流量计在硬水流量测量中出现的问题及选型

2013-11-05 10:56:25来源: 21ic
流量计广泛应用于石油化工生产中,贯穿于全过程中,任何一个环节都离不开流量计量。流量计测量不准确影响各个生产环节的产品质量,严重的还会发生生产安全事故。流量计测量的是否准确与流量计的测量方式和被测介质的特点有很大的关系。西安分公司沥青生产装置中的电脱盐一级注水流量计FIC1101测量范围为0~5T/h。使用介质为生产循环水,水的温度在60~80℃,硬度8~13,属于硬水。由于生产循环水,水质差,硬度大,在生产过程中易结垢。FIC1101在采用靶式流量计时,经常出现测量值不准确和不变化的问题,需要经常维修,清理靶片和靶杆上的水垢。后来对FIC1101改变了测量方式,在采用涡街流量计时,经常出现测量值波动大和回零问题,需要每周维修多次。根据FIC1101在生产中出现的问题,结合硬水特点和流量计的测量方式和取压方式进行一一分析和讨论。

1 靶式流量计

1.1 现象

在生产测量过程中,FIC1101采用了靶式流量计。工艺反映其测量值不准确,出现偏高或偏低以及不动弹的现象。对FIC1101的电路模块、FIV1101的开度和泵的出口压力进行检查,均属正常。拆卸FIC1101,发现靶片和反馈杆上,结有一层水垢,并且反馈杆的弹性较差。这些水垢对靶式流量计有那些影响呢?首先看其测量原理和结构。

1.2 测量原理和结构

当介质在测量管道中流动时,因其自身的动能通过阻流元件(靶片和杠杆3)时而产生的压差,并对阻流元件有一作用力F1,如图1所示,其作用力的大小与介质流速的平方成正比,其数学公式表达如下:

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式中:F1为阻流元件所受的作用力(Kg);Cd为物体阻力系数;A为阻流元件的轴向投影面积(mm2);ρ为工况下介质密度(Kg/m3);V为介质在测量管中的平均流速(m/s)。

阻流件(靶片)接受的作用力F1作用在杠杆3(反馈杆)上,杠杆3在F1的作用下,以轴封膜片为支点(轴封膜片一方面作为杠杆的支点,另一方面起密封作用)将力F1传给副杆1,形成力F2。副杆1的另一端与电容力传感器相连,电容力传感器把副杆1传递的力F2转换成毫伏电压信号输出:

U=KF(2)

式中:U为电容力传感器输出的电压(mV);K为比例常数;F为阻流元件(靶片)所受的作用力(Kg)。

由此,电压信号经前置放大、A/D转换、微处理器、D/A转换器等电路,输出4~20mA开方电流模拟信号及HART数字信号,即可得到相应的瞬时流量和累积总量。

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图1 结构传动示意图

1.3 分析故障产生的原因

1)当水垢结在靶片上,使靶片面积A增加,由公式(1)可知,作用在靶片上的冲量也随之增加。在杠杆1和杠杆3的传递下,作用在电容力传感器上的力F2增加,由公式(2)可知,电容力传感器输出的电压信号增加,造成测量值比真实值偏高。

2)当水垢结在杠杆3上,使杠杆3的直径增加,造成杠杆3与轴封膜片之间产生应力F3。F3经过杠杆1传递给电容力传感器上,因此,F2=F1+F3。随着F3的方向变化,造成F2增大或减小,使电容力传感器输出的电压信号增大或减小,导致测量值比真实值偏高或偏低。

3)随着水垢结在杠杆3上的厚度达到一定程度后,使杠杆3与轴封膜片之间包死,杠杆3失去了弹性,轴封膜片失去了支点作用,F1的大小已不能通过杠杆1和3传递给电容力传感器,而F2的大小保持不变,因此,电容力传感器输出的电压信号不变,造成测量值不动弹的假现象。

2 涡街流量计

2.1 现象

FIC1101在采用靶式流量计测量硬水流量的过程中,因硬水结垢影响了力的传递,导致测量不准确,所以需要改变流量计的测量方式,选择了测量流体频率的流量计——涡街流量计。FIC1101采用了涡街式流量计,在投入使用的一个月内,其运行稳定,反映灵敏,测量准确。随后,FIC1101出现测量指示值不准确,闪动频率大,并且跳动的指示植越来越小,直至为零。检查电路模块、FIV1101的开度和泵的出口压力,均属正常。推测FIC1101的传感器出现了问题,拆卸FIC1101,发现滞流元件上结有一层水垢,滞流元件与底座之间包死。
[1] [2]

关键字:流量计  硬水流量测量  靶式流量计  涡街流量计  弯管流量计

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2013/1105/article_8106.html
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