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涡街流量计应用中出现测量不准故障分析


文章日期:2017-06-17|阅读数:


兰州石化公司动力厂的部分涡街流量计在使用中,生产装置经常反映该种仪表的测量结果与实际用量相差过大。从而怀疑流量计指示不准。可当仪表维护人员对仪表进行标定和校验检查时却发现仪表都是正常合格的。经多方查找原因和分析故障发现原因是由于工艺工况及安装位置等引起的

1 概述

涡街流量计是目前炼油化工生产中应用较为广泛的流量测量仪表之一,用于对水,油,以及空气,氧气,天然气等的流量计量检测。涡街流量计在动力厂的使用中,有时工艺反映与其物料平衡后的量无法对应,而怀疑流量计指示不准。可维护人员对仪表进行标定和校验检查时却发现仪表都是正常合格的。要解决这一问题,首先我们应先了解一下涡街流量计的工作原理.

2 涡街流量计的原理

 

涡街流量计是根据卡门涡街原理研制成的一种流体振荡型流量仪表。在流动的流体中插入一个断面为非流线型柱状物体时,在柱体后部两侧会产生两列交错排列的漩涡,漩涡分离的频率与流速成正比,与柱体的宽度成反比,用公式表示如下:

f=St*V/d

 

式中 f:漩涡分离频率St:无量纲常数V:柱体侧面的流速d:柱体的迎流面宽度

 

由该式可见,通过测量漩涡的分离频率便可测出流体流速和瞬时流量。

 

涡街流量计采用压电晶体元件检测漩涡分离频率,漩涡在柱体后部两侧交替分离,产生压力脉动,安装在柱体后面尾流中的探头感受到交变力;埋设在探头体内部的压电晶体元件受到交变力的作用产生交变电荷;交变电荷信号经检测放大器处理后,以频率信号输出,或进一步变换成与流量成比例的4~20mA 直流标准信号输出。由此可看出对该表的安装要求是非常严格的。

3 故障原因分析

 

3.1 首先是安装不合理引起的故障 3.1.1 流量计安装在有振动的管道上

 

从涡街流量计的工作原理可知,它是一种流体振荡型的仪表。工艺管道本身的振动势必造成流量计传感器产生电荷频率信号,导致测量误差变大。比如去甲乙酮的除盐水流量,由于该表安装的管线过长,且没有安装固定支架.容易造成自激现象.后来我们安装了防震支架从而改善了仪表的测量状况.

 

3.1.2 流量计方向安装错误当流量计装反时流体反向流动,造成涡街流量计的迎流

 

面宽度减小。根据公式 f=St*V/d 得知,d的变化势必造成分离频率的变化。从而加大了涡街流量计的测量误差。例如 600t/h 软化水的低压蒸汽流量使用中发现测量误差较大,后经岗位人员将表重新安装后,仪表恢复正常使用,测量准确。

 

3.1.3 仪表安装时其密封垫片内径小于管道内径和仪表内径从而产生束流现象,造成仪表指示不准,影响了流量计的测量精度。如 500t/h 除盐水流量工艺反映与其物

 

料平衡后的量无法对应。后经把表拆下来查看发现该表安装的垫片太小造成的,经更换垫片后投入使用,工艺反映仪表运行良好

 

3.1.4 仪表上下游的扰动仪表上游扰动源有各类阻流管件。如弯管,异径管,支

管和阀等。该扰动类型除速度分布畸变和二次流动外,还有漩涡等。而流体流经传感器后,下游的弯管,阀门等对流体流动形成的扰动会上朔传播,可以影响到几倍管径长度的距离处。因此,传感器的上下游都必须配置一定长度的直管段,其长度应符合下表的要求:

流出.jpg

3.2 其次是由于工艺工况不稳定引起的故障(1)所测介质的状况发生了改变,如液体中带有气泡

 

等。当介质在仪表上游管线的调节阀接近关闭状态流动时,***容易产生气泡。燃料和石油加工产品,有机溶剂产生的云雾状气泡会在其下游保持相当长的距离,极易使仪表产生测量误差。另外,液体中溶解的气体因温度升高,压力降低变化等原因使得溶解在液体中的气体会分离出来游离成气泡。还有,当充满液体的管道系统欲停止运行时,关闭进出口截止阀后逐渐冷却。由于液体体积的收缩比管道系统空腔的收缩大的多,致使管内形成真空的收缩空间。液体中溶解的气体分离成游离气泡积聚于管道系统内的高点,再重新开车时便会出现测量误差。液体中混有气泡使液体测量产生测量误差和输出不稳定等故障的原因是因为:在气液两相的流体中,其流体的雷诺数 Re 是与单独液体的流体的雷诺数是不同的。从而他们的无量纲常数 St也是不同的。根据频率与流速的计算公式:f=St*V/d 可知,St 的改变,会改变频率。从而会影响仪表的测量精度。3.2.2 工艺工况变化引起的故障涡街流量、测量的是体积流量。对于液体来说,因日常温度压力变化不大时对流量的测量影响不大。从而往往忽视了工况变化较大时对流量计的影响。通常液体的压缩系数不大,然而石油产品的压缩系数却较大,液化石油气的压缩系数就更大。当压力相差较大时必须考虑静压对流量计测量精度的影响。

 

3.3 还有材质的磨损或积垢引起的误差涡街流量计的漩涡发生体迎流端面磨损或者积垢也会

 

影响流量计的测量。由于磨损或积垢会影响旋涡发生体的迎流宽度变化,而根据计算公式 f=St*V/d:可知迎流端面宽度的变化也会影响旋涡分离频率的变化,从而也就影响了测量的准确性。根据日本 oval 公司的青木功男所著的参考文献可知:模拟试验的结果,在该公司三角柱发生体端的堆积厚度 0.01D 时附加误差为-2%, 0.02D 时,附加误差为-3.4%

 

3.4 ***后还有一种情况就是付线阀关不死引起的测量误差

 

为了维护方便,流量计通常都安装有副线,有时付线阀关不死或者其他一些人为的原因打开了旁路阀,这样也会造成测量不准。

4 结束语

 

综上所述,涡街流量计在使用过程中所出现的测量不准等故障现象,往往不都是由于仪表本身的原因,经现场检查发现以上各种原因都将会造成测量不准的故障

 



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