渦輪流量計(jì)原理選型安裝與維護(hù) 發(fā)布時(shí)間:2017-08-07
渦輪流量計(jì)是當(dāng)前應(yīng)用較多的流量計(jì)種類之一。這種流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn),可以說非常的多:
正是基于上述這些突出點(diǎn),渦輪流量計(jì)目前正廣泛應(yīng)用于石化、冶金、燃?xì)獾刃袠I(yè)?吹饺绱说牧髁坑(jì),是否想深入的了解一下呢?現(xiàn)在就帶你了解一下這種流量計(jì)的方方面面。 渦輪流量計(jì)原理 下圖就是一款渦輪流量計(jì)的透視圖,可以看到流量計(jì)的管道中心安放了一個(gè)渦輪,渦輪兩端由軸承支撐。 當(dāng)流體通過管道時(shí),沖擊渦輪葉片,對渦輪產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力矩,使渦輪克服摩擦力和流體阻力,產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。在一定的流量范圍內(nèi),對一定的流體介質(zhì)粘度,渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度與流體流速成正比。渦輪的轉(zhuǎn)速通過傳感器進(jìn)行檢測,并通過后續(xù)信號(hào)調(diào)理電路對信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、整形,產(chǎn)生于脈沖成正比的脈沖信號(hào)。處理器通過對脈沖信號(hào)的處理,得到瞬時(shí)的流量值。 渦輪流量計(jì)在工作時(shí)是這樣的: ? ? 注意:雖然渦輪流量計(jì)與渦街流量計(jì)、旋進(jìn)漩渦流量計(jì)都有“渦”字,但原理差別很大! 這個(gè)是渦街流量計(jì) 渦輪流量計(jì)的結(jié)構(gòu) 根據(jù)上述渦輪流量計(jì)原理,這種流量計(jì)的結(jié)構(gòu)可分以下幾個(gè)部分: 1.渦輪 渦輪又稱葉輪,大多由導(dǎo)磁不銹鋼材料制成,有直板葉片、螺旋葉片等多種,可用嵌有許多導(dǎo)磁體的多孔護(hù)罩環(huán)來增加一定數(shù)量葉片渦輪旋轉(zhuǎn)的頻率。渦輪由軸承支撐,與殼體同軸,其葉片數(shù)量視口徑大小而定。葉輪幾何形狀及尺寸對傳感器能有較大影響,要根據(jù)流體性質(zhì)、流量范圍、使用要求等設(shè)計(jì)。葉輪的動(dòng)平衡很重要,直接影響儀表性能和使用壽命。 2.軸與軸承 用于支撐葉輪旋轉(zhuǎn),需要有足夠的剛度、強(qiáng)度和硬度、耐磨性、耐腐蝕性等。它決定著傳感器的可靠性和使用期限。傳感器實(shí)效通常是由軸與軸承引起的,因此起結(jié)構(gòu)及材料的選用和維護(hù)非常重要。 3.整流器 也叫導(dǎo)向體,在流量計(jì)進(jìn)出口裝有導(dǎo)向體,對流體起導(dǎo)向整流以及支撐葉輪的作用。通常選用不導(dǎo)磁材料制成。 4.信號(hào)檢測傳感器 傳感器的主要作用是把轉(zhuǎn)動(dòng)的信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。國內(nèi)常用變磁阻式,輸出信號(hào)有效值在10mV以上,配放大器可輸出伏級(jí)信號(hào)。 5.殼體 殼體起到承受被測流體的壓力、固定安裝檢測部件、連接管道的作用。殼體采用不導(dǎo)磁材料制成。 6.顯示器 顯示器為渦輪流量計(jì)接受輸出信號(hào)的裝置。在流量計(jì)運(yùn)行的過程中,瞬時(shí)流量、累計(jì)流量、儀表系數(shù)都可以在顯示器向顯示出來。 渦輪流量計(jì)的選型 在實(shí)際的流量計(jì)選擇應(yīng)用中,要盡量選擇合適的流量計(jì),既要避免資源浪費(fèi)造成的過度花費(fèi),又要避免選擇不合適的流量計(jì)影響測量的精度。用戶在選擇流量計(jì)之前應(yīng)首先估計(jì)管線輸送介質(zhì)的量和介質(zhì)可能達(dá)到的溫度和壓力范圍,估算出輸送介質(zhì)的最高和最低的工況流量,正確選擇規(guī)格合適的流量計(jì)。選擇渦輪流量計(jì)的總體原則是:盡量使流量計(jì)在最大流量的20%~90%的范圍內(nèi)運(yùn)行,這樣流量計(jì)的最佳計(jì)量性能及測量精度也是最高的。 渦輪流量計(jì)在工藝管道上安裝時(shí),需要注意以下幾點(diǎn): 1.渦輪流量計(jì)應(yīng)水平安裝,流體流向必須和箭頭指向一致,安裝處的環(huán)境溫度為20—120℃,相對濕度不超過80%。 2.和渦輪流量計(jì)相連接的前后管道的內(nèi)徑應(yīng)與流量計(jì)口徑一致。流量計(jì)前直管段長度應(yīng)大于20倍管道直徑,流量計(jì)后直管段長度應(yīng)大于15倍管道直徑。 3.為了消除雜質(zhì),流量計(jì)前應(yīng)裝有過濾器。為了減少由管道上游帶來的旋回流的干擾及減小流量計(jì)前后所需的直管段長度,需要安裝整流器。凡測易氣化的液體時(shí),應(yīng)安裝消氣器,以消除管道內(nèi)氣體,提高測量精度,延長流量計(jì)使用的生命周期。 4.工藝管道中心和流量計(jì)中心保持一致。管道和流量計(jì)連接處不得有凸出物伸人管道內(nèi),以免改變管道截面和流量計(jì)進(jìn)口流場分布。 5.為了減少來自上游的流場干擾,控制閥應(yīng)置于流量計(jì)下游側(cè),以利于流量的平穩(wěn)控制。單獨(dú)設(shè)置的壓力表可設(shè)置在流量計(jì)的進(jìn)口或出口處;單獨(dú)設(shè)置的溫度計(jì)應(yīng)設(shè)置在流量計(jì)的下游處。 6.在測量單向流體流量的場合,應(yīng)在流量計(jì)的下游處設(shè)置單向閥,以防止因流體的反沖現(xiàn)象而影響流量計(jì)特性。 7.在流量計(jì)安裝過程中,應(yīng)盡量減小應(yīng)力,以避免由于安裝應(yīng)力所引起的變形和熱脹冷縮所引起的畸變。 8.在可能的條件下,應(yīng)設(shè)置旁路管道。這樣既可在啟動(dòng)時(shí)起保護(hù)作用,又可以在維修時(shí)不影響流體的正常輸送。 9.對不帶前置放大器的流量計(jì),其流量計(jì)和前置放大器之間的間距不得超過3~5m,應(yīng)該采用屏蔽電纜將流量計(jì)的輸出信號(hào)傳送至前置放大器的輸入端。對帶前置放大器的流量計(jì),應(yīng)采用四芯屏蔽電纜,將其輸出信號(hào)傳輸?shù)搅髁恐甘痉e算儀。 10.應(yīng)保證流量計(jì)有良好的接地,以保證流量計(jì)的正常工作和安全運(yùn)行。 11.安裝流量計(jì)前,應(yīng)將管道內(nèi)鐵屑、焊渣和雜物消除干凈。啟動(dòng)儀表前,應(yīng)排除管道內(nèi)氣體。啟動(dòng)儀表時(shí),管路閥門不宜開得過大過快,應(yīng)避免過載流量流經(jīng)流量計(jì)而使儀表受損。 12.智能式流量指示積算顯示儀表應(yīng)水平放置或水平安裝在儀表屏上,安裝高度應(yīng)以讀數(shù)和操作方便為準(zhǔn),一般為1.5m左右。 1013-6 影響渦輪流量計(jì)精度的因素 1.漩渦流動(dòng) 漩渦流動(dòng)會(huì)直接影響渦輪流量計(jì)葉片的受力情況,進(jìn)而對測量精度產(chǎn)生影響。渦輪流量計(jì)上游直管段越長,漩渦流動(dòng)對儀表常數(shù)影響就越小,因此,在安裝渦輪流量計(jì)時(shí),增加其上游直管段長度以削弱漩渦流動(dòng)對渦輪流量計(jì)精度的影響是有益的。 2.脈動(dòng)流 脈動(dòng)流指流體在測量區(qū)域流速是時(shí)間的函數(shù)。但在一個(gè)足夠長的時(shí)間段內(nèi)有一個(gè)恒定的平均值。入口脈動(dòng)流會(huì)導(dǎo)致渦輪流量計(jì)測量結(jié)果出現(xiàn)正誤差,即測量值與真值相比偏大;當(dāng)入口脈動(dòng)流的脈動(dòng)頻率小于渦輪流量計(jì)葉輪角頻率時(shí),渦輪流量計(jì)測量結(jié)果接近真實(shí)值,入口脈動(dòng)流所引起的測量誤差很小:當(dāng)入口脈動(dòng)流的脈動(dòng)頻率大于渦輪流量計(jì)葉輪角頻率時(shí).入口脈動(dòng)流所引起的測量誤差則較大。 3.黏度 渦輪流量計(jì)在使用過程中,當(dāng)被測流體黏度與標(biāo)定流體黏度不相同時(shí),也會(huì)引起誤差。通過發(fā)現(xiàn),盡管被測流體黏度變化極其微小,但渦輪流量計(jì)的性能卻會(huì)發(fā)生很大變化。 雖然國內(nèi)外學(xué)者展開了大量,但目前仍然沒有一套詳細(xì)完整的理論可以描述被測流體黏度變化對渦輪流量計(jì)特性的影響規(guī)律。已有得到的被測流體黏度變化影響渦輪流量計(jì)特性的重要結(jié)論如下:被測流體黏度會(huì)影響流體進(jìn)入渦輪流量計(jì)葉輪之前的速度剖面,從而影響渦輪流量計(jì)的特性;被測流體黏度對渦輪流量計(jì)葉輪前流體軸向流速分布有影響.從而影響渦輪流量計(jì)的特性:在測量低黏度流體時(shí),主要是渦輪流量計(jì)上游流體速度剖面的變化對儀表常數(shù)產(chǎn)生影響;在測量高黏度流體時(shí),由被測流體黏度和渦輪流量計(jì)葉輪阻礙作用而引起的葉輪前流體軸向流速的重新分布對儀表常數(shù)的影響.比渦輪流量計(jì)上游流體速度剖面變化對儀表常數(shù)的影響更大。 運(yùn)行與維護(hù) 1.在需要清洗工藝管道時(shí),清洗液體不能直接通過流量計(jì)。應(yīng)該打開旁路閥,讓清洗液體流經(jīng)旁路管線來完成工藝管道清洗工作。 2.管道系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)應(yīng)當(dāng)先開旁路管線,以防止因流速突然增加使渦輪因轉(zhuǎn)速過大而損壞流量計(jì)。 3.在使用渦輪流量計(jì)之前,應(yīng)該仔細(xì)閱讀產(chǎn)品使用說明書,以保證對儀表事先有全面的了解。 4.要求被測介質(zhì)潔凈,以減少軸承磨損。盡管在流量計(jì)前加裝了過濾器,但仍有雜質(zhì)進(jìn)入表內(nèi)而造成磨損,為此需定期檢修,一旦有卡阻現(xiàn)象應(yīng)立即清洗,以確保計(jì)量結(jié)果的正確性。 5.工藝介質(zhì)的密度和黏度變化對儀表測量結(jié)果有影響。當(dāng)測量液體介質(zhì)流量時(shí),其溫度與壓力的變化對其密度影響很小,一般可忽略不計(jì);但當(dāng)測量氣體介質(zhì)流量時(shí),其溫度、壓力改變后對氣體的密度影響很大,這時(shí)需對其介質(zhì)的密度進(jìn)行溫、壓補(bǔ)償,以實(shí)現(xiàn)被測介質(zhì)流量的正確檢測或計(jì)量。除關(guān)注被測介質(zhì)的密度變化對儀表測量結(jié)果的影響外,還應(yīng)注意被測介質(zhì)黏度的變化。當(dāng)被測介質(zhì)黏度的變化較大時(shí),應(yīng)將流量計(jì)予以重新標(biāo)定后方可使用。 6.渦輪流量計(jì)不能垂直安裝。當(dāng)測量管道有彎曲現(xiàn)象時(shí),將會(huì)引起流體的旋轉(zhuǎn),影響渦輪轉(zhuǎn)數(shù)改變,使儀表的測量誤差增大。
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