摘要:針對(dui) 靶式流量(liang)計 和 渦街(jie)式流量計(jì) 在測量硬(ying)水流量的(de)過程中經(jing)常出現測(cè)量值不準(zhun)🌈确🎯的現象(xiàng)進行研究(jiu)。根據硬水(shui)在流動過(guò)程中結垢(gòu)的特點,從(cóng)流量計 的(de)取壓方式(shi)和測量方(fang)式兩方面(miàn)進行綜合(hé)分析,查找(zhǎo)🐅問題出現(xiàn)🐇的原因,通(tōng)過分析讨(tǎo)論最終選(xuǎn)擇了彎管(guan)式取壓方(fang)式,采用了(le)彎管流量(liàng)計。在生産(chan)過程中,彎(wan)管流量計(jì)有💚效地解(jie)決了靶式(shì)流量計和(he)渦街式📱流(liu)量計在測(ce)量硬水流(liú)量過程中(zhong)出現的問(wèn)題。
　　流量計(jì)廣泛應用(yòng)于石油化(hua)工生産中(zhong)，貫穿于全(quán)過程中,任(rèn)何🏒一㊙️個環(huan)節都離不(bu)開流量計(jì)量。流量計(ji)測量不準(zhǔn)确影響各(ge)個生産環(huan)節的産品(pin)質量,嚴重(zhong)的還會發(fā)生生産安(ān)全事故。流(liú)量計測量(liàng)的是否準(zhun)确與流量(liang)計的測量(liàng)方式和被(bèi)測介質的(de)特點有很(hen)大的關系(xì)。電脫鹽一(yi)級注水流(liú)量計測量(liàng)範圍爲0~5T/h。使(shǐ)用💜介質爲(wei)生産循環(huan)水，水的溫(wen)度在60~80℃,硬度(dù)8~13,屬于硬水(shui)。由💛于生産(chǎn)循環水,水(shuǐ)質差,硬度(dù)大,在生産(chan)過程中易(yi)結垢。在采(cai)用靶式流(liú)量計時，經(jīng)常出現測(cè)量♈值不準(zhǔn)确和不變(biàn)化的問題(ti)，需要經常(chang)維修，清理(li)靶片和靶(ba)杆上的水(shui)垢。後來對(dui)改變了測(cè)量方式,在(zài)采🧡用渦街(jie)流💋量計時(shí),經常出現(xian)測量值波(bō)動大和回(hui)零問題，需(xū)要✔️每周💛維(wei)修多次。根(gēn)據在生産(chan)中出現的(de)問題,結合(hé)硬水特點(dian)和🐕流量計(jì)的測量方(fang)式和取壓(yā)方式進行(hang)一一分析(xī)和讨論。
靶(bǎ)式流量計(ji)
1.1現象
　　在生(sheng)産測量過(guo)程中,采用(yòng)了靶式流(liú)量計。工藝(yi)反映🤞其測(cè)量值不準(zhun)确,出現偏(piān)高或偏低(di)以及不動(dong)彈的現象(xiang)。對的電路(lu)模塊、FIV1101的開(kai)度和泵的(de)出口壓力(lì)進行⭐檢查(cha),均✉️屬正常(chang)。拆卸,發現(xiàn)靶片和反(fǎn)饋杆上,結(jie)有一層水(shuǐ)垢,并且反(fan)饋杆的彈(dan)性較差。這(zhe)些水✨垢對(duì)靶式流量(liàng)計有那些(xie)影響呢?首(shǒu)✊先看其測(cè)量原理和(hé)結構，
1.2測量(liang)原理和結(jié)構
　　當介質(zhì)在測量管(guan)道中流動(dòng)時,因其自(zì)身的動能(neng)通過阻流(liú)元件(靶片(pian)和杠杆3)時(shi)而産生的(de)壓差,并對(dui)阻👈流元☀️件(jian)有一作用(yòng)力F1如圖1所(suǒ)示凹，其作(zuo)用力的大(da)小與介質(zhì)流速的平(ping)方成正比(bi),其👈數學公(gong)式表達如(ru)下:

　　式中:F1爲(wèi)阻流元件(jiàn)所受的作(zuo)用力(Kg);Cj爲物(wu)體阻力.系(xì)數;A爲阻流(liu)元件的軸(zhóu)向投影面(mian)積(mm2);p爲工況(kuàng)下介質.密(mi)度(Kg/m3);V爲介質(zhi)在測量管(guan)中的平均(jun)流速(m/s)。
　　阻流(liu)件(靶片)接(jie)受的作用(yong)力F作用在(zai)杠杆3(反饋(kuì)杆)上,杠杆(gǎn)3在👌F的作❓用(yong)下,以軸封(feng)膜片爲支(zhī)點(軸封膜(mó)片一方面(mian)作爲杠杆(gǎn)的支點,另(lìng)一方面起(qi)密封作用(yòng))将力F1傳給(gei)副杆1,形成(chéng)✉️力F2副杆1的(de)另一🐅端與(yǔ)電容力傳(chuan)感器相連(lian),電容力傳(chuán)感器把副(fu)杆1傳遞的(de)力F2轉換成(cheng)毫伏電壓(yā)信号輸出(chū):

　　式中:U爲電(diàn)容力傳感(gan)器輸出的(de)電壓(mV);K爲比(bǐ)例常數;F爲(wei)阻流🈚元件(jian)(靶片)所受(shòu)的作用力(li)(Kg)。
　　由此,電壓(yā)信号經前(qián)置放大、A/D轉(zhuan)換、微處理(li)器、D/A轉換器(qi)等電路,輸(shu)出✌️4~20mA開方電(diàn)流模拟信(xìn)号及HART數字(zi)信号,即可(kě)得到相應(ying)的瞬時流(liú)量和累積(ji)總量。

1.3分析(xī)故障産生(shēng)的原因
1)當(dang)水垢結在(zai)靶片上,使(shi)靶片面積(ji)A增加,由公(gōng)式(1)可知，作(zuo)用在靶片(pian)🔞上的沖量(liang)也随之增(zēng)加。在杠杆(gan)1和杠杆3的(de)傳👈遞下,作(zuo)用在電容(róng)力傳感器(qì)上的力F2增(zeng)加,由公式(shi)(2)可知,電容(róng)力傳感器(qì)輸出的💚電(dian)壓信🎯号增(zēng)加,造成測(cè)量值比真(zhen)實.值偏高(gao)。
2)當水垢結(jié)在杠杆3上(shàng),使杠杆3的(de)直徑增加(jiā),造成杠杆(gǎn)3與軸封膜(mó)片之間産(chǎn)生應力F3。F經(jing)過杠杆1傳(chuán)遞給電容(róng).力傳感器(qì)♊上,因此,F=F1+F3。随(sui)着F的方向(xiang)變化,造成(cheng)F2增大或減(jian)小，使電容(róng)力傳感器(qì)輸🔴出的電(dian)壓信号增(zēng)大或減小(xiǎo),導緻測量(liang)值比真實(shí)值偏高或(huo)偏低。
3)随着(zhe)水垢結在(zai)杠杆3上的(de)厚度達到(dào)一定程度(du)後,使📱杠杆(gǎn)3與軸封膜(mo)片之間包(bāo)死,杠杆3失(shi)去了彈性(xìng),軸封膜片(pian)失去了支(zhī)點作用,F的(de)大小已不(bu)能通過杠(gàng)杆1和☂️3傳遞(dì)給📧電容.力(lì)🏃‍♀️傳感器🏃🏻,而(ér)F2的大小保(bao)持不變,因(yin)此,電容力(lì)傳感器輸(shū)出的電壓(ya)信号不變(bian),造成測量(liàng)值不動彈(dan)的假現🙇🏻象(xiàng)。
2渦街流量(liang)計
2.1現象
　　在(zai)采用靶式(shì)流量計測(cè)量硬水流(liu)量的過程(chéng)中,因硬水(shuǐ)結垢☁️影響(xiǎng)了力的傳(chuan)遞,導緻測(ce)量不正确(què),所以需🧑🏾‍🤝‍🧑🏼要(yào)改變流量(liang)計的測量(liàng)方式,選擇(zé)了測量流(liú)體頻率的(de)流量計一(yī)渦💯街流量(liang)計。采用了(le)渦街式流(liu)量計,在投(tóu)入使用的(de)一個月内(nei),其運行☎️穩(wěn)定,反映靈(ling)敏,測量正(zheng)确。随後，出(chu)現測量指(zhǐ)示值不正(zheng)确,閃動頻(pin)率大,并♌且(qiě)跳動的指(zhǐ)示植越來(lái)越小，直至(zhi)爲零。檢查(chá)電路模塊(kuai)、FIV1101的開度和(hé)泵的出口(kǒu)壓💞力，均屬(shu)正常。推測(ce)的傳感器(qì)出現了問(wen)題，拆卸🈚,發(fa)現滞流元(yuan)件上結有(you)一層水🌈垢(gou),滞流元件(jian)與底座之(zhī)間包死。
2.2測(cè)量原理和(he)結構
　　渦街(jie)流量計是(shi)應用流體(ti)振蕩原理(lǐ)來測量流(liu)量的流體(tǐ)在管道中(zhōng)經過渦街(jiē)流量變送(sòng)器時,在三(san)角柱📧的旋(xuán)渦發生體(ti)後上下交(jiao)🚶‍♀️替産生正(zhèng)比于流速(su)的兩👅列旋(xuan)渦,如圖2所(suo)示囚，旋渦(wō)的釋放頻(pin)率👄與流過(guò)旋渦發生(sheng)體的流體(ti)平均📞速度(dù)及旋渦發(fā)生體特征(zhēng)寬度有關(guān),可用數學(xué)公式四表(biǎo)示:

　　式中:爲(wèi)旋渦的釋(shì)放頻率(Hz);爲(wèi)流過旋渦(wō)發生體的(de).流體平均(jun1)✉️速度(m/s);d爲旋(xuan)渦發生體(ti)特征寬度(du)(m);S,爲斯特羅(luó)哈數,無量(liàng)綱,它的數(shù)值範圍💔爲(wei)0.14~0.27。S,是雷諾數(shu)的函數,s1=(IRe)。
　　當(dang)雷諾數R。在(zài)102~105範圍内,S,值(zhí)約爲0.2，因此(ci),在測量中(zhōng),要盡量滿(man)足💘流體的(de)雷諾數在(zai)102~105,旋渦頻率(lǜ)=0.2V/d。
　　由此可知(zhī),通過測量(liàng)旋渦頻率(lǜ)就可以計(jì)算出流過(guò)旋渦發㊙️生(sheng)體🏃‍♂️的流體(ti)平均速度(du)v,再由式q=A可(ke)以求出流(liu)量q,其中A爲(wèi)流體✊流過(guo)旋渦發生(sheng)體的截面(mian)積。
　　當旋渦(wō)在滞流元(yuán)件兩側産(chǎn)生時,利用(yòng)壓電傳感(gǎn)器🌈測出與(yǔ)流體👣流向(xiang)垂直的交(jiao)變升力變(bian)化,将升力(li)的變化轉(zhuǎn)換爲電的(de)頻率信号(hào),再将頻率(lǜ)信号進行(háng)放🐕大和整(zhěng)形，輸出到(dào)二次儀表(biao),進.行累積(ji)、顯示團。

2.3分(fen)析故障産(chan)生的原因(yin)
　　由于檢測(ce)元件一壓(ya)電傳感器(qì)安裝在滞(zhi)流元件中(zhong),當水垢結(jié)在滞流元(yuan)件上會造(zào)成以下後(hòu)果:
1)造成滞(zhì)流元件的(de)寬度d增大(da),由公式(3)可(kě)知，檢測元(yuan)件接收到(dào)渦旋列産(chan)生的頻率(lǜ)減小,輸出(chu)電壓信号(hào)減小，因此(cǐ)測🛀量指♉示(shi)值💛比真實(shí)值偏低。
2)使(shi)檢測元件(jiàn)接收到渦(wō)旋列産生(sheng)的頻率信(xìn)号減弱,影(yǐng)響♊了測量(liang)🚶信号的穩(wěn)定性和連(lian)續性,因此(ci)出現了測(cè)量值不穩(wěn)定的現👉象(xiang)。
3)随着水垢(gou)厚度的不(bu)斷增加，當(dāng)達到一定(ding)程度後,使(shǐ)檢測元件(jiàn)接✉️受不到(dào)渦旋列産(chan)生的頻率(lü)信号,導緻(zhì)測量值爲(wèi)零。
3探讨和(he)選型
　　在采(cai)用靶式和(hé)渦街式流(liú)量計測量(liang)硬水流量(liang)的過程中(zhong),出現測👉量(liàng)不正确的(de)現象,從以(yi)上分析故(gù)障原🌂因可(ke)知,是由水(shuǐ)質結🔴垢引(yǐn)起的,所以(yi)要提高在(zài)測量過程(chéng)中的穩定(dìng)性和正🏃🏻‍♂️确(què)率,有🈲以下(xià)兩種選擇(ze):
1)更換流量(liang)計的類型(xíng),選擇适合(he)測量硬水(shuǐ)流量的流(liu)量計;
2)更換(huàn)被測介質(zhì),電脫鹽注(zhu)水由硬水(shui)改爲純淨(jìng)水。
　　因節能(neng)減排和生(sheng)産實際,隻(zhī)能考慮流(liú)量計的選(xuǎn)型✌️,什麽樣(yàng)的流量計(ji)在測量硬(ying)水流量時(shi),不受結垢(gòu)的影響或(huo)受其的影(yǐng)響較小呢(ne)?要從以下(xia)3方面分析(xī):
1)硬水在流(liu)量計中不(bu)結垢;
2)硬水(shui)與測量元(yuán)件之間隔(gé)離;
3)硬水結(jié)垢對流量(liàng)計在測量(liang)的過程中(zhong)影響較小(xiao)。
　　根據各種(zhong)類型流量(liàng)計的結構(gou)、測量方式(shì)和特點,符(fú)合條件1)和(hé)2)件🏃‍♂️的有:差(cha)壓孔闆流(liu)量計、超聲(shēng)波流量計(jì)和電🐪磁流(liú)量計。如果(guo)采用差壓(ya)孔闆流量(liang)計,差壓變(bian)送器的測(cè)壓室⛹🏻‍♀️與被(bei)介質被引(yǐn)壓管内🌐的(de)引壓液隔(ge)離9,符合條(tiáo)件2)。但是孔(kǒng)⚽闆的表面(mian)要求光潔(jié)度極高,當(dang)水垢結在(zài)孔闆上,将(jiang)影響🔆到孔(kong)闆兩側💚的(de)壓差,造成(cheng)測量不準(zhun)确♊;另🐪外,距(ju)地面.50em,不利(li)于鋪設引(yǐn)壓管。所以(yi),采用差壓(ya)孔闆流量(liàng)計測量硬(ying)水流量的(de)效果不佳(jiā)。因超聲波(bo)流量計和(hé)☎️電磁流量(liang)計.的價🤩格(ge)昂貴,投資(zi)費用高,不(bú)易采用。從(cóng)條件3)考慮(lü),采用了國(guo)内近階段(duàn)🛀🏻出現測量(liàng)流量的一(yī)個新🚶品種(zhong)一-彎管式(shì)🛀流量計。
4彎(wān)管式流量(liàng)計
4.1測量原(yuán)理和結構(gòu)
　　彎管式流(liú)量計與傳(chuán)統的孔闆(pan)流量計一(yī)樣同屬于(yú)差💋壓式🈚流(liú)量計的範(fàn)疇,隻是它(ta)們産生差(chà)壓的方式(shi)不同,孔闆(pan)是利用流(liú)體的縮放(fàng)原理産生(shēng)的差壓,而(er)彎管傳感(gǎn)器是利用(yong)流體的慣(guan)性原理産(chan)生的差壓(ya)。當流體通(tōng)過彎管時(shi)🌈,受到彎管(guǎn)的約束,流(liu)體被迫作(zuo)類似的圓(yuán)周運動。當(dāng)流體在作(zuò)圓周運動(dòng)時,産生的(de)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻離心力F作(zuo)用在彎管(guan)的内外兩(liang)側,使彎管(guǎn)傳感器内(nèi)外兩側之(zhī)間産生一(yī)個壓✊力差(cha),此壓力差(chà)(也就是壓(ya)♋差值)的大(dà)小與流體(ti)的密度有(you)關,與流🚶‍♀️體(tǐ)❌的平均流(liú)速有關,與(yu)流體作圓(yuan)周🤩運動的(de)曲率半徑(jìng)有關。它們(men)🐪之間遵循(xun)作圓周運(yùn)動物🐅體都(dōu)必須遵循(xun)⭕的牛頓運(yun)動定律網(wǎng):

　　其中:F爲流(liu)體對彎管(guan)的離心力(li);?爲流體在(zai)彎管中的(de)平均流速(sù);R爲彎管中(zhōng)心曲率半(ban)徑
　　通過對(duì)上述公式(shi)進行整合(hé)、積分處理(lǐ)之後,可得(de)公式🔴:

　　其中(zhong):?爲介質中(zhōng)彎管傳感(gǎn)器中的平(ping)均流速;R/d爲(wei)彎管傳感(gǎn)器的彎🧡徑(jìng)比;ΔP爲流體(tǐ)通過彎管(guan)傳感器的(de)差壓值;ρ爲(wei)介質的密(mi)度。
　　這個公(gōng)式描述了(le)介質在彎(wan)管傳感器(qì)中流動時(shi),介質對彎(wan)管施加的(de)離心力與(yǔ)介質的密(mì)度,介質的(de)平均流速(su)以及彎管(guǎn)的彎徑比(bi)之間的關(guān)系。另外,隻(zhī)要介質在(zai)彎管傳感(gan)器中✌️流動(dòng)的最小雷(léi)✔️諾數達到(dào)一個極低(dī)值以上，彎(wān)管流量計(ji)的流量系(xi)數ax就是一(yi)個♻️定值。用(yong)引壓管把(ba)彎管内外(wài)兩側的壓(ya)差△P引出,傳(chuan)遞給 差壓(yā)變送器 ,如(rú)圖3所示問(wen),再通過公(gong)式(5),即可得(dé)到流經彎(wān)管内的流(liu)體速💔度🈚?。

4.2分(fèn)析運行效(xiao)果良好的(de)原因
1)測壓(ya)室與被測(cè)介質被引(yin)壓管内的(de)介質隔離(lí),使測壓室(shi)内💃不易結(jie)垢;
2)引壓管(guǎn)内的介質(zhì)水相對穩(wen)定,并與管(guan)道内的被(bèi)測介質🔆進(jin)行鈣離子(zǐ)交換的速(su)度慢,并且(qiě)交換量極(jí)小,所以在(zài)引壓管和(hé)測🔞壓室🏒内(nei)結垢的速(su)度極小，不(bu)會影響引(yǐn)壓和測🍓壓(ya)效果;
3)引壓(yā)管在測壓(yā)室與取壓(ya)口之間有(yǒu)一段距離(li),易于🍉散熱(re),降低了引(yin)壓管内鈣(gai)離子的熱(re)運動和結(jie)垢的速度(du)⛷️。
5結束語
　　在(zai)采用彎管(guan)式流量計(ji)測量電脫(tuō)鹽注水的(de)過程中🈲,表(biǎo)現出運行(háng)穩定,測量(liang)正确,反映(yìng)靈敏的效(xiao)果。的維♍修(xiu)次數由過(guo)去每周的(de)二三次,變(biàn)爲每年維(wei)修一次,主(zhǔ)要是清理(lǐ)取壓彎管(guǎn)和測壓室(shì)内的水垢(gòu)，并且投用(yong)後偏移量(liang)小,運行正(zhèng)常。

　　　　因此在(zài)選用流量(liang)計時,要考(kao)慮的因素(sù)很多:精度(du)、可靠🐉性✔️、費(fei)⛷️用、流體特(te)性及其它(ta)因素。要嚴(yán)格分析流(liú)量計的工(gong)作性能,被(bei)測流體的(de)物理和化(huà)學特性,結(jie)合現場環(huan)境因素、安(an)裝條件和(he)設🌈備的性(xìng)價比等情(qíng)況,選擇合(hé)适的流量(liang)計,避免因(yin)選型不當(dang)産生不穩(wěn)定的安全(quan)生産🙇🏻因素(su)和造成不(bu)必要的經(jīng)濟損失。

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