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流量計在硬水流量測量中出現(xiàn)的問題及選型

作者: 時間:2013-11-05 來源:網(wǎng)絡 收藏
廣泛應用于石油化工生產中,貫穿于全過程中,任何一個環(huán)節(jié)都離不開量。測量不準確影響各個生產環(huán)節(jié)的產品質量,嚴重的還會發(fā)生生產安全事故。流量計測量的是否準確與流量計的測量方式和被測介質的特點有很大的關系。西安分公司瀝青生產裝置中的電脫鹽一級注水流量計FIC1101測量范圍為0~5T/h。使用介質為生產循環(huán)水,水的溫度在60~80℃,硬度8~13,屬于硬水。由于生產循環(huán)水,水質差,硬度大,在生產過程中易結垢。FIC1101在采用時,經常出現(xiàn)測量值不準確和不變化的問題,需要經常維修,清理靶片和靶桿上的水垢。后來對FIC1101改變了測量方式,在采用時,經常出現(xiàn)測量值波動大和回零問題,需要每周維修多次。根據(jù)FIC1101在生產中出現(xiàn)的問題,結合硬水特點和流量計的測量方式和取壓方式進行一一分析和討論。

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1.1 現(xiàn)象

在生產測量過程中,F(xiàn)IC1101采用了。工藝反映其測量值不準確,出現(xiàn)偏高或偏低以及不動彈的現(xiàn)象。對FIC1101的電路模塊、FIV1101的開度和泵的出口壓力進行檢查,均屬正常。拆卸FIC1101,發(fā)現(xiàn)靶片和反饋桿上,結有一層水垢,并且反饋桿的彈性較差。這些水垢對靶式流量計有那些影響呢?首先看其測量原理和結構。

1.2 測量原理和結構

當介質在測量管道中流動時,因其自身的動能通過阻流元件(靶片和杠桿3)時而產生的壓差,并對阻流元件有一作用力F1,如圖1所示,其作用力的大小與介質流速的平方成正比,其數(shù)學公式表達如下:

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式中:F1為阻流元件所受的作用力(Kg);Cd為物體阻力系數(shù);A為阻流元件的軸向投影面積(mm2);ρ為工況下介質密度(Kg/m3);V為介質在測量管中的平均流速(m/s)。

阻流件(靶片)接受的作用力F1作用在杠桿3(反饋桿)上,杠桿3在F1的作用下,以軸封膜片為支點(軸封膜片一方面作為杠桿的支點,另一方面起密封作用)將力F1傳給副桿1,形成力F2。副桿1的另一端與電容力傳感器相連,電容力傳感器把副桿1傳遞的力F2轉換成毫伏電壓信號輸出:

U=KF(2)

式中:U為電容力傳感器輸出的電壓(mV);K為比例常數(shù);F為阻流元件(靶片)所受的作用力(Kg)。

由此,電壓信號經前置放大、A/D轉換、微處理器、D/A轉換器等電路,輸出4~20mA開方電流模擬信號及HART數(shù)字信號,即可得到相應的瞬時流量和累積總量。

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圖1 結構傳動示意圖

1.3 分析故障產生的原因

1)當水垢結在靶片上,使靶片面積A增加,由公式(1)可知,作用在靶片上的沖量也隨之增加。在杠桿1和杠桿3的傳遞下,作用在電容力傳感器上的力F2增加,由公式(2)可知,電容力傳感器輸出的電壓信號增加,造成測量值比真實值偏高。

2)當水垢結在杠桿3上,使杠桿3的直徑增加,造成杠桿3與軸封膜片之間產生應力F3。F3經過杠桿1傳遞給電容力傳感器上,因此,F(xiàn)2=F1+F3。隨著F3的方向變化,造成F2增大或減小,使電容力傳感器輸出的電壓信號增大或減小,導致測量值比真實值偏高或偏低。

3)隨著水垢結在杠桿3上的厚度達到一定程度后,使杠桿3與軸封膜片之間包死,杠桿3失去了彈性,軸封膜片失去了支點作用,F(xiàn)1的大小已不能通過杠桿1和3傳遞給電容力傳感器,而F2的大小保持不變,因此,電容力傳感器輸出的電壓信號不變,造成測量值不動彈的假現(xiàn)象。

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2.1 現(xiàn)象

FIC1101在采用靶式流量計測量硬水流量的過程中,因硬水結垢影響了力的傳遞,導致測量不準確,所以需要改變流量計的測量方式,選擇了測量流體頻率的流量計——。FIC1101采用了渦街式流量計,在投入使用的一個月內,其運行穩(wěn)定,反映靈敏,測量準確。隨后,F(xiàn)IC1101出現(xiàn)測量指示值不準確,閃動頻率大,并且跳動的指示植越來越小,直至為零。檢查電路模塊、FIV1101的開度和泵的出口壓力,均屬正常。推測FIC1101的傳感器出現(xiàn)了問題,拆卸FIC1101,發(fā)現(xiàn)滯流元件上結有一層水垢,滯流元件與底座之間包死。

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