仪表的下限或下限以下,仪表无法正常运行,测量误差很大。
(2)选表时,工况参数提供不准确,与实际工况相差甚远,造成选表不当,仪表安装投运后,无法正常运行,特别是气体流量测量的选表上,操作压力偏差大对测量影响特别明显。
 
3.2 安装不当方面的原因
(1)仪表上下游直管段长度不够,密封垫凸人管内,管道的突缩、突扩阻流件对流场产生严重的扰动等。
(2)对含微量气体的液体测量管或含微量液体的气体测量管的不良安装造成异相流体在涡街流量计测量管内的滞留,对测量造成干扰。
(3)测液体时把涡街流量计安装在自上而下垂直流动或向下倾斜流动的管道上,或把涡街流量计安装在没有背压的管道物体出口处,造成液体不满管。
(4)涡街流量计安装位置离动力源(风机、或泵)太近,没有足够长的上游直管段及有效的减振措施。
(5)测量高温介质时把涡街流量计水平正向安装,转换器位于管道正上方,管道保温措施又不到位,造成管道高温对转换器部件的直接烘烤,引起电子器件的损伤。
 
3.3 流体方面的原因
(1)被测流体不是均匀的单相流体,可能是脉动流,也可能是混相流,致使旋涡分离不稳定,输出信号波动大。
(2)流体中夹杂着块状固体、长纤维或带状物等。高速运动的块状固体撞击发生体和检测元件,严重时可能损坏发生体和检测元件;长纤维和带状物缠绕发生体、检测元件,破坏卡曼涡街稳定分离,干扰检测元件稳定工作。经长期工作,流体内的脏物在测量管内壁和检测元件表面的附着、沉积,改变了测量管和发生体的几何尺寸参数,仪表的测量误差增大,降低了检测元件的灵敏度,信号幅值减小,进而引起检测元件的失效。
 
3.4 环境方面原因
环境中的腐蚀性气体、潮气的长期侵蚀会引起检测元件的绝缘电阻下降,以及部分电子元件、接线端子、接地端子的腐蚀,使接插件接触电阻增大,传输信号被衰减。
 
4 涡街流量计在蒸汽测量中的应用
蒸汽是比较特殊的介质,有饱和及过热两种状态。随着工况(如温度、压力)的变化,过热蒸汽经常会转变成为饱和蒸汽。饱和蒸汽的温度和压力值是一一对应的,因而单独通过测压力或测温度都可以对饱和蒸汽进行密度补偿。而过热蒸汽的温度和压力并不一一对应,过热蒸汽的密度补偿必须同时测其压力和温度。
 
另外,干蒸汽在长距离输送过程中,会因热量损失而出现部分凝结,导致蒸汽干度降低,变成湿蒸汽。饱和蒸汽实际上是水分子由液态转变为气态的临界值,饱和蒸汽由于温度或压力的改变部分气态水分子转变为液态。
 
蒸汽严重带水,将使涡街流量计出现“漏脉冲”现象,更严重时,涡街流量计会完全没有脉冲输出。
 
乙丙橡胶装置蒸汽测量中,普遍使用涡街流量计,在开车调试时,故障率较高,主要表现为流量波动大、指示偏差大以及没有指示,或出现温度、压力补偿故障。通过现场检查分析,主要有以下几方面原因:
(1)管线振动大。现场管道明显振动,严重超过安装要求,造成指示波动大,通过增加支撑固定进行解决。
(2)介质脏,造成压力补偿故障,有杂质在发声体前聚集,造成压力补偿故障以及测量偏差大。现场改为固定压力补偿,清除杂质后运行正常。
(3)仪表传感器参数设置不正确。饱和蒸汽与过热蒸汽参数混淆,导致设置不正确,实施偏差大,重新设置后运行正常。
(4)安装不规范。穿线管配制不规范、接线盒密封不好等原因,导致接线端子腐蚀解除不好,导致没有流量指示或偏差大,除锈重新紧固后运行正常。
 
5 结束语
流量测量仪表种类很多,都有其自身的特点,涡街流量计检测传感器不直接接触被测介质,测量范围宽,量程比大,压力损失较小,应用比较广泛,但其对管道振动要求高,在介质波动以及含有颗粒杂质情况下,波动较大,因此,流量测量仪表选择时,应根据具体介质特性以及现场管道安装条件进行认真的确认,选择适合现场条件的仪表,才能从根本上保证测量准确,并且长周期可靠运行。
 
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