0引言
目前工業(yè)生產(chǎn)過程中應(yīng)用廣泛的流量測量裝置之一是標(biāo)準(zhǔn)孔板作為節(jié)流件的流量測量器具,標(biāo)準(zhǔn)孔板節(jié)流裝置是標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件可不需標(biāo)定直接依照國家標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn),它具有結(jié)構(gòu)簡單耐高溫、使用壽命長穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn),但標(biāo)準(zhǔn)孔板節(jié)流裝置不足之處是流量測量范圍小、安裝復(fù)雜以及堵、漏凍等問題。
一體化孔板智能流量計(jì)是將標(biāo)準(zhǔn)孔板與多參數(shù)差壓變送器(差壓變送器及壓力變送器)配套組成的高量程比差壓流量裝置,差壓變送器直接輸出流量模擬信號(4~20mA),并在模擬信號輸出上疊加數(shù)字通訊信號(HART協(xié)議)，構(gòu)成一體化的流量檢測系統(tǒng),可測量氣體、蒸汽、液體及天然氣的流量,廣泛應(yīng)用于工業(yè)過程測量和控制。
1一體化孔板智能流量計(jì)的工作原理和特點(diǎn)
1.1一體化孔板智能流l計(jì)的結(jié)構(gòu)和工作原理
一體化孔板智能流量計(jì)由整體孔板(孔板與取壓孔整體加工)、根部閥、導(dǎo)壓管、三閥組、智能差壓變送器及溫/壓傳感器等主要部分組成。
充滿流體的管道內(nèi)安裝標(biāo)準(zhǔn)孔板節(jié)流裝置,流體通過標(biāo)準(zhǔn)孔板節(jié)流元件時，流束將在節(jié)流元件處形成局部收縮,使流速增大,靜壓力降低,于是在孔板節(jié)流元件前后產(chǎn)生壓力差,根據(jù)流動連續(xù)性原理和伯努利方程可推導(dǎo)出流量與差壓之間的關(guān)系為:
式中:qm為質(zhì)量流量;C為流出系數(shù);d為工作條件下孔板開孔直徑;D為工作條件下上游管道內(nèi)徑;β為直徑比d/D;p為流體密度;ε為壓縮系數(shù);△p為差壓。
節(jié)流元件前后產(chǎn)生的差壓通過導(dǎo)壓管傳遞給差壓變送器,智能差壓變送器將差壓信號及流體溫壓信號進(jìn)行自動補(bǔ)償后輸出4~20mA模擬信號或脈沖信號,實(shí)現(xiàn)對流體的質(zhì)量測量。
1.2-體化孔板智能流量計(jì)的特點(diǎn)
一體化孔板智能流量計(jì)的節(jié)流件采用鍛制不銹鋼--體加工，確保了節(jié)流件的強(qiáng)度,并使可能的泄漏點(diǎn)為最少;當(dāng)臟污或易結(jié)晶介質(zhì)堵塞取壓孔時,30°~45°取壓閥便于清理取壓孔,也便于系統(tǒng)的在線維護(hù);采用HART協(xié)議作為信號傳輸,充分發(fā)揮了智能變送器的優(yōu)良性能,使量程得到實(shí)質(zhì)性的擴(kuò)展;節(jié)流裝置和差壓變送器甚至壓力、溫度變送器做成一體,節(jié)約安裝、維護(hù)工作量及費(fèi)用,一體化孔板智能流量計(jì)的應(yīng)用見圖1。智能流量積算儀接收流量變送器的輸出信號并累積流量,通過RS485與計(jì)算機(jī)聯(lián)接,構(gòu)成流量計(jì)量系統(tǒng);流量計(jì)輸出也可以送到DCS,構(gòu)成流量檢測或控制系統(tǒng)。
2一體化孔板智能流計(jì)的安裝
一體化孔板智能流量計(jì)安裝前要對現(xiàn)場管道連接前后直管段進(jìn)行吹掃、清潔,并保證各部件的清潔、無損傷。如果先安裝流量計(jì),后對管線進(jìn)行吹掃、清潔,因臟污雜質(zhì)等因素容易使流量計(jì)產(chǎn)生故障甚至損壞。流量計(jì)不要安裝在設(shè)有兩位式開關(guān)閥的管路中,因閥的開與關(guān)所產(chǎn)生的沖擊力,有時會損壞流量計(jì)測量管段內(nèi)的密封墊片,密封墊片夾緊后不得凸人管道內(nèi)，否則會使流速紊亂,影響測量精度。在安裝流量計(jì)的管道中，不要產(chǎn)生過大水錘沖擊力,以免造成流量計(jì)的損壞。
孔板可根據(jù)需要水平、垂直安裝,在圓周方向可360°任意位置安裝,流量計(jì)可以安裝在水平或垂直管道上,安裝時必須注意流體流向與流量計(jì)箭頭標(biāo)示方向一致。安裝時還應(yīng)注意取壓口的位置。安裝在垂直管道上時,取壓口的位置可在取壓裝置的平面上任意選擇。安裝在水平管道上時,如被測流體為液體和水蒸汽時,變送器安裝在管道下方;如被測流體為氣體時,變送器安裝在管道上方,變送器與管道垂直度偏差須小于3°。
使用一體化孔板智能流量計(jì)測量流量時,流體必須充滿并連續(xù)地流經(jīng)測量段管道,流體應(yīng)是均勻的、單相的或可以認(rèn)為是單相的,流體流經(jīng)孔板時，不發(fā)生相變,流體流經(jīng)孔板以前,其流速必須與管道軸線平行,不得有旋轉(zhuǎn)流或脈動流。
3-體化孔板智能流計(jì)的使用及維護(hù)
3.1一體化孔板智能流計(jì)的使用
一體化孔板智能流量計(jì)在現(xiàn)場安裝，配線完成后應(yīng)確保閥組所有閥門均已關(guān)閉。使用時,首先打開管道閥門,再打開三或五閥組上平衡閥;然后打開三或五閥組上的高壓截止閥,讓高壓介質(zhì)引入高壓部,關(guān)閉高壓截止閥;打開三或五閥組上的低.壓截止閥,讓低壓介質(zhì)引人低壓部,關(guān)閉低壓截止閥;打開高壓截止閥,確認(rèn)其它部件無泄漏;對變送器高低壓側(cè)排液、排氣;對變送器調(diào)零;最后關(guān)閉平衡閥,再打開低壓截止閥,使三或五閥組處于工作狀態(tài)。如操作次序不正確，則可能使差壓變送器單向受壓而影響其使用壽命。
打開一體化孔板智能流量計(jì)電源,此時若管道內(nèi)沒有流量,則指示流量應(yīng)為0;若管道內(nèi)有流體流過時,如測量系統(tǒng)正常,則將正確地指示流量。否則,系統(tǒng)可能不正常,設(shè)備應(yīng)逐項(xiàng)檢查。
3.2一體化孔板智能流計(jì)節(jié)流裝置的維護(hù)
一體化孔板智能流量計(jì)在使用過程中,隨著使用時間的增加,無論節(jié)流裝置本身或管道內(nèi)壁都可能因與流體長期接觸而改變初始狀況，應(yīng)對節(jié)流裝置定期進(jìn)行清洗檢查和更換,使節(jié)流裝置處于原設(shè)計(jì)的工作狀態(tài),保證測量的正確率。維護(hù)工作一般有以下幾項(xiàng):
1)清洗孔板,并清除各表面上的沉積物,嚴(yán)禁用金屬器具清除孔板上的沉積物，清洗取壓法蘭(或環(huán)室)及各部件上的污物，清洗疏通導(dǎo)壓管。
2)檢查孔板是否因流體沖刷、腐蝕等造成變形、損壞,以確定是否應(yīng)更換以保證測量的精度。
3)節(jié)流裝置的工作比較可靠,常見的故障是取壓口堵塞,引壓管堵塞或泄漏，可以經(jīng)常清洗或吹洗引壓管、取壓口,緊固各密封連接處。測量高溫介質(zhì)時應(yīng)加冷凝器或隔離器,防止高溫介質(zhì)進(jìn)人差壓變送器的測壓容器。當(dāng)環(huán)境溫度低于0C時,應(yīng)將取壓管包扎保溫層或敷設(shè)伴熱管。
4結(jié)束語
采用標(biāo)準(zhǔn)孔板測量流量是一種傳統(tǒng)測量方式,存在安裝較復(fù)雜、量程比窄、實(shí)際運(yùn)行工況偏離設(shè)計(jì)工況會產(chǎn)生較大誤差等問題,因而限制了其應(yīng)用范圍。一體化孔板智能流量計(jì)與孔板流量計(jì)是不相同的,它把標(biāo)準(zhǔn)的孔板與多參數(shù)的差壓變送器連接在一起了,能夠進(jìn)行氣體、液體以及天然氣的測量,流量測量范圍可達(dá)15:1或更寬,精度可達(dá)1.0級。一體標(biāo)準(zhǔn)化孔板智能流量計(jì)保留了節(jié)流式流量計(jì)介質(zhì)適應(yīng)性好、無運(yùn)動部件、不需實(shí)流標(biāo)定等優(yōu)點(diǎn),同時流量計(jì)結(jié)構(gòu)更為合理，便于安裝,大大減少了維護(hù)量,可測量氣體、蒸汽、液體及天然氣的流量,廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、電力、供熱、供水、污水處理等領(lǐng)域過程控制和測量。
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