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流量計培訓課件2024/3/28流量計培訓課件[1]前言本課件是針對一般初學者所制作,能夠進一步了解流量計,首先對流量計做了個一概述,講述了流量計的特點,工作原理以及分類,與一些我們常見的流量計的故障處理方法和常見故障處理。流量計培訓課件[1]流量計作業(yè)區(qū)常見的流量計流量計的分類按結構原理分按測量原理分容積式流量計葉輪式流量計差壓式流量計電磁流量計質量流量計流體振蕩流量計沖量式流量計物理原理力學原理熱學原理光學原理差壓式流量計差壓原理標準孔板常見故障結構工作原理標準孔板渦輪流量計、渦街流量計、電磁流量計、橢圓齒輪流量計、質量流量計、轉子流量計工作原理流量計結構安裝注意事項常見故障故障原因處理方法故障原因處理方法流量計培訓課件[1]
目錄一、流量計的分類二、差壓流量計三、渦輪流量計四、渦街流量計五、電磁流量計六、橢圓齒輪流量計七、科里奧利質量流量計八、轉子流量計流量計培訓課件[1]流量計分類測量流體流量的儀表統(tǒng)稱為流量計或流量表.流量計是工業(yè)測量中重要的儀表之一.隨著工業(yè)生產的發(fā)展,對流量測量的準確度和范圍的要求越來越高,流量測量技術日新月異.為了適應各種用途,各種類型的流量計相繼問世。目前已投入使用的流量計已超過100種。從不同的角度出發(fā),流量計有不同的分類方法。常用的分類方法有兩種,一是按流量計采用的測量原理進行歸納分類:二是按流量計的結構原理進行分類。一、按測量原理分類(1)力學原理:屬于此類原理的儀表有利用伯努利定理的差壓式、轉子式;利用動量定理的沖量式、可動管式;利用牛頓第二定律的直接質量式;利用流體動量原理的靶式;利用角動量定理的渦輪式;利用流體振蕩原理的旋渦式、渦街式;利用總靜壓力差的皮托管式以及容積式和堰、槽式等等。
流量計培訓課件[1]2)電學原理:用于此類原理的儀表有電磁式、差動電容式、電感式、應變電阻式等。(3)聲學原理:利用聲學原理進行流量測量的有超聲波式.聲學式(沖擊波式)等。(4)熱學原理:利用熱學原理測量流量的有熱量式、直接量熱式、間接量熱式等。(5)光學原理:激光式、光電式等是屬于此類原理的儀表。(6)原于物理原理:核磁共振式、核幅射式等是屬于此類原理的儀表.(7)其它原理:有標記原理(示蹤原理、核磁共振原理)、相關原理等。流量計培訓課件[1]二、按流量計結構原理分類按當前流量計產品的實際情況,根據(jù)流量計的結構原理,大致上可歸納為以下幾種類型:1.容積式流量計容積式流量計相當于一個標準容積的容器,它接連不斷地對流動介質進行度量。流量越大,度量的次數(shù)越多,輸出的頻率越高。容積式流量計的原理比較簡單,適于測量高粘度、低雷諾數(shù)的流體。根據(jù)回轉體形狀不同,目前生產的產品分:適于測量液體流量的橢圓齒輪流量計、腰輪流量計(羅茨流量計)、旋轉活塞和刮板式流量計;適于測量氣體流量的伺服式容積流量計、皮膜式和轉簡流量計等.流量計培訓課件[1]2.葉輪式流量計葉輪式流量計的工作原理是將葉輪置于被測流體中,受流體流動的沖擊而旋轉,以葉輪旋轉的快慢來反映流量的大小。典型的葉輪式流量計是水表和渦輪流量計,其結構可以是機械傳動輸出式或電脈沖輸出式。一般機械式傳動輸出的水表準確度較低,誤差約±2%,但結構簡單,造價低,國內已批量生產,并標準化、通用化和系列化。電脈沖信號輸出的渦輪流量計的準確度較高,一般誤差為±0.2%一0.5%。3.差壓式流量計(變壓降式流量計)差壓式流量計由一次裝置和二次裝置組成.一次裝置稱流量測量元件,它安裝在被測流體的管道中,產生與流量(流速)成比例的壓力差,供二次裝置進行流量顯示。二次裝置稱顯示儀表。它接收測量元件產生的差壓信號,并將其轉換為相應的流量進行顯示.差壓流量計的一次裝置常為節(jié)流裝置或動壓測定裝置(皮托管、均速管等)。二次裝置為各種機械式、電子式、組合式差壓計配以流量顯示儀表.差壓計的差壓敏感元件多為彈性元件。由于差壓和流量呈平方根關系,故流量顯示儀表都配有開平方裝置,以使流量刻度線性化。多數(shù)儀表還設有流量積算裝置,以顯示累積流量,以便經濟核算。這種利用差壓測量流量的方法歷史悠久,比較成熟,世界各國一般都用在比較重要的場合,約占各種流量測量方式的70%。發(fā)電廠主蒸汽、給水、凝結水等的流量測量都采用這種表計。流量計培訓課件[1]4.變面積式流量計(等壓降式流量計)放在上大下小的錐形流道中的浮子受到自下而上流動的流體的作用力而移動。當此作用力與浮子的“顯示重量”(浮子本身的重量減去它所受流體的浮力)相平衡時,俘子即靜止。浮子靜止的高度可作為流量大小的量度。由于流量計的通流截面積隨浮子高度不同而異,而浮子穩(wěn)定不動時上下部分的壓力差相等,因此該型流量計稱變面積式流量計或等壓降式流量計。該式流量計的典型儀表是轉子(浮子)流量計。5.動量式流量計利用測量流體的動量來反映流量大小的流量計稱動量式流量計.由于流動流體的動量P與流體的密度及流速v的平方成正比,即pv2,當通流截面確定時,v與容積流量Q成正比,故pQ2。設比例系數(shù)為A,則Q=A因此,測得P,即可反映流量Q.這種型式的流量計,大多利用檢測元件把動量轉換為壓力、位移或力等,然后測量流量。這種流量計的典型儀表是靶式和轉動翼板式流量計。流量計培訓課件[1]6.沖量式流量計利用沖量定理測量流量的流量計稱沖量式流量計,多用于測量顆粒狀固體介質的流量,還用來測泥漿、結晶型液體和研磨料等的流量。流量測量范圍從每小時幾公斤到近萬噸。典型的儀表是水平分力式沖量流量計,其測量原理是當被測介質從一定高度h自由下落到有傾斜角的檢測板上產生一個沖力,沖力的水平分力馬質量流量成正比,故測量這個水平分力即可反映質量流量的大小。按信號(九)的檢測方式,該型流量計分位移檢測型和直接測力型。7.電磁流量計電磁流量計是應用導電體在磁場中運動產生感應電動勢,而感應電動勢又和流量大小成正比,通過測電動勢來反映管道流量的原理而制成的。其測量精度和靈敏度都較高。工業(yè)上多用以測量水、礦漿等介質的流量。可測最大管徑達2m,而且壓損極小。但導電率低的介質,如氣體、蒸汽等則不能應用。電磁流量計造價較高,且信號易受外磁場干擾,影響了在工業(yè)管流測量中的廣泛應用。為此,產品在不斷改進更新,向微機化發(fā)展.流量計培訓課件[1]8.超聲波流量計超聲波流量計是基于超聲波在流動介質中傳播的速度等于被測介質的平均流速和聲波本身速度的幾何和的原理而設計的。它也是由測流速來反映流量大小的。超聲波流量計雖然在70年代才出現(xiàn),但由于它可以制成非接觸型式,并可與超聲波水位計聯(lián)動進行開口流量測量,對流體又不產生擾動和阻力,所以很受歡迎,是一種很有發(fā)展前途的流量計。利用多普勒效應制造的超聲多普勒流量計近年來得到廣泛的關注,被認為是非接觸測量雙相流的理想儀表。9.流體振蕩式流量計流體振蕩式流量計是利用流體在特定流道條件下流動時將產生振蕩,且振蕩的頻率與流速成比例這一原理設計的.當通流截面一定時,流速與導容積流量成正比。因此,測量振蕩頻率即可測得流量.這種流量計是70年代開發(fā)和發(fā)展起來的.由于它兼有無轉動部件和脈沖數(shù)字輸出的優(yōu)點,很有發(fā)展前途。目前典型的產品有渦街流量計、旋進旋渦流量計。流量計培訓課件[1]10.質量流量計由于流體的容積受溫度、壓力等參數(shù)的影響,用容積流量表示流量大小時需給出介質的參數(shù)。在介質參數(shù)不斷變化的情況下,往往難以達到這一要求,而造成儀表顯示值失真。因此,質量流量計就得到廣泛的應用和重視。質量流量計分直接式和間接式兩種。直接式質量流量計利用與質量流量直接有關的原理進行測量,目前常用的有量熱式、角動量式、振動陀螺式、馬格努斯效應式和科里奧利力式等質量流量計。間接式質量流量計是用密度計與容積流量直接相乘求得質量流量的。在現(xiàn)代工業(yè)生產中,流動工質的溫度、壓力等運行參數(shù)不斷提高,在高溫高壓的情況下,由于材質和結構等方面的原因,直接式質量流量計的應用遇到困難,而間接式質量流量計由于密度計受濕度和壓力適用范圍的限制,往往也不好實際應用。因此,在工業(yè)生產中廣泛采用的是溫度壓力補償式質量流量計??砂阉醋饕环N間接式質量流量計,不是配用密度計,而是利用溫度、壓力與密度間的關系,用溫度、壓力信號經函數(shù)運算為密度信號,與容積流量相乘而得到質量流量.目前溫度、壓力補償式質量流量計雖已實用化,但當被測介質參數(shù)變化范圍很大或很迅速時,正確地補償將很困難或不可能,因此進一步研究在實際生產中適用的質量流量計和密度計還是一個課題。流量計培訓課件[1]2.1差壓流量計2.1.1差壓式流量計的結構原理充滿管道的流體,當它流經管道內的節(jié)流件時,如圖所示,流速將在節(jié)流件處形成局部收縮,因而流速增加,靜壓力降低,于是在節(jié)流件前后便產生了壓差。流體流量愈大,產生的壓差愈大,這樣可依據(jù)壓差來衡量流量的大小。這種測量方法是以流動連續(xù)性方程(質量守恒定律)和伯努利方程(能量守恒定律)為基礎的。壓差的大小不僅與流量還與其他許多因素有關,例如當節(jié)流裝置形式或管道內流體的物理性質(密度、粘度)不同時,在同樣大小的流量下產生的壓差也是不同的。流量計培訓課件[1]流量計培訓課件[1]2.1.2楔形孔板楔形孔板的結構如圖所示。其檢測件為V形,設計合適時節(jié)流件上下游無滯流區(qū),不會使管道堵塞,取壓方式未標準化。1-高壓取壓口;2-低壓取壓口;3-測量管;4-楔形孔板;5-法蘭
流量計培訓課件[1]2.1.3標準孔板又稱同心直角邊緣孔板,其軸向截面如圖4.2所示??装迨且粔K加工成圓形同心的具有銳利直角邊緣的薄板。孔板開孔的上游側邊緣應是銳利的直角。標準孔板有三種取壓方式:角接、法蘭及D-D/2取壓;如圖4.3所示。為從兩個方向的任一個方向測量流量,可采用對稱孔板,節(jié)流孔的兩個邊緣均符合直角邊緣孔板上游邊緣的特性,且孔板全部厚度不超過節(jié)流孔的厚度。
流量計培訓課件[1]2.1.4差壓式流量計常見故障、原因及排除方法。
1、指示零或移動很小。其原因為:(1)平衡閥未全部關閉或泄漏;(2)節(jié)流裝置根部高低壓閥未打開;(3)節(jié)流裝置至差壓計間閥門、管路堵塞;(4)蒸氣導壓管未完全冷凝;(5)節(jié)流裝置和工藝管道間襯墊不嚴密;(6)差壓計內部故障。
其對應處理方法為:(1)關閉平衡閥,修理或換新;(2)打開;(3)沖洗管路,修復或換閥;(4)待完全冷凝后開表;(5)擰緊螺栓或換墊;(6)檢查、修復。
2、指示在零下。其原因為:(1)高低壓管路反接;(2)信號線路反接;(3)高壓側管路嚴重泄漏或破裂。
其對應處理方法為:(1)檢查并正確連接好;(2)檢查并正確連接好;(3)換件或換管道。
3、指示偏低。其原因為:(1)高壓側管路不嚴密;(2)平衡閥不嚴或未關緊;(3)高壓側管路中空氣未排凈;(4)差壓計或二次儀表零位失調或變位;(5)節(jié)流裝置和差壓計不配套,不符合設計規(guī)定。
其對應處理方法為:(1)檢查、排除泄漏;(2)檢查、關閉或修理;(3)排凈空氣;(4檢查、調整;(5)按設計規(guī)定更換配套的差壓計。流量計培訓課件[1]
4、指示偏高。其原因為:(1)低壓側管路不嚴密;(2)低壓側管路積存空氣;(3)蒸氣等的壓力低于設計值;(4)差壓計零位漂移;(5)節(jié)流裝置和差壓計不配套,不符合設計規(guī)定。
其對應處理方法為:(1)檢查、排除泄漏;(2)排凈空氣;(3)按實際密度補正;(4)檢查、調整;(5)按規(guī)定更換配套差壓計。
5、指示超出上限。其原因為:(1)實際流量超過設計值;(2)低壓側管路嚴重泄漏;(3)信號線路有斷線。
其對應處理方法為:(1)換用合適范圍的差壓計;(2)排除泄漏;(3)檢查、修復。
流量計培訓課件[1]6、流量變化時指示變化遲鈍。其原因為:(1)連接管路及閥門有堵塞;(2)差壓計內部有故障。
其對應處理方法為:(1)沖洗管路、疏通閥門;(2)檢查排除。
7、指示波動大。其原因為:(1)流量參數(shù)本身波動太大;(2)測壓元件對參數(shù)波動較敏感。
其對應處理方法為:(1)高低壓閥適當關??;(2)適當調整阻尼作用。
8、指示不動。其原因為:(1)防凍設施失效,差壓計及導壓管內液壓凍??;(2)高低壓閥未打開。
其對應處理方法為:(1)加強防凍設施的效果;(2)打開高低壓閥。流量計培訓課件[1]3.1渦輪流量計渦輪流量計是一種速度式流量儀表,由于具有測量精度高、反應速度快、測量范圍廣、價格低廉、安裝方便等優(yōu)點,被廣泛應用于化工生產中。3.1.1渦輪流量計的工作原理
渦輪流量計由渦輪、軸承、前置放大器、顯示儀表組成。
被測流體沖擊渦輪流量計渦輪葉片并使之轉,渦輪的轉速隨流量的成正比變化,再經磁電轉換裝置把渦輪的轉速轉換為相應頻率的電脈沖,經前置放大器放大后,送入渦輪流量計流量積算儀進行計數(shù)和顯示,根據(jù)單位時間內的脈沖和累計脈沖數(shù)即可求出瞬時流量和累積流量。流量計培訓課件[1]3.1.2渦輪流量計的安裝及使用
1、渦輪流量計的電源線最好采用蔽線電纜,并進行良好接地。電源為直流24V,650Ω阻抗。
2、渦輪流量計應水平安裝,避免垂直安裝,并保證其前后有適應的直管段,一般前10D,后5D。
3、保證流體的流動方向與渦輪流量計外殼的箭頭方向一致,不得裝反。
4、被測介質對渦輪不能有腐蝕,特別是軸承處,否則應采取措施。
5、渦輪流量計磁感應部分不能碰撞。
6、安裝渦輪流量計前,管道要清掃。被測介質不潔凈時,要加過濾器。否則導致渦輪、軸承被卡住。
7、投運前先進行儀表系數(shù)的設定。仔細檢查,確定儀表接線無誤,接地良好,方可送電。
8、安裝渦輪流量計時,前后管道法蘭要水平,否則管道應力對流量計影響很大。流量計培訓課件[1]3.1.3渦輪流量計常見故障處理3.1.3.1液體正常流動無顯示,累積量數(shù)不增加1)供電電路或信號電路斷路或接觸不良;故障排除方法:用萬用表檢查,排除故障點2)顯示儀的印刷線路板,接插件故障或接觸不良故障;排除方法:更換印刷線路板3)前置放大器故障;故障排除方法:用鐵條在檢測頭下快速移動,無信號輸出,則應檢查線圈有無斷線和焊點脫焊4)供給前置放大器的電壓太低;故障排除方法:發(fā)將電源電壓提高至規(guī)定要求5)葉輪卡住不轉;故障排除方法:去除異物,并清洗或更換損壞零件,更換零件后應重新標定流量計培訓課件[1]3.1.3.2流量顯示逐漸減小1)過濾器堵塞,壓損逐漸增大,使流量減?。还收吓懦椒ǎ呵宄^濾器內雜物2)管道上閥芯松動,閥門開度自動減少;故障排除方法:修理或更換閥門3)葉輪受雜物阻礙或軸承間隙內進入異物,阻力增大使轉速減慢故障;排除方法:清洗流量計,必要時重新標定流量計培訓課件[1]3.1.3.3流量為零時,流量顯示不為零,顯示值不穩(wěn)1)傳輸線屏蔽接地不良,外界電磁場的干擾;故障排除方法:檢查接地,排除干擾2)管道振動,引起葉輪抖動;故障排除方法:加固管線或在流量計前后加裝支架3)截止閥泄漏;故障排除方法:檢修或更換閥門4)顯示儀內部線路板之間或電子元件變質損壞,產生干擾;故障排除方法:采取“短路法"或逐一檢查,找出故障點流量計培訓課件[1]3.1.3.4顯示流量與實際流量不符1)葉輪被腐蝕,葉片變形;故障排除方法:修理葉輪或更換后重新標定2)雜物阻礙葉輪旋轉;故障排除方法清除雜物3)檢測線圈輸出信號失常;故障排除方法檢查線圈絕緣電阻和導通電阻4)旁通閥泄漏;故障排除方法關嚴旁通閥,必要時更換5)流量計上游流速分布發(fā)生畸變或出現(xiàn)脈動流;故障排除方法找出產生畸變或脈動流的原因,采取措施予以消除6)顯示儀表故障;故障排除方法修復顯示儀表7)顯示儀表接線不正確;故障排除方法更正接線8)顯示儀表設定錯誤;故障排除方法更正設定9)實際流量超出規(guī)定的流量范圍;故障排除方法更換合適口徑的流量計流量計培訓課件[1]4.1渦街流量計4.1.1工作原理與結構
4.1.1.1工作原理
在流體中設置旋渦發(fā)生體(阻流體),從旋渦發(fā)生體兩側交替地產生有規(guī)則的旋渦,這種旋渦稱為卡曼渦街,如圖1所示。旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對稱地排列。設旋渦的發(fā)生頻率為f,被測介質來流的平均速度為U,旋渦發(fā)生體迎面寬度為d,表體通徑為D,根據(jù)卡曼渦街原理,有如下關系式
f=SrU1/d=SrU/md
(1)
式中U1--旋渦發(fā)生體兩側平均流速,m/s;
Sr--斯特勞哈爾數(shù);
m--旋渦發(fā)生體兩側弓形面積與管道橫截面面積之比
流量計培訓課件[1]4.1.1.2
結構
渦街流量計由傳感器和轉換器兩部分組成。傳感器包括旋渦發(fā)生體(阻流體)、檢測元件、儀表表體等;轉換器包括前置放大器、濾波整形電路、D/A轉換電路、輸出接口電路、端子、支架和防護罩等。近年來智能式流量計還把微處理器、顯示通訊及其他功能模塊亦裝在轉換器內。
流量計培訓課件[1]渦街流量計圖:轉換器原理框圖:流量計培訓課件[1]1.安裝注意事項
VSF屬于對管道流速分布畸變、旋轉流和流動脈動等敏感的流量計,因此,對現(xiàn)場管道安裝條件應充分重視,遵照生產廠使用說明書的要求執(zhí)行。
VSF可安裝在室內或室外。如果安裝在地井里,有水淹的可能,要選用涎水型傳感器。傳感器在管道上可以水平、垂直或傾斜安裝,但測量液體和氣體時為防止氣泡和液滴的干擾,安裝位置要注意,如圖16所示。圖16混相流體的安裝
(a)測量含液體的氣體流量儀表安裝;
(b)測量含氣液體流量儀表安裝
流量計培訓課件[1]VSF必須保證上、下游直管段有必要的長度,如圖17所示。在各種資料中數(shù)據(jù)有差異,其原因可能是,旋渦發(fā)生體尚未標準化,形狀尺寸的差異有多少影響尚待驗證;對各類阻流件必要的直管段長度試驗研究尚不夠,即還不成熟,對比節(jié)流式差壓流量計,這方面工作還處于初始階段。
圖17渦街流量計對上、下游直管段長度的要求
(a)一個90o彎頭;(b)同心擴管;(c)同心收縮全開閥門;(d)不同平面兩個90o彎頭;
(e)調節(jié)閥半開閥門;(f)同一平面兩個90o彎頭流量計培訓課件[1]傳感器與管道的連接如圖18所示。在與管道連接時要注意以下問題。
1)上、下游配管內徑D與傳感器內徑D`相同,其差異滿足下述條件:0.95D≤D`≤1.1D。
2)配管應與傳感器同心,同軸度應小于0.05D`。
3)密封墊不能凸入管道內,其內徑可比傳感器內徑大1~2mm。
4)如需斷流檢查與清洗傳感器,應設置旁通管道如圖19所示。
流量計培訓課件[1]5)減小振動對VSF的影響應該作為VSF現(xiàn)場安裝的一個突出問題來關注。首先在選擇傳感器安裝場所時盡量注意避開振動源。其次采用彈性軟管連接在小口徑中可以考慮。第三,加裝管道支撐物是有效的減振方法,一種管道支撐方法如圖20所示。
流量計培訓課件[1]4.1.2渦街流量計常見故障處理4.1.2.1通電后無流量時有輸出信號1)輸入屏蔽或接地不良,引入電磁干擾;處理方法:改善屏蔽與接地,排除電磁干擾2)儀表靠近強電設備或高頻脈沖干擾源;處理方法:遠離干擾源安裝,采取隔離措施加強電源濾波3)管道有較強振動;處理方法:采取減震措施,加強信號濾波降低放大器靈敏度4)轉換器靈敏度過高;處理方法:降低靈敏度,提高觸發(fā)電平
流量計培訓課件[1]4.1.2.2通電通流后無輸出信號1)電源出故障;故障排除方法:檢查電源與接地2)輸入信號線斷線故障排除方法:檢查信號線與接線端子3)放大器某級有故障故障排除方法:檢測工作點,檢查元器件4)檢測元件損壞故障排除方法:檢查傳感元件及引線,檢查閥門,增大流量或縮小管徑6)管道堵塞或傳感器被卡死故障排除方法:檢查清理管道,清洗傳感器
流量計培訓課件[1]4.1.2.3輸出信號不規(guī)則不穩(wěn)定1)有較強電干擾信號;處理方法:加強屏蔽和接地2)傳感器被沾污或受潮,靈敏度降低;處理方法:清洗或更換傳感器,提高放大器增益3)傳感器靈敏度過高;處理方法:降低增益,提高觸發(fā)電平4)傳感器受損或引線接觸不良;處理方法:檢查傳感器及引線5)出現(xiàn)兩相流或脈動流;處理方法:加強工藝流程管理,消除兩相流或脈動流現(xiàn)象6)管道震動的影響;處理方法:采取減震措施7)工藝流程不穩(wěn)定;處理方法:調整安裝位置8)傳感器安裝不同心或密封墊凸入管內;處理方法:檢查安裝情況,改正密封墊內徑9)上下游閥門擾動;處理方法:加長直管段或加裝流動調整器10)流體未充滿管道;處理方法:更換裝流量傳感器地點和方式11)發(fā)生體有纏繞物;處理方法:消除纏繞物12)存在氣穴現(xiàn)象;處理方法:降低流速,增加管內壓力流量計培訓課件[1]4.1.2.4測量誤差大1)直管段長度不足;處理方法:加長直管段或加裝流動調整器2)模擬轉換電路零漂或滿量程調整不對;處理方法:校正零點和量程刻度3)供電電壓變化過大;處理方法:檢查電源4)儀表超過檢定周期;處理方法:及時送檢5)傳感器與配管內徑差異較大;處理方法:檢查配管內徑,修正儀表系數(shù)6)安裝不同心或密封墊凸入管內;處理方法:調整安裝,修整密封墊7)傳感器沾污或損傷;處理方法:清洗更換傳感器8)有兩相流或脈動流;處理方法:排除兩相流或脈動流9)管道泄漏;處理方法:排除泄漏流量計培訓課件[1]4.1.2.5測量管泄漏1)管內壓力過高;處理方法:調整管壓,更改安裝位置2)公稱壓力選擇不對;處理方法:選用高一檔公稱壓力傳感器3)密封件損壞;處理方法:更換密封件4)傳感器被腐蝕;處理方法:采取防腐和保護措施
4.1.2.6傳感器發(fā)出異常嘯叫聲1)流速過高,引起強烈顫動;處理方法:調整流量或更換通徑大的儀表2)產生氣穴現(xiàn)象;處理方法:調整流量和增加液流壓力3)發(fā)生體松動;處理方法:緊固發(fā)生體流量計培訓課件[1]5.1電磁流量計5.1.1電磁流量計原理EMF的基本原理是法拉第電磁感應定律,即導體在磁場中切割磁力線運動時在其兩端產生感應電動勢。如圖1所示,導電性液體在垂直于磁場的非磁性測量管內流動,與流動方向垂直的方向上產生與流量成比例的感應電勢,電動勢的方向按“弗來明右手規(guī)則”,其值如下式
式中
式中E-----感應電動勢,即流量信號,V;
k-----系數(shù);
B-----磁感應強度,T;
D----測量管內徑,m;
---平均流速,m/s。設液體的體積流量為
,則
式中K為儀表常數(shù),K=4KB/πD。流量計培訓課件[1]5.1.2EMF由流量傳感器和轉換器兩大部分組成。傳感器典型結構示意如圖2,測量管上下裝有激磁線圈,通激磁電流后產生磁場穿過測量管,一對電極裝在測量管內壁與液體相接觸,引出感應電勢,送到轉換器。激磁電流則由轉換器提供。流量計培訓課件[1]5.1.3使用時應注意的一般事項
液體應具有測量所需的電導率,并要求電導率分布大體上均勻。因此流量傳感器安裝要避開容易產生電導率不均勻場所,例如其上游附近加入藥液,加液點最好設于傳感器下游。
使用時傳感器測量管必須充滿液體(非滿管型例外)。有混合時,其分布應大體均勻。
液體應與地同電位,必須接地。如工藝管道用塑料等絕緣材料時,輸送液體產生摩檫靜電等原因,造成液體與地間有電位差。流量計培訓課件[1]5.1.3.1流量傳感器安裝
(1)安裝場所
通常電磁流量傳感器外殼防護等極為IP65(GB4208規(guī)定的防塵防噴水級),對安裝場所有以下要求。
1)測量混合相流體時,選擇不會引起相分離的場所;測量雙組分液體時,避免裝在混合尚未均勻的下游;測量化學反應管道時,要裝在反應充分完成段的下游;
2)盡可能避免測量管內變成負壓;
3)選擇震動小的場所,特別對一體型儀表;
4)避免附近有大電機、大變壓器等,以免引起電磁場干擾;
5)易于實現(xiàn)傳感器單獨接地的場所;
6)盡可能避開周圍環(huán)境有高濃度腐蝕性氣體;
7)環(huán)境溫度在-25/-10~50/600℃范圍內,一體形結構溫度還受制于電子元器件,范圍要窄些;
8)環(huán)境相對濕度在10%~90%范圍內;
9)盡可能避免受陽光直照;
10)避免雨水浸淋,不會被水浸沒。
如果防護等級是IP67(防塵防浸水級)或IP68(防塵防潛水級),則無需上述8)、10)兩項要求。流量計培訓課件[1](2)直管段長度要求
為獲得正常測量精確度,電磁流量傳感器上游也要有一定長度直管段,但其長度與大部分其它流量儀表相比要求較低。90o彎頭、T形管、同心異徑管、全開閘閥后通常認為只要離電極中心線(不是傳感器進口端連接面)5倍直徑(5D)長度的直管段,不同開度的閥則需10D;下游直管段為(2~3)D或無要求;但要防止蝶閥閥片伸入到傳感器測量管內。流量計培訓課件[1](3)安裝位置和流動方向
傳感器安裝方向水平、垂直或傾斜均可,不受限制。但測量固液兩相流體最好垂直安裝,自下而上流動。這樣能避免水平安裝時襯里下半部局部磨損嚴重,低流速時固相沉淀等缺點。
水平安裝時要使電極軸線平行于地平線,不要處于垂直于地平線,因為處于地步的電極易被沉積物覆蓋,頂部電極易被液體中偶存氣泡擦過遮住電極表面,使輸出信號波動。圖5所示管系中,c、d為適宜位置;a、b、e為不宜位置,b處可能液體不充滿,a、e處易積聚氣體,且e處傳感器后管段短也有可能不充滿,排放口最好如f形狀所示。對于固液兩相流c處亦是不宜位置。流量計培訓課件[1](4)旁路管、便于清洗連接和預置入孔
為便于在工藝管道繼續(xù)流動和傳感器停止流動時檢查和調整零點,應裝旁路管。但大管徑管系因投資和位置空間限制,往往不易辦到。根據(jù)電極污染程度來校正測量值,或確定一個不影響測量值的污染程度判斷基準是困難的。除前文所述,采用非接觸電極或帶刮刀清除裝置電極的儀表,可解決一些問題外,有時還需要清除內壁附著物,則可按圖6所示,不卸下傳感器就地清除。
對于管徑大于1.5~1.6m的管系在EMF附近管道上,預置入孔,以便管系停止運行時清洗傳感器測量管內壁。流量計培訓課件[1](5)負壓管系的安裝
氟塑料襯里傳感器須謹慎地應用于負壓管系;正壓管系應防止產生負壓,例如液體溫度高于室溫的管系,關閉傳感器上下游截止閥停止運行后,流體冷卻收縮會形成負壓,應在傳感器附近裝負壓防止閥,如圖7所示。有制造廠規(guī)定PTFE和PFA塑料襯里應用于負壓管系的壓力可在200C、1000C、1300C時使用的絕對壓力必須分別大于27、40、50KPa.流量計培訓課件[1]5.1.4電磁流量計常見故障及處理方法5.1.4.1電磁流量計常見故障現(xiàn)象
1、無流量信號;2、輸出晃動;3、零點不穩(wěn);4、流量測量值與實際值不符;5、輸山信號超滿度值5類。
流量計培訓課件[1]5.1.4.2經常采用的檢查手段或方法及其檢查內容
1、通用常規(guī)儀器檢查。
2、替代法利用轉換器和傳感器間以及轉換器內務線路板部件間的互換性,以替代法判別故障所在位置。
3、信號蹤跡法用模擬信號器替代傳感器,在液體未流動條件下提供流量信號,以測試電磁流量轉換器。
檢查首先從顯示儀表工作是否正常開始,逆流量信號傳送的方向進行。用模擬信號器測試轉換器,以判斷故障發(fā)生在轉換器及其后位儀表還是在轉換器的上位傳感器發(fā)生的。若是轉換器故障,如有條件可方便地借用轉換器或轉換器內線路板作替代法調試;若是傳感器故障需要試調換時,則必須停止運行,關閉管道系統(tǒng),因涉及面廣,常不易辦到。特別是大口徑流量傳感器,試換工程量大,通常只有在作完其他各項檢查,最后才卸下管道檢查傳感器測量管內部狀況或調換。
流量計培訓課件[1]6.1橢圓齒輪流量計6.1.1橢圓齒輪流量計工作原理本流量計屬容積式流量計,主要部分是計量箱和裝在計量箱內的一對橢圓齒輪,它們與蓋板構成一密封的初月形空腔,作為量具。流量計進出口處的壓力差推動橢圓齒輪旋轉。流體經初月形空腔計量后而排出,所以橢圓齒輪每旋轉一周可輸出4倍初月形空腔的容積。因此,橢圓齒輪轉數(shù)與流體的流量成正比。
流量計培訓課件[1]6.1.2結構:流量計主要由本體、一對橢圓齒輪、磁性聯(lián)軸器、調整齒輪、計數(shù)器及發(fā)訊裝置組成(流量計內部結構參見附流量計整機解體圖和零部件名稱表)。
流量計的本體分單體和雙體兩種,單體即殼講量箱為一體:雙體即殼體和計量箱為兩體。
橢圓齒輪的轉數(shù),通過磁性聯(lián)軸器和一系列齒輪組成的減速機構,傳到表頭計數(shù)器。磁性聯(lián)軸器主要由主動磁鋼和從動磁鋼組成。采用磁性聯(lián)軸器可以提高流量計的工作壓力和工作溫度,操作安全,減輕維修工作。流量計培訓課件[1]6.1.3安裝要求:安裝流量計,應盡量選擇灰塵少、腐蝕性氣體少、無強烈振動、距熱源較遠的地方。安裝流量計外環(huán)境溫度不能高于60℃。
流量計必須水平安裝(指橢圓齒輪轉軸水平位置),即流量計的刻度盤垂直地面。流量計培訓課件[1]為了防止雜物進入流量計內,在安裝流量計前,管道必須清洗干凈。此外,在流量計前還應安裝過濾器。對雜物較多的場合,可采用串聯(lián)或并聯(lián)過濾器安裝。過濾器結構如右圖所示
流量計培訓課件[1]安裝時,要注意流量計殼體及過濾器殼體上的箭頭方向與液體流動方向必須一致。
為了便于檢修,應裝有旁路管線。流量計前后應裝閥門,當流量計安裝在垂直管路時,流量計應安裝在旁路管道中,以防止雜物落入流量計內。由于安裝位置的不同,為了便于讀數(shù),可將計數(shù)器(即表頭)連接螺釘拆下,將計數(shù)器旋轉90°或180°流量計培訓課件[1]6.1.4橢圓齒輪流量計常見故障及處理方法6.1.4.1橢圓齒輪不轉原因:1、管道中有雜物
2、過濾器損壞
3、由于流量過大,軸承磨損處理方法:1、清洗流量計及管道,過濾器
2、更換軸承流量計培訓課件[1]6.1.4.2橢圓齒輪轉動,指針不動或時走時停原因:1、轉動部分松動
2、磁聯(lián)軸器滑動
3、齒輪部件卡住處理方法:1、重新緊定緊固件
2、磁聯(lián)軸器是否靈活
3、排除齒輪部件的故障流量計培訓課件[1]6.1.4.3流量計負誤差大原因:1、旁路閥門滲漏
2、計量室內壁、軸承遭磨損或腐蝕
3、流量低于下限
4、磁聯(lián)軸滑動處理方法:1、檢查旁路閥門
2、更換軸承,檢查齒輪
3、增大流量
4、更換磁聯(lián)軸器或齒輪系統(tǒng)
5、檢驗介持作粘度修正流量計培訓課件[1]6.1.4.4流量計正誤差大原因:1、流量有大的脈動或含有氣體
2、檢驗介質粘度不符處理方法:1、減少流量脈動或增加氣體分離器
2、檢驗介質作粘度修正6.1.4.5二次表指示值多于一次表原因:1、指示值發(fā)訊葉片振動處理方法:1、適當調整阻尼片對葉片的壓力流量計培訓課件[1]6.1.4.6二次表指示值小于一次表指示值原因:1、發(fā)訊葉片處的緊定螺釘松了
2、發(fā)訊器掉步處理方法:1、緊固緊定螺釘
2、調整發(fā)訊葉片與發(fā)訊器間的間隙
3、用酒精清洗發(fā)訊器接口6.1.4.6二次表不指示原因:1、開路或短路
2、發(fā)訊器損壞處理方法:1、查線路
2、更換發(fā)訊器流量計培訓課件[1]7.1科里奧利質量流量計7.1.1科里奧利質量流量計工作原理如圖1所示,當質量為m的質點以速度υ在對p軸作角速度ω旋轉的管道內移動時,質點受到兩個分量的加速度及其力。
1)、法向加速度即向心力加速度αr,其量值等于ω2r,方向朝向P軸;
2)、切向加速度αt即科里奧利加速度,其量值等于2ωυ,方向與αr垂直。由于復合運動,在質點的αt方向上作用著科里奧利Fc=2ωυm,管道對質點作用著一個反向力-Fc=-2ωυm。
當密度為ρ的流體在旋轉管道中以恒定速度υ流動時,任何一段長度Δx的管道都將受到一個ΔFc的切向科里奧利力。流量計培訓課件[1]式中A——管道的流通內截面積。
由于質量流量計流量即為δm,δm=ρυA,所以(2)
因此,直接或間接測量在旋轉管道中流動流體產生的科里奧利力就可以測的得質量流量,這就是CMF的基本原理。
流量計培訓課件[1]然而通過旋轉運動產生科里奧利力是困難的,目前產品均代之以管道振動產生的,即由兩斷端固定的薄壁測量管,在中點處以測量管諧振或接近諧振的頻率(或其高次諧波頻率)所激勵,在管內流動的流體產生科里奧利力,使測量管中點前后兩半段產生方向相反的撓曲,用光學或電磁學方法檢測撓曲量以求得質量流量。
又因流體密度會影響測量管的振動頻率,而密度與頻率有固定的關系,因此CMF也可測量流體密度。
7.1.2科里奧利質量流量計結構CMF由流量傳感器和轉換器(或流量計算機)兩部分組成,。圖2為流量傳感器一列一例,主要有由測量管及其支撐固定橋架、測量管振動激勵系統(tǒng)中的驅動線圈A、檢測測量管撓曲的光學檢測探頭或電磁檢測探頭B、修正測量管材料揚楊氏模量溫度影響的測溫組件等組成。轉換器主要由振動激勵系統(tǒng)的振動信號發(fā)生單元、信號檢測和信號處理單元等組成;流量計算機則還有組態(tài)設定、工程單位換算、信號顯示和與上位機通信等功能。流量計培訓課件[1]7.1.3流量傳感器安裝一般要求由于測量管形狀及結構設計的差異,同一口徑相近流量范圍不同型號傳感器的重量和尺寸差別很大,列如例如80mm口徑者僅45kg,重者達150~200kg。安裝要求亦千差萬別,因此必須按照制造廠規(guī)定的安裝方法和趨避禁止事項,列如例如有些型號流量傳感器直接連接到管道上即可,有些型號卻要求設置支撐架或基礎。為隔離管道振動影響儀表,有時后候傳感器與管道之間要介以柔性管連接,而柔性管與傳感器之間又要一段有支撐件分別固定的剛性直管。選購之前應向擬購CMF的廠商索取安裝使用說明書參照比較和選擇。
安裝設計時盡可能使其有長的使用壽命,為除去過早磨損和產生測量誤差的固形物和夾雜氣體,按流體和管道條件在傳感器上游裝過濾器或氣體分離等保護裝置。,若希望能在現(xiàn)場在線校準儀表,應考慮引流連接口和閥,以及相應的空間。流量計培訓課件[1]7.1.4流量傳感器安裝姿勢和位置
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