涡轮流量计等仪表现场使用中的度问题详解
摘要：近年来, 随着我国社会经济的飞速发展和工业化进程的不断加快, 工业自动化仪表, 尤其是流量仪表业已在工业生产中的各个部门中得到了广泛的应用, 对国民经济的发展具有巨大的推动作用。但随着工业生产过程中不断使用, 这些流量仪表的度就会逐渐下降, 严重影响正常的工业生产进程。本文将以几种常见的流量仪表为例, 对造成其度下降的原因进行分析, 并在此基础上提出一些使用中的注意事项。
流量仪表 (英文:flowmeter) 又常被称作流量计, 目前我们常用的流量仪表主要有电磁流量计、涡街流量计、浮子流量计、超声波流量计以及涡轮流量计等。流量仪表主要应用于工业生产、能源计量、生物技术以及海洋气象等领域, 对国民经济的发展起到了举足轻重的作用。
1、正确安装并使用的初期造成流量仪表度下降的原因分析：
一般而言, 流量仪表的出厂度都是在标准工作条件下得出的, 而实际使用时的条件往往与标准工作条件有很大的差距。在实际使用过程中, 流量仪表的传感器会经常与流体介质相互接触, 由于受流体的腐蚀、粘附、磨损以及气压等因素的影响, 其度就会不可避免地发生变化甚至失效。
1.1、电磁流量计：
电磁流量计的工作原理是根据法拉第电磁感应定理, 由于传感器的管道流通面积会对测量值产生影响, 因此, 当流体介质的压力温度不同于标准工作条件时, 因流通面积的不同而造成仪表读数的改变可以计算出来, 否则要产生一定的误差。实践中我们可以看到, 这种仪表对直管段的要求比较低, 使用者只需按照产品说明书使用即可。一般而言, 这种仪表所测量的大多是工作状态下的体积流量, 如果需要测量标准状态下的体积流量, 则需要进行密度补偿。
1.2、容积式流量计：
容积式流量计在实际工作过程中所引起的误差, 主要是由于流体介质的温度和压力对计量腔体积产生的影响而引起。当知道计量腔体的材质后, 就能够计算出其体积的变化, 进而可以根据实际需要对显示仪表的读数进行修正。从实践来看, 由于流体的粘度对流量仪表的读数也会产生影响, 因此要根据流量仪表的说明书进行全面的考虑。一般而言, 直管段的长度不会对流量仪表的度产生影响, 这是该类流量仪表***为突出的优势。传统的容积式仪表上显示的是流体在工作状态下的体积流量, 而现在的新型流量计大多都使用了智能型的显示仪表, 并对其密度进行了自动补偿。
1.3、涡轮流量计：
一般而言, 涡轮流量计对实际现场的条件要求比较高, 使用者只有尽可能地满足其要求, 才能保证它的出厂度。当流体介质的温度和压力与标准工作条件相差甚远时, 可以根据传感器的材质与温度、压力计算出传感器壳体的体积变化, 进而对仪表的读数进行修正。当流体介质工作状态下的粘度和标准流体的粘度差距比较大时, 应当根据仪表生产厂提供的粘度修正曲线图加以修正。从实践来看, 涡轮流量计对其上、下游直管段的长度都有一定要求。该类仪表上显示的是介质工作条件下的体积流量, 如果想知道标准体积流量或者质量流量, 仍需进行密度补偿。由于涡轮流量计的测量度比较高, 因此常被用作标准表对工作仪表进行标定。
2、使用一段时间后, 流量仪表度的变化及处理建议：
通常情况下, 流量仪表的实际工作环境都比较差, 使用一段时间后, 其度一般都会出现不同程度的下降, 以下针对不同类型的流量仪表分别进行说明。
2.1、电磁流量计：
电磁流量计通常是由传感器和转换器构成的, 一般情况下其工作可靠性较强。但经过长期的使用后, 其度也会下降甚至失去功效。一般而言, 如果仪表所显示的数值与流体物料的平衡规律明显不相符或者根本没有显示数值时, 可以先将传感器与转换器断开, 单独用“自校”功能对转换器进行检查, 若发现问题, 可以采用“换印刷板”的方法对其逐一排查, 或者干脆换一新的转换器, 以保持其正常工作。经过上述检查后, 如果确定不是转换器出现的故障, 则就要检查传感器。
由于流量计长时间工作在高温、高压力的环境下, 或者安装时对测量管造成了较大的机械应力, 使测量管的衬里遭到严重的损坏, 进而导致电极绝缘层破坏或励磁线圈绝缘层破坏, 仪表显示的数值误差增大或者根本不显示数值。在这样的情况下, 就必须将传感器拆下来并对其进行彻底的修理。
2.2、容积式流量计与涡轮流量计：
从产生流量仪表变化的原因来看, 容积式流量计与涡轮流量计基本上相同。从实践来看, 介质中一般都有杂质, 并且对轴承和轴要产生严重的磨损, 杂质进入轴承与轴要之间的空隙中会影响其转速, 从而造成仪表显示的数值出现误差;同时, 当流体的温度和压力发生变化时, 会使管道内的液体逸出其所含的空气或者因管道内的压力低于流体的饱和蒸汽压而使部分液体变成蒸汽, 也可能因为介质的负压使外面的气体被吸入到管道内, 但不管什么原因产生的气体, 只要随着被测液体进行流动, 就会造成仪表的指示数值增大, 从而出现误差。
针对以上问题, 笔者认为:在流量仪表安装的初期, 首先在流量仪表的上游和下游各两倍管径的管壁上安装一对测压口, 必要时可以与差压计相连接。在正常工作时, 记下流量仪表指示的数值与差压计所指示的数值之间的对比关系, 如果正常, 则可以将这个对比关系当作以后再次检查流量仪表工作状态的依据。例如, 通过定期对该对比关系进行测量, 如果发现在同样的差压计指示值下流量仪表所指示的数值偏小, 则基本上可以确定是流量仪表出现了故障。当检查流量仪表的传感器时, 可以先对发信器进行检查。
将发信器单独取下, 先对其输入一个已知的信号, 再对照其输出值, 通过对比即可找到问题所在。如果故障无法在短时间内予以排除, 为了保证流量仪表的正常使用, 可以换上一个新的。如果传感器没有出现故障, 则就要将流量仪表从流程管线上卸下来, 对其进行仔细的检查。如果流量仪表不可避免地要安装在杂质比较多的流体或有可能产生气体的液体中时, 可以在其上游安装一个过滤器或者消气器, 同时还要加强日常的检测和维护, 定期清理这些设备中的污垢和废气, 以确保流量仪表的正常使用。
结束语：
总而言之, 影响流量仪表度的原因很多, 我们只有从实际出发, 充分发挥自身的主观能动性, 积极探索创新和维护方法, 才能保证流量仪表的正常运行。