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德国VSEAP0.2流量计联系同时我们还经营:为了使检定合格的气体涡轮流量计在现场正常运行,需要注意以下几方面的问题.1.天然气介质对涡轮流量计的影响1)在实际使用过程中,涡轮流量计经常会出现脏污情况,从而影响流量计叶轮的转动,如不进行处理,就会影响流量计脉冲输出.2)新生壁和上升直管段的表面变化发生变化的动态变化,从而影响了变化的轨迹和稳定性.2.天气条件对屏幕的影响, 由于浮游的存在,在彩虹彩虹的场合观看使用,否则会降低同时,要准确地测量气量的峰值和介质的压力情况,正确确定标准的规格. %Qmax80%Qmax(Qmax为美国最大的流量)之间.测量线性变差,手机达到用户要求的精度.当媒体工况流量大幅上涨时的80%Qmax时,很快就会看到的那段时间,看房和租赁的余量会影响到娱乐的使用寿命.3.涡轮流量计在安装中的要求1)介质流体流速分布不对称和旋涡流是影响涡轮流量计测量精度的重要原因,要清除流速不对称和旋涡流则需要在涡轮流量计前端有足够长的直管段.2)涡轮流量计的安装位置不能有激烈的机械震动和强的电磁干扰.3)涡轮流量计安装时,密封垫不得突入管道中,流量计与管路轴线目测不得有明显偏差.不得产生安装应力.4带机械读数涡轮流量计的要求 有机械读数带修改仪的呼吸仪,除抄取标情况以外,同时应该及时比对基表读数与上的工况是否一致,正常正常下情况是个别不应该大的.5.拆卸流量计要求 工艺管道检修时应拆下流量计,然后用干净的布把流量计两端包好,防止污物,铁屑等落入流量计将涡轮叶片损坏.6.气体涡轮流量计的日常检查要 注意保养,以便长时间工作,应加强仪表的运行,叶轮监测旋转,如异常声音应及时检查维修保养品,应注意保养严重或损坏损坏,维修、更换.由金属管浮子流量计的工作原理我们知道:流体的流量与浮子在锥管中的高度有关,因此要实现对流量的测量,实际上取决于对浮子位置的测量。 本设计中采用美国公司生产的非接触式角位移磁阻传感器HMC1501代替传统的接触式角度传感器,HMC1501可以测量从磁铁发出的磁场的方向角。 设计中将一条形磁铁置于磁阻传感器上方,令磁阻传感器与锥管间距离为L,传感器距锥管底部高度为H,如图2.3所示。 当浮子位于高度H处时,小磁铁的转角为0。当流量变化时,浮子上下移动,其内嵌磁钢也随之上下移动,此时,置于磁阻传感器正上方的条形磁铁受到磁场作用发生转动,如图2.4,转动的角度即与浮子位置有关。 由上图可见当磁铁转过角度为θ时,金属管浮子流量计浮子在锥管中的位置h=H+Ltgθ,则根据式1.9可得:孔板流量计是利用流体的动静压能转换原理进行流量测量的,这一-差压与流体流量存在如下关系: 式中:qm为质量流量,kg/h;qv为工况条件下的体积流量,m³/h;x为流量系数;e为流束膨胀系数;△e为差压,Pa;Q为工况条件下被测流体的密度,kg/m³;d为工况条件下的节流开孔直径,mm。由(1)式和(2)式可以看出,被测流体的流量是流体的密度和孔板前后差压的函数。当测得某一差压时,由于所测流体的密度不同,所代表的流量是不同的,只有当流体的密度值等于孔板流量计设计条件中的密度值时,差压才能真实反映所测的流量。蒸汽从发生到使用,由于热损耗,温度和压力的下降是不可避免的,导致其密度与设计值的差异,从而产生了误差,并且随着蒸汽参数的波动而波动,实际测量时只能通过温压补偿来修正,补偿公式的严谨性直接影响测量误差。1.计量原理 流体通过涡轮流量计时,流速被转换为涡轮的转速,转速再被转换成与流量成正比的电信号,最后在计数器上进行显示和累计。目前,绝大多数涡轮流量计都为一体化智能流量计,除上述机械计量部分外,还包括1台体积计算仪,依据实测工况流量、取压口实测压力、测温口实测温度及内部设定的一些固定参数进行计算,将工况体积转换为可贸易交接的天然气体积,其原理如图1所示。2换算原理2.1工作条件下的体积流量计算实用公式工作条件下的体积流量计算实用公式如式(1)所示:式(1)中,qf为工作条件下的体积流量,m3/s;f为输出工作频率,Hz,由频率计采集;k为系数,m-³,可按流量计铭牌给定值。2.2标准参比条件下的体积流量换算实用公式标准参比条件下的体积流量换算实用公式如式(2)所示:式(2)中,qn为标准参比条件下的体积流量,m3/s;pf为工作条件下的绝对静压力,MPa;pn为标准参比条件下的绝对静压力,MPa;Tn为标准参比条件下的热力学温度,K;Tf为工作条件下的气体绝对温度,K;Zn为标准参比条件下的气体压缩因子;Zf为工作条件下的气体压缩因子。 工作条件下的压力和温度的准确度取决于测量仪表。标准参比条件下的绝对静压力为101.325kPa,热力学温度为293.15K。输出工作频率由频率计采集得到。在不考虑涡轮流量计测量误差的基础上,研究范围可进一步缩小,可主要从天然气组分对计量的影响和脉动流对计量的影响两方面进行研究。1.正确选择外夹式超声流量计测量点和进行准确的管道参数测量发射器安装位置的选择遵循以下原则:选择充满流体的管段,如流体上流的垂直管段或完全水平的管段;测量点位置应远离弯管段、通、节流阀、阻尼孔、缩径管段或其它会引起紊流的管段,至少有10D管径的上游直管段和5D的下游直管段。对在泵、控制阀或套管弯曲段后的测量点,为保证更佳精度,其上游直管段长度会要求长达30D任何地方的测量点,一般只需5D的下游直管段。在水平管段上,发射器一般安装在管侧面的正側线上(以避免管道底部沉淀物或管道部的气泡、气穴引起信号丢失)。注意保证管表温度不超出发射器的额定工作温度。zui好选择内部没有腐蚀或锈斑的管段,减少测量的困难和不准确性。如不能完全按以上选点要求进行,仍有可能获得流量测量信号,但信号较弱,精度会降低。(注:D为被检流量计标称口径。)2.超声波探头的安装 选择合适的发射器安装测量点后,对超声流量计进行设置,根据管径的大小,选择合适的安装方法。当被检流量计标称口径≤200m时采用V法测量,标称口径>200m时采用Z法安装。将发射器安装选定的位置清洁干浄并去掉上面的锈斑剥皮和油漆,注意在水平测量管道发射器须安装在3点和9点位置。因为管道内上部位置往往聚有气泡或气穴,低部又集有沉淀物,从而引起信号丢失。将耦合剂沿纵长方向涂在每个发射器发射面的中央位置上。注意安装发射器时要将耦合剂进行挤压保证发射器和管表之间无气泡存在。用不锈钢带或尼龙带将发射器紧固在管表测量位置注意让发射器中线与管侧接触中线保持水平。超声流量计测量探头安装时,应根据管道水流方向以及两个探头上的流向标志正确安放上游发射器和下游发射器。3.其他干扰的排除 在周期性比对测试中,每次测量点应固定的永久性测量点。在比对测试完成后,在超声波探头的四周管壁涂刷防腐漆,取下超声波探头后在安装位置抹上黄油,并贴上一块塑料布,用以保护测量点。下次测量时,取下塑料布,擦掉黄油,用手锤击打测量点,将管道内壁新近结垢震掉,按防腐漆所留下的标记装上换能器即可测量,方便准确。若声波信号接受很弱或时有时无,则可能是管道内壁结垢太厚,或者是管内含有大量气体,使声波经常被阻断所致。可先用手锤击打测量点,如果接受的信号强度不断上升,说明是管壁结垢引起。如击打无效,则多为管内含有大量气体所致,排除气体即可。此外。还可以改变便携式超声波流量计探头安装位置或方式,探测现场管段流动状况。例如,沿着管圆周移动两换能器,核对所测不同位置的线平均流速,zui大流速处可能就是zui接近实际的平均流速位置,因为在最不对称位置的流速畸变所形成的平均流速读数最小。比较探头按Z法和V法安裝所测得的流速,如两者相差很大,表明存在严重横向流动,也就是有旋转流的迹象,应引起注意,采取措施。总之,用便携式超声波流量计对在线电磁流量计进行比对测试,只要准确操作,尽量减少随机误差和附加误差,基本上可以对外夹式超声流量计现场测量的稳定性和重复性作一个大致的定性评估。对于确实测量不稳定、精确度和稳定性偏差较大的长期现场应用的电磁流量计可以及时检测出来,从而采取更精确和更有针对性的方法和措施,满足现场计量和测试的需要。1.Modbus通讯协议概述 Modbus协议是应用于金属管浮子流量计电子控制器上的一种通用协议。通过此协议,控制器相互之间控制器经由网络(例如以太网)和其他设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标准。有了它,不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络,进行集中监控,减少了人力成本,提高了生产效率。 Modbus协议采用主从工作方式,允许一台主机和多台从机通信,每台从机地址由用户设定,地址范围为1~255。通信采用命令,应答方式,每一-种命:令帧都对应一-个应答帧。命令帧由主机发出,所有从机都将收到报文,但只有被寻址的从机才会响应命令,返回相应的应答帧。如果命令帧中寻址地址为0,则视为全局广播,所有从机把它当一条命令执行,不返回应答帧。 2.Modbus网络通讯传输模式 Modbus网络通讯可以设置为两种传输模式:ASCII模式或RTU(RenoteTeminalUnit)模式。笔者介绍的流量计采用的是RTU模式。RTU模式主要优点是:在同样的波特率下可比ASCII方式传送更多的数据。 RTU模式中字节的格式如下: 编码系统:8位二进制,十六进制0-9,A-F。 数据位:1个起始位;8个数据位;奇/偶校验时1个停止位,无奇偶校验时2个停止位。 错误校验区:循环冗余校验(CRC)。 开始和终止都需要至少35个字符时间的停顿间隔。 3.Modbus功能码 Modbus定义的功能代码范围为1~127,不同功能的设备往往只使用其中的一部分。在主机要求传输中,功能代码告诉从机要执行一一个什么动作。在从机响应传输中,如果从机发送的功能代码与主机发送的功能代码相同,则表明从机已执行所要求的功能;如果不同则表明从机没有执行所要求的功能,返回了一个错误信息。 金属管浮子流量计设计在通讯过程中用03H(读取内部寄存内容和10H(刷新多个寄存器内容)两个功能。电磁流量计是一种用来测量导电介质体积流量的仪表。为了确保电磁流量计测量的准确性以及工作的稳定性,需要定期对其做一次全面检查,接下来开流仪表来给大家说说检查的具体内容。1.零点检查 整机零点检查的技术要求是:流量传感器测量管充满液体且无流动,通常转换器单独零点为负值,数值也很小;如果其绝对值大于满量程的5%就需要先做检查,待确认原因后再作调整。2.连接电缆检查 该项检查内容是检查信号线与励磁线各芯导通和绝缘电阻,检查各屏蔽层接地是否完好。3.转换器检查 该项检查内容是用通用仪表以及流量计型号相匹配的模拟信号器代替传感器提供流量信号进行调零和校准。校准包括零点检查和调整,设定值检查,励磁电流测量,电流/频率输出检查等。4.电磁流量计传感器检查 测量励磁线圈的电阻,测量电极接液电阻以评估电极表面受污秽和衬里附着层状况;检查各部位绝缘电阻以判断零件劣化程度,以估算清洗附着层前后因流动面积变化引入的流量值变化。1.煤浆的磨损大,所以电磁流量计采用耐磨的ETFE衬里”的观点不准确,ETFE主要解决了与金属的附着问题。虽然ETFE的原料便宜,但其目前的处理工艺复杂,用它来制作衬里,成本比PFA还高,且没有表征ETFE的.耐磨性优于PTFE的佐证。2.采用低噪声电极,所以波动小”的观点不准确。电极的形状的确与噪声大小相关。由于原进口流量计的电极在某煤化I企业有结垢现象,经常需要把流量计拆下来用晶相砂纸打磨电极,而上海威尔泰采用自清洁电极(即尖状电极),有效地解决了结垢问题。实际应用表明,虽然采用自清洁电极流量计的平稳性比采用球面电极的平稳性稍差,但也没有出现过异常波动。所以,我们认为,在解决煤桨流量输出异常波动方面,低噪声电极并非关键技术。3.原进口流量计安装要求低,‘前5D后2D'就行”的观点不准确。在实验室标定时,要求直管段比较长(达到10D);在应用中,-般“前5D后3D”就足够了,这并非仅仅适用于进口流量计。如果缩径,直管段要求还可以进一步减小。另外,现阶段的煤浆流量计,基本没有投闭环控制的,对于精度的要求不是很高,关键是保证安全连锁处于有效状态,以避免异常波动引起误跳车。4.原进口流量计流速大小对流量的影响很小,适用0.3m/s的流速"的观点不准确。这种说法有很大的误导作用。实际应用经验表明,当流速较低时,尤其是当流速低于0.5m/s时,煤浆流量计容易波动。因此,这种观点不准确。5.单纯缩径"的观点不准确。我们曾经把管道缩径,安装较小口径的流量计,实际使用效果却不如采用本文所提的方案。一方面,由于涉及管道改造、高压法兰以及压力容器级别的焊接,综合成本也不低;另一方面在管道上缩径,小口径长度会远大于在电磁流量计上缩径,导致压损增大,再加.上转换器未替换,很多结果不可预知。6.原进口流量计因为业绩多,所以风险小”的观点不准确。业绩多和业绩好是两个概念,二者没有因果联系。由于历史的原因,原进口流量计市场占有率比较高,好的业绩虽然多,但差的业绩也有。一旦波动引起误跳车,损失是很大的。据不完全统计,因为煤浆流量计波动引起误跳车,200000t甲醇生产线一次损失约为300000元;600000t甲醇生产线,误跳车一次的损失约为800000元。这也是质量好的煤浆流量计价格居高不下的原因之一。我们曾经使用两种品牌的进口流量计,八个月就坏的情况也出现过,-年坏三套的情况也发生过。为了提高孔板流量计的准确度,可采取以下措施。1.标准孔板节流装置的制造与安装 利用标准孔板流量计测量天然气流量必须严格按照SY/T6143-2004标准规定的各项技术指标,对标准孔板节流装置进行设计、加工制造、检验、安装和使用。特别是孔板直角入口边缘尖子度和测量管内壁粗糙度的加工和检验;孔板前后直管段长度的保证,直管段圆度、台阶以及孔板与测量管同轴度的保证。另外,开发统一的标准孔板流量计的设计软件,可提高节流装置设计和仪表选型的技术水平。2.采用可换孔板装置与定值节流装置 可换孔板节流装置是一种新型节流装置,节流元件精确地安装在固定的座体内(座体通过法兰与管道连接),在不拆动管道或不停止流体输送的情况下,可方便地提升孔板,进行检查、清洗或更换,从而保证了计量准确度。采用液压升降的装置,孔板提升轻便,特别适用于大口径孔板。这种节流装置还配有清洗室和清洗机构,为解决污垢介质,特别是单井天然气的准确计量提供了有效手段。 定值节流装置改变了现有节流装置根据计算结果加工其孔径的方法,对每种通径测量管道配以有限数量的节流件,孔径系列按优先数系选用,每种通径配35种不同孔径比β值的孔板。目前节流装置设计犹如量体裁衣,定值节流装置则变成成衣选用,采用定值节流装置有利于产品批量生产,降低生产成本,方便选用和使用,便于监督生产。可换孔板节流装置和定值孔板相配套,将改变传统的生产方式,实现了节流装置产品系列化、通用化和标准化,有利于提高标准孔板装置计量的准确度。 标准孔板存在的缺点是入口直角锐利度易在流体冲刷下发生钝化。据估计,钝化严重的可能使流出系数偏移1%~2%,钝化后其流出系数较为稳定,这在流量计算中给孔板入口直角锐利度的精确修正带来很大的困难。标准喷嘴的流出系数是稳定的,另外,在同样流量和相同β值时喷嘴的压力损失只有孔板的30%。影响标准喷嘴推广使用的主要原因是喷嘴制造成本高,在标准中喷嘴的流出系数不确定度较大(约2%)。采用定值节流件,专用加工设备实现批量生产,降低生产成本,而个别校准则可得到高精确度的流出系数,在天然气流量测量中用喷嘴代替孔板,其优点是明显的。3.应用合理的流量积算方案 根据天然气计量工况条件和用户对计量精度的要求,应采用对压力、温度和天然气组分变化对流量自动部分补偿或全补偿的积算方案,计量系统测量仪表配备和精度的选用应符合GB/T18603-2001妖然气计量系统技术要求》。用智能差压变送器,压力变送器、温度变送器和流量计算机组成在线检测系统,使温度和压力变化得到补偿,可以提高测量准确度,降低流态脉动(或波动)引起的流量测量附加误差。孔板流量计量程比一般为1~3,而实际测量天然气流量变化有时会超过这个范围。在这种情况下,其测量准确度显著下降,如果采用定值节流装置,宽量程智能差压变送器与流量计算机配套使用,可方便地扩展流量量程或迁移量程,进而实现传统孔板流量计的智能化。德国VSEAP0.2流量计联系金属管浮子流量计常见故障及处理方法1.指针抖动 轻微抖动,-般都是由于流体流动自然引起的,不影响正常使用,可以在仪表的设置中适当的加大阻尼参数。剧烈抖动,一般是介质波动,脉动引起,还有一种原因是安装不正确,安装工况不符合流量计的要求,超过流量计的可测量量程。2.指针不动 一般是浮子卡死,不能随着流体流动而上下移动。我厂的多台金属管浮子流量计均出现过这种现象,通过拆检,发现是浮子卡死引起的。进一步分析原因为,浮子的导向轴由于长年磨碎形成凹槽,导向轴转动,与D形固定环卡住,导致浮子不能移动。我们的处理方法是将D形孔扩成圆形孔使得浮子能上下移动,使得仪表在不更换的情况下回复运行。还有-种原因是浮子.上的磁钢吸附介质中的铁磁性物质,8积月累,形成水垢状结合体,导致浮子移动不灵活甚至不能移动。这种情况是加装过滤装置,及时清理,定期维护方能正常使用。3.流量计没有显示 可能是电源接触不良或接线脱落,查看电源供应是否正常,接线是不是紧固,正负极是不是接反等。还有就是流量计内部电路损坏,显示组件损坏,处理方法是更换电路板显示部件等。4.实际流量与指示流量不一致 一般是浮子受介质腐蚀造成浮子的质量体积等发生变化,造成仪表系数与出厂标定的数值不一样,所以显示的流量与实际相测得的的流量存在误差。还有就是锥管内直径尺寸变化,与浮子变化一样,都是改变了仪表的系数,与出厂标定的数值不一样等。解决办法是更换成耐腐材料,或者重新标定,或者换新的浮子。如果还不能解决,那只能更换流量计了。浮子、椎管附着水垢污脏等异物层,那么就要对内部进行清洗蒸汽吹扫,还要防止损伤椎管内表面和浮子,保持浮子原有光洁度。还有就是流体本身发生变化,与原来的密度相比发生变化,不能准确测的流量。那么使用时只能修改内部参数使得适应新流体的密度等特性。气体、蒸汽、压缩性流体温度压力变化,那么温度压力等运行条件变化对流量测量值影响颇为灵敏,按新条件作换算修正。流体脉冲,气体压力急剧变化,指示值波动,那么虽然浮子偶发跳动影响不大,但周期性振荡,管道系统必须设置缓冲装置,或者改用有阻尼的仪表。液体中混入气泡,气体中混入液滴,那么混入物改变密度等影响,做必要改进排除之。用于液体时仪表内部死角存留气体,影响浮子部件浮力,那么对小流量仪表及运行在低流量时影响显著,排除气体。5.指针指示呆迟 浮子和导向轴间有微粒等异物或导向轴弯曲等原因卡住,解决方法是拆卸检查,清洗,铲除异物,校直导向轴等。导向轴弯曲的原因大多是阀门快速启闭,浮子急剧升降冲击所致。磁耦合浮子组件磁铁四周附着铁粉或颗粒,解决办法是拆卸清洗使之运行自如,不卡顿。运行初期利用旁路管,充分冲洗管道。为防止长期使用时管道可能产生铁锈,可在金属管浮子流量计前装设过滤器。指示部分连杆或者指针卡住,解决办法是手动试磁铁耦合连接的运动连杆,有卡顿阻尼部位调整之。检查旋转轴与轴承间是否有异物阻碍运动,解决办法是清除义务或更换零件。磁耦合的磁铁磁性下降,解决办法是拆卸下仪表,用手.上下移动浮子,确认指示部分指针等平稳地跟随移动;不跟随或者跟随不稳定则换新零件。出现孔板流量计反向安装这种情况的原因有二:1.操作人员未进行岗前培训,技术不熟练,不熟悉工艺流程走向;2.由于操作人员在更换孔板,清洗检查节流装置,进行工艺改造安装时,或在进行训练的过程中,粗心大意,现场监督,检验不到位等.出现此情况时,孔板下游锐角边经缘朝向上游,其结果将直接影响计量偏低,反映在现场是差压下降一个台阶,而由于现场原因未能及时发现并纠正.其引起流量偏低的影响率,据国外实验研究资料数据为-12%~-17%,一般情况下,雷诺数不变时,高β值与低β值之间的流量偏差值为±2%,管径雷诺数越低,其流量偏差越大。 此外,在更换孔板以后,其配套产量计算参数必须同步更换,否则会出现相当大的正负偏差,若由小孔径换大孔径,参数未更换,则流量计量将偏高;反之,流量计量将偏低,在日输气量大的用户计量中,造成的损失将是很大,甚至是难以弥补的。 从以上分析,我们不难看出,孔板流量计反向安装,参数的错误是可以通过操作人员认真仔细的操作,培训来杜绝的,在天然气商品贸易结算中,是绝对不允许有此现象发生的,所以制定一套科学的严格的现场计量监督制度是很有必要且很重要的。三聚磷酸钠(俗称五钠)的生产过程中有一个中和过程,在该过程中磷酸和纯碱按一定比例混合、反应后被制成可用来进一步生产五钠的中和液。在这样一一个过程中为使产品质量得到有效控制就需要对加入中和罐的磷酸量根据分析结果进行精确的批量控制。存在的问题和解决方案 图1中流量计自1983年装置投产后就一直使用,到1997年已是残破不堪,常因其故障使装置的生产遭受影响。在这种情况下如何来解决好这个问题就很自然地纳入了我们的工作日程。我们首先想到的是想按原型号进行更新,但经市场询价后我们发现这种老式的仪表现在的售价实在太昂贵,竟达十一万多人民币一台,很不合算。经研究后,我们认为智能式电磁流量计能担此任(当时集批处理功能于一身的流量计还不多),其完善的功能和一体式结构既能够通过表头上的三个红外触摸键使将来的操作完全和老仪表一样在现场完成,也可利用这种仪表本身具有的HART通信功能和RS485接口方便地使用HART通讯器或其它智能终端实现远程操作。该方案投资仅为三万元人民币左右(不计远程终端,暂未用)。图1为控制系统图 2仪表选型和系统设计 (1)根据工艺的酸流量情况我们选用了口径为DN50的电磁流量计,针对磷酸的特殊腐蚀特性确定了聚四氟乙烯(PIFE衬里和钽电极,电源为24VDC(因电磁阀也用该电源)。 (2)调节阀延用原旧阀。 (3)增加一个直流24V2.SW的二位三通电磁阀,用来控制调节阀的气源(该气源在旧系统中直接受控于流量计)。. (4)因所选流量计本身的触点输出容量最大仅为0.1A24W故增加一-个触点容量为0.5A24V激励电压为24VDC的中间继电器(该继电器直接固定在流量计自身的接线盒内)用以可靠驱动电磁阀。系统构成示意图见图2。1、孔板流量计包括3部分:①现场取压部分,包括高级孔板阀、前后直管段、导压管;②温度、压力、组分补偿部分,包括现场用温度变送器、压力变送器、天然气组分分析仪计量的实时数据;③流量计算部分,指专用流量计算机(或计算仪)所安装的计量标准程序。 2、在实际应用过程中,当充满管道的流体流经管道内的节流件时,如图1所示。 流线将在节流件处形成局部收缩,因而流速增加,静压力降低,于是在节流件前后便产生了压差。流体流量愈大,产生的压差愈大,这样可依据压差来:衡量流量的大小。这种计量方法是以流动连续性方程(质量守恒定律)和伯努利方程(能量守恒定律)为基础的。压差的大小不仅与流量还与其他许多因素有关,例如当节流装置形式或管道内流体的物理性质(密度、粘度)不同时,在同样大小的流量下产生的压差也是不同的。以伯努利方程式和流体流动的连续性方程式为依据,天然气流量计算公式是: 根据气体易压缩、密度差异大、受温度影响大的特点,得出天然气流量计量的实用公式是:式中:Qn一标准状态下气体体积流量; Ah一常数,标况下为0.008686; ɑ0一特定流量系数; Yre一计量管内壁流量修正系数; bk一孔板流量计入口边缘锐利度修正系数; Fr一雷诺数修正系数;. ε一气体膨胀系数; d-孔板在20°C下实测的开孔口径; Fa一孔板热膨胀修正系数; Fg一天然气相对密度修正系数; Fz一超压缩系数; Ft一流体流动温度修正系数; P1一孔板上游侧绝对压力; hw一气体流过孔板时的差压。 考虑到容积式流量测量装置结构较复杂,安装维护和校准不方便,有必要在满足精度和抗震.性能要求的前提下,采用安装和维护方便的其他形式流量测量仪表。热式气体质量流量计已在气体流量测量领域获得了成功的应用,具有无可动部件、压损小及量程比宽等特点,例如在核电厂的通风系统中,已成功地替代皮托管成为重要的测量方式。但在液位流量测量领域,热式质量流量计的应用仍具有局限性。 由式(2)可知,热丝的热散失率与流体的热导率、比热容、流速和密度有关。相对于通风系统中的空气来说,水是-种具有较大比热容、较大密度和热导率的介质。在相同的流速下,水带走的热量远大于空气,对于以恒定功率加热热端铂电阻的恒功率型热式质量流量计,为了适应水流量的测量,加热电路会采用比较高的加热功率为热端铂电阻进行加热;对于恒温差型的热式质量流量计,为了维持两个铂电阻之间恒定的温差,加热电路同样会处于比较高的加热功率状态下,且加热功率将随水流量的增大而增大。因而,无论是恒功率型还是恒温差型,加热功率的提高会对流量计的安全性和寿命有很大的影响,也使其应用环境造成一定的局限性。而恒比率式流量计由于通过调节施加在热端热电阻上的加热电流,使热端热电阻的阻值与冷端热电阻的阻值成一恒定比率,因而同恒温差式流量计相比,在测量相同流速流体的情况下,恒比率式流量计热端铂电阻的加热电流要小于恒温差式,因而其加热功率不会过高而产生仪表安全性和使用寿命方面的不利影响。对于主泵第三级密封泄漏流这种微小流量的测量,相对于恒功率式和恒温差式,恒比率式热式质量流量计具有更好的应用价值,然而对于较大液体流量的测量则并不适用。恒比率式流量计的热端铂电阻加热电流Ih与介质质量流量m的关系为: 式中Ap-一流体流经管道的截面积; As一传感器参与热交换部分的表面积; C1、C2一通过校准确定的常数; d一热电阻传感器直径; k一流体热导率; Ls一传感器损耗能量的因数; n一校准过程中通过回归确定的指数; Pr一流体的普朗特数; Rc一冷端铂电阻阻值; Rco一冷端铂电阻在0℃时的阻值; RH一热端铂电阻阻值; RH0一热端铂电阻在0C时的阻值;, r一恒比率参数(自加热系数),r= a一铂电阻的参数。 1.基本性能 热式质量流量计作为一种直接测量质量流量的智能型流量仪表,具有结构简单、体积小、数字化程度高及安装方便等优点。热式质量流量计的.测量精度一般约为±1%,重复性为±0.2%;量程比宽可达100:1,最高可达1000:1;在-40~60℃的环境温度下可正常工作;可耐受3MPa或更高的管道压力;允许介质工作温度-70~400℃;允许被测液体的流速为0~4m/s;支持HART协议。另外,具有压损小、直管段要求低和允许动态修正的特点,其响应时间较长,未采用特殊设计时可达几秒。热式质量流量计具有一体式和分体式两种.结构,在累积辐照剂量较大区域,可采用分体式流量计进行测量,信号处理部分布置于累积辐照剂量较小区域。 主泵第三级密封泄漏流正常工况下在5L/h左右,达到50L/h时报警,不用于过程控制。在电厂正常运行工况下,测点所在区域的环境温度约为50℃以下,工作压力小于0.6MPa,工作温度小于100℃,要求测量范围的量程比约为30:1,属于非1E级测点。因此,就测量要求而言,热式质量流量计适用于主泵第三级密封泄漏流量的测量。 2.抗震性能 由于主泵第三级密封泄漏流测点位于安全壳内,周围存在1E级仪表和核级管道,尽管测点本身不需要在设计基准事件工况下执行功能,但不应对其他需要执行功能的设备或仪表造成损害,因而用于该测点的仪表应满足抗震要求,在SSE地震载荷下,满足结构完整性的要求,避免放射性物质经仪表破口向环境释放以及对周围1E级仪表和核级设备产生潜在危害。 热式质量流量计结构简单,除进行抗震试验外,抗震分析亦可用于分析其抗震性能。在抗震分析中,需要重点对薄弱部位进行应力分析,通常包括传感器与管道相交的节点处、螺纹连接处及法兰连接处等位置。 对某一型号热式气体质量流量计进行抗震分析,取三向峰值加速度为6g。通过应力分析表明,流量计的第一-阶自振频率大于33Hz,在地震载荷作用下,薄弱部位的计算应力值均小于规定的应力限值,从而认为其在SSE地震载荷下,结构完整性可以得到保证。 3.耐辐照性能 因主泵第三级密封泄漏流测点位于安全壳内,在电厂正常运行工况下,探头所处的环境具有一定的电离辐射存在。因而,用于该测点的仪表应能经受--定的累积辐照剂量而测量结果仍在要求的测量精度范围内。目前,对于仪表的耐辐照性能,主要采用试验法进行验证。 对某一型号分体式热式质量流量计探头进行耐辐照试验,辐射源采用钴-60,试验时间持续40h以上,累积辐照剂量约2x104Gy,辐照后进行功能试验,流量计的输出维持在测量精度范围内,表明该型流量计可以经受若干年的累积辐照剂量而不损坏。 4.安装 为便于安装和维护,流量计可采用法兰-法兰连接的形式。在一般情况下,为了满足测量精度,热式质量流量计对于前后直管段的要求较高,部分型号的流量计要求的直管段长度可达到前15D、后5D以上。但由于流量计允许动态修正,经过标定和修正后,可降低热式质量流量计的前后直管段要求。对于主泵第三级密封泄漏流的测量,热式质量流量计可满足安装和维护要求。根据以上的介绍,我们在设计选型或更新改造时, 要结合流量计特性和介质的情况进行合理选择,充分发挥各种流量计的优点,扬长避短,同时应考虑投资成本.下面根据天然气净化厂各种介质的特点和目前使用流量计的实际情况提出流量计选型的基本原则.1.天然气的测量 天然气是净化厂的生产对象,进厂的原料和出厂的产品都是天然气,由于进厂的原料天然气(湿天然气)含有少量的固,液体杂质,H2S和CO2含量较高,有一定腐蚀性,流量计可选择带阀式孔板节流装置的孔板流量计,以便定期清洗更换孔板, 防止孔板的锈蚀和入口边缘磨损,提高计量准确度;出厂天然气比较干净可选择带阀式孔板节流装置的流量计或气体超声流量计,气体超声流量计适用于大管径流量测量,准确度可优于1.0%,但一次性投资较高;对于工厂用天然气,由于管径较小,除孔板流量计外,也可选择旋进旋涡流量计,涡轮流量计等,选用涡轮流量计时应在上游安装过滤器.2.酸性气的流量测量 净化厂的酸性气是含有很高浓度的H2S和CO2的气体,这是净化厂从原料天然气中处理出来的主要物质,该气体的特点是压力低,带有一定水汽,腐蚀性强;因此测量酸性气流量的流量计可选用孔板流量计,均速管流量计,楔形流量计或弯管流量计,目前使用的有孔板流量计和均速管流量计,从流量计结构上讲,选择楔形流量计比较合适,它不存在积液问题,维护量也很小.3.蒸汽流量测量 过去普遍使用孔板流量计,由于孔板流量计在高温下孔板易变形,因此,可选择涡街流量计,均速管流量计,楔形流量计或质量流量计,但应考虑温度压力修正.4.化学溶液流量测量 天然气净化厂用于工业生产的化学溶液品种不是很多,对于脱硫和脱水的化学溶液由于是反复循环使用,溶液中含有部分悬浮物,过去大多数使用孔板流量计是不太合适的, 应选择楔形流量计或弯管流量计;也可选用外夹式超声流量计;盐酸和氢氧化钠流量测量应选择带防腐内衬的电磁流量计.5V液体硫磺流量测量 液体硫磺是天然气净化厂的副产品,过去由于流量计产品的局限性,很多净化厂均没有安装流量计,部分厂安装了涡轮流量计,但使用效果不佳;目前可供选择的有质量流量计和楔形流量计.由于液体硫磺一般管压力都不太高, 因此选用质量流量计较为合适.6.工业循环水流量测量 由于水的测量相对容易一些,因此可供选择的流量计比较多,如孔板流量计,涡街流量计,均速管流量计,电磁流量计,超声流量计都可用于工业水测量;若测量管口径较大,选择超声流量计比较理想,对于较小口径的选用电磁流量计效果比较好.7.污水流量测量 污水流量测量选择电磁流量计,楔形流量计比较合适,水质较好也可选用孔板流量计.德国VSEAP0.2流量计联系1.电磁流量计在浆液中的特别安装要求 首先,要对电磁流量计的特别安装要求进行分析,首先要了解此电磁流量计相对于其它一些流量计在特征方面有什么不同之处,电磁流量计的特点在于采用了法拉第的电磁感应定律,测量方法主要以直接测量的方式进行。并且,在测量结果上不受到流体密度、粘度、温度以及压力的影响,没有阻流件与相应的压力损失,同样也不会在高流速的情况下发生一些气体腐蚀的现象。不过,由于在实际的安裴过程中没有采用科学的安装方法以及严格安装电磁流量计的特别安装要求,部分电磁流量计极易在实际的运作中造成仪表测量误差的出现,严重的还会造成仪表的损坏。在进行电磁流量计的安装过程中,需要严格按照安装流程进行操作,由于现场操作的复杂性,为了确保电磁流量计可以在运行效果上达到一个较好的操作水平,可以进行三台以及电磁流量计的统一安装操作,在气化炉的顶部进行安装,从而进一步增强测量效果,同时延长流量计的前直管段的使用方式,以便解决加压泵在工作过程中造成的脉动影响。2.电磁流量计使用方法建议 在单机进行试车阶段,需要严格安装使用方式提示,禁止对电磁流量计进行送电。气化炉在停车后,需要对电磁流量计先进行停电操作,然后再对其进行清洗,主要足清洗其中的管线,避免因电磁流量计内部的传感器励磁形成的磁场吸附了电极周围的铁锈而造成最终清洗效果的降弱。在正常的运行阶段,如果发现电磁流量计发生-些波动或干扰现象的出现,需要对其原因进行分析,主要的原因可以概括为如下几个方面:第一为泵引发的波动因素,主要因为煤浆泵在某个工作时间内出现了异常工作效果,整体的流量值发生变化的可能性不大,但由于流量脉动的变化波动量也随之发生了较大的变化。第二为煤浆引起的波动,前文提到,煤浆属于混合物,其中不仅含有煤水化合物,还包括一些金属颗粒,随着这些金属颗粒含量的增多,尤其是电极周围堆积的金属颗粒随着电极压力的形成逐步增加,从而造成停车现象的出现。第三为电磁流量计输出信号的尖脉冲千扰,因为煤浆含有的大颗粒金属摩擦导致电极之间瞬间产生尖脉冲信号干扰,井且电磁流量计内部的传感器受到温度的影响,使得煤浆管线的冲洗难度不断增加。3.电磁流量计的特殊加工 在进行电磁流量计的特殊加工过程中,要使用锰合金等特殊材质的加工方法进行防护冲刷磨损套的制作。对一些电磁流量计的碳化效果,电磁干扰效果的主要作用是指在防护冲刷效果的基础.上,以电磁流量感应为防护基础,以电极防护标准作为碳化防护效果的主要依据,根据电磁流量计加工的特性,在实际的应用效果上进行特殊加工。针对铁磁性质的干扰,需要进行水煤浆磁过滤操作,在经济条件允许的情况下可以采用不锈钢的输送管道,并定期对电磁流量计内部进行检查与清理。针对电磁流量计的参数设定问题,不能按照最佳的安装条件时测定的参数进行,也不能牺牲灵敏度弥补脉动流造成的波动,建议整体的阻止时间不应操作三十秒这一区间范围。值得一"提的是,只有在进行防护检修的过程中,才能最终确定相应的电磁流量参数,应当建c起统一的标准积极发挥其计量参数的特长与优势。 管道式大口径流量计的在线校准方法,一般为标准表比对法、利用蓄水池作为测量容器的液位落差法和检测电气参数法,比如CJ/T364-2011《管道式电磁流量计在线校准要求》中,规定了标准表比对法和电气参数检测法。在不得已情况下采用验证方法,如经常采用的物料平衡法、热量平衡法、设备能力法、流量增量验证法等。近年来发展起来的非实流法校准液体超声流量计的现场校准方法,主要是通过测量声速来实现液体超声流量计现场校准,适用特大口径的流量计,如国家颁布实施的JJF1358--2012《非实流法校准DN1000~DN15000液体超声流量计校准规范》。 本文在线校准试验采用1.0级夹装式时差法.超声流量计作为标准表,被测流量计是管道大口径电磁流量计,校准测量时间为20~30min。在线校准方法参照JJG1033--2007《电磁流量计检定规程》和CJ/T364-2011《管道式电磁流量计在线校准要求》。2012年、2013年的部分试验结果如表2所示,其余约60台电磁流量计的试验结果以计量误差分布图给出,如图1所示。 从表2和图1中可以看出,其计量误差大部分在±5%左右,但有的误差甚至超过±10%,最大的计量误差接近±20%。究其原因,除流量计选型有误(实际管道流速在电磁流量计规定流速的下限附近或以下),安装不规范.(如阀门件扰流等),直管段不足和存在非满管流等缺陷需要进行改造外,还有现场在线校准.时诸多因素的影响。1.环境条件 电磁流量计安装分为两种:一体式和分体式。(1)现场和环境较好的条件下,一般选用一体式,即传感器和转换器组装成一体。(2)分体式电磁流量计即传感器和转换器分开装于不同地点,一般出现以下情况时选用分体式:①环境温度或流量计转换器表面受辐射温度超过60℃;②管道振动较大的场合:③对传感器的铝壳严重腐蚀的场合:④现场湿度较大或有腐蚀性气体的场合:⑤流量计装在高空或不方便调试的场合。2.防爆及防护等级 根据环境要求,选择本安、隔爆型电磁流量计或普通型,并且满足一定的防护等级,按规范进行安装,提高仪表的安全性。3.电极材料 导电介质在电磁流量计管内通过时,在外加磁场的作用下产生感应电势,电极的作用就是把产生的电动势引出来,然后放大、输出标准信号。电极直接跟介质接触,因此,应根据介质的化学性质,选择合适的电极,以免出现腐蚀。常用的电极材质有钽、钛、316L、HC、铂铱合金、碳化钨等。4.接地环或接液环 电磁流量计的输出信号比较小,一般只有2.5~8mV,小流量时信号可能低至几微伏,外界稍有干扰就会影响测量精度。因此,仪表外壳、测量管、介质、仪表屏蔽线等要做好等电位连接,并进行可靠、单独接地。与介质连接的金属部.分,就叫接地环或接液环。接地环的材料选择--般考虑经济性和耐腐蚀性,对于大口径的金属管道上的电磁流量计,为了节约成本,可以不设接地环,将流量计的法兰和管道连起来然后再接地;如果电磁流量计用在小口径的管道上或用在非金属管道上,必须设置接地环。5.内衬材料 内衬主要作用是绝缘,预防电极短路,同时保护测量管不受介质腐蚀。常用的内衬材料包括:聚氨酯橡胶、PFA、天然软橡胶、EPDM橡胶,选择时应根据介质温度、腐蚀性、是否含有固体颗粒、耐磨性能等情况,选择合适的内衬,延.长仪表使用寿命。6.供电电源 一般厂家的电磁流量计采用四线制接线,信号线与电源线分开,可以采用交流220V电源供电,也可以采用直流24V电源供电。原则上采用直流24V安全电源供电,特别是在易燃易爆的环境。