摘要:針對 靶(bǎ)式流量計 和 渦街(jie)式流量計 在測量(liang)硬水流量的過程(chéng)中經常出現測量(liang)值不準确的現象(xiàng)進行研究。根據硬(ying)水在流動過程中(zhōng)結垢的特㊙️點,從流(liú)量計 的取壓方式(shì)和測量方式兩方(fāng)面進行綜合分析(xi),查找問🍓題出現的(de)原因,通過分析讨(tǎo)論最終選擇了彎(wan)管式取壓方式,采(cai)用了彎管流量計(jì)。在生産過程中,彎(wan)管流量計有效地(dì)解決了靶♈式流量(liàng)♊計和渦街式流量(liang)計在測量硬水🆚流(liú)量過程中出現的(de)☔問題。
　　流量計廣泛(fàn)應用于石油化工(gong)生産中，貫穿于全(quan)過程中🚶‍♀️,任📧何一個(ge)環節都離不開流(liu)量計量。流量計測(ce)🛀🏻量不🚶準确影響各(ge)個✌️生産環節的産(chan)品質量,嚴重的還(hai)會發生生産安全(quan)事🌐故。流量計測量(liang)❤️的是否準确與流(liu)量計的測量方式(shì)和被測介質的特(te)點有很大的關系(xì)。電脫鹽一級注水(shui)流量計測量範圍(wei)爲0~5T/h。使用介質爲生(sheng)産循環水，水的溫(wēn)度在60~80℃,硬度8~13,屬于硬(yìng)水。由于生産循環(huán)水,水質差,硬度大(da),在生産過程中易(yì)結垢。在采用靶式(shì)流量🔴計時，經常出(chu)現測量值不準确(què)⚽和不變化☎️的問題(ti)，需要經常維修，清(qīng)理靶片和靶杆上(shàng)的水垢。後來對改(gai)變了測量方式,在(zai)采用渦街流量計(ji)時,經常出現測量(liang)值波動大和回零(líng)問題，需要每周維(wéi)修多次。根據在生(sheng)産中🔴出🔞現的問題(tí),結合硬水特點和(hé)流量計的測量方(fang)式和取壓方式進(jin)行一一分析和讨(tǎo)論。
靶式流量計
1.1現(xiàn)象
　　在生産測量過(guò)程中,采用了靶式(shì)流量計。工藝反映(yìng)其測量值不準确(què),出現偏高或偏低(di)以及不動彈的現(xian)象。對的電路模塊(kuài)㊙️、FIV1101的開度和泵的出(chu)口壓力進行檢查(cha),均屬正常。拆卸,發(fa)現靶片和反饋杆(gǎn)上,結有一層水垢(gou),并且反饋杆⛱️的彈(dan)性較差。這些水垢(gou)對靶式🧑🏾‍🤝‍🧑🏼流量計有(you)那🌈些影響呢?首先(xian)看其測量原理和(hé)結構，
1.2測量原理和(hé)結構
　　當介質在測(cè)量管道中流動時(shí),因其自身的動能(néng)通過阻流元件(靶(ba)片和杠杆3)時而産(chǎn)生的壓差,并對阻(zu)流元件有一作用(yong)力F1如圖1所示凹，其(qi)作用力的大小與(yǔ)介質流速的平方(fāng)成正比,其數學公(gōng)式表達如下:

　　式中(zhong):F1爲阻流元件所受(shou)的作用力(Kg);Cj爲物體(tǐ)阻力.系數;A爲阻流(liu)元件的軸向投影(yǐng)面積(mm2);p爲工況下介(jie)質.密度(Kg/m3);V爲介❗質在(zài)測量管中的平均(jun)流速(m/s)。
　　阻流件(靶片(piàn))接受的作用力F作(zuo)用在杠杆3(反饋杆(gǎn))上,杠杆3在F的作用(yong)下,以軸封膜片爲(wèi)支點(軸封膜片一(yi)方面💞作爲杠杆的(de)支🚩點,另一方面起(qǐ)密封作用)将力🤞F1傳(chuán)給副杆1,形成力F2副(fu)杆1的另一端與電(diàn)容力傳感器相連(lián),電容力傳感器把(bǎ)副杆1傳遞的力F2轉(zhuǎn)換成毫伏⭕電壓信(xin)号輸出:

　　式中:U爲電(diàn)容力傳感器輸出(chū)的電壓(mV);K爲比例常(chang)數;F爲💁阻流元件(靶(ba)片)所受的作用力(li)(Kg)。
　　由此,電壓信号經(jing)前置放大、A/D轉換、微(wei)處理器、D/A轉換器✨等(deng)電路,輸出✔️4~20mA開方電(dian)流模拟信号及HART數(shù)字信号,即可得到(dào)相應🚩的瞬時流量(liang)和累積總量。

1.3分析(xī)故障産生的原因(yīn)
1)當水垢結在靶片(pian)上,使靶片面積A增(zēng)加,由公式(1)可知，作(zuò)用㊙️在靶🔞片上的沖(chong)量也随之增加。在(zài)杠杆1和杠杆3的傳(chuan)遞下,作用💯在電容(róng)力傳感器上的力(li)F2增加,由公🔞式(2)可知(zhī),電容力❤️傳感器輸(shū)出的電壓信号增(zeng)加,造成測量值比(bǐ)🛀🏻真實.值偏高。
2)當水(shui)垢結在杠杆3上,使(shǐ)杠杆3的直徑增加(jia),造成杠杆3與軸封(fēng)㊙️膜片之間産生應(yīng)力F3。F經過杠杆1傳遞(di)給電容.力傳💋感器(qì)上,因🚶此,F=F1+F3。随着F的方(fāng)向變化,造成F2增大(da)或減小，使電容力(lì)傳💰感器輸出的電(dian)壓信号增大或減(jiǎn)小,導緻測量值比(bi)真實值偏高或💚偏(piān)低。
3)随着水垢結在(zai)杠杆3上的厚度達(da)到一定程度後,使(shǐ)杠杆✂️3與軸👌封膜片(pian)之間包死,杠杆3失(shī)去了彈性,軸封膜(mo)片失去了支點作(zuo)用,F的大小已不能(néng)通過杠杆1和3傳遞(di)給電容.力😍傳感器(qi),而F2的大小保持🛀🏻不(bu)變,因此,電👄容力傳(chuan)感器輸出的電壓(ya)信号🛀不變,造成💛測(cè)量值不🈚動彈的假(jia)現象。
2渦街流量計(ji)
2.1現象
　　在采用靶式(shì)流量計測量硬水(shui)流量的過程中,因(yīn)硬水結♌垢☔影響了(le)力的傳遞,導緻測(cè)量不正确,所以需(xu)要改變流量計的(de)測量方式,選擇了(le)測量流體頻率的(de)流量計一渦⭐街流(liu)量計。采用了渦街(jiē)💋式流量計,在投入(rù)使用的一個月内(nèi),其運行穩定,反映(yìng)靈敏,測量⛷️正确。随(suí)後，出現測量指示(shì)值不正确,閃動頻(pín)率大,并且跳動的(de)指示🥰植越來越小(xiǎo)，直至爲零。檢查電(dian)路模塊、FIV1101的開度和(he)泵的出口壓力，均(jun)屬正常。推測的傳(chuán)感器出現了問題(tí)，拆卸,發現滞流元(yuán)件上結有一層水(shuǐ)❤️垢,滞流元件與底(dǐ)座之間包死。
2.2測量(liang)原理和結構
　　渦街(jiē)流量計是應用流(liú)體振蕩原理來測(ce)量流量的流✂️體♋在(zài)管道中經過渦街(jie)流量變送器時,在(zai)三角柱的旋渦發(fā)生體後上下交替(ti)産生正比于流速(su)的兩列旋渦,如圖(tú)2所🈲示囚，旋‼️渦的釋(shi)放頻率與流過旋(xuán)渦💘發生體的流體(tǐ)平均速度及旋‼️渦(wo)發生體☁️特征寬度(du)有關,可用數🆚學公(gōng)式四表示:

　　式中:爲(wei)旋渦的釋放頻率(lü)(Hz);爲流過旋渦發生(sheng)體的.流體平🤩均速(su)度🌈(m/s);d爲旋渦發生體(ti)特征寬度(m);S,爲斯特(te)羅哈數,無量綱,它(ta)的數值㊙️範圍爲0.14~0.27。S,是(shi)雷諾數的函數,s1=(IRe)。
　　當(dang)雷諾數R。在102~105範圍内(nei),S,值約爲0.2，因此,在測(ce)量中,要盡量滿足(zu)💯流💞體的雷諾數在(zai)102~105,旋渦頻率=0.2V/d。
　　由此可(kě)知,通過測量旋渦(wo)頻率就可以計算(suàn)出流過旋渦發生(shēng)體的流體平均速(su)度v,再由式q=A可以求(qiu)出流🙇🏻量q,其中A爲流(liu)體流過旋渦發生(sheng)體的截面積。
　　當旋(xuán)渦在滞流元件兩(liang)側産生時,利用壓(ya)電傳感器測出📧與(yǔ)流☔體流向垂直的(de)交變升力變化,将(jiāng)升力的📧變化轉換(huàn)💃🏻爲電的頻率信号(hao),再将頻率信号進(jìn)行放大和整形，輸(shū)出💞到二次儀表,進(jin).行累積、顯示團。

2.3分(fen)析故障産生的原(yuan)因
　　由于檢測元件(jiàn)一壓電傳感器安(an)裝在滞流元件中(zhōng),當水垢💰結在🔞滞流(liu)元件上會造成以(yi)下後果:
1)造成滞流(liú)元件的寬度d增大(da),由公式(3)可知，檢測(ce)元件接收到渦旋(xuan)列産生的頻率減(jiǎn)小,輸出電壓信号(hao)減小，因此測量指(zhi)示值比真實值偏(piān)低。
2)使檢測元件接(jie)收到渦旋列産生(shēng)的頻率信号減弱(ruo),影響♉了測量信号(hào)的穩定性和連續(xu)性,因此出現了🛀🏻測(cè)量值不穩定的現(xiàn)象。
3)随着水垢厚度(du)的不斷增加，當達(dá)到一定程度後,使(shi)檢測元💋件接受不(bu)到渦旋列産生的(de)頻率信号,導緻測(ce)量值爲零。
3探讨和(hé)選型
　　在采用靶式(shì)和渦街式流量計(jì)測量硬水流量的(de)過程中🌍,出現測量(liang)不正确的現象,從(cóng)以上分析故障原(yuán)⭐因可知,是由水質(zhi)結垢引起的,所以(yǐ)要提高在測量過(guò)程中的穩定🐉性和(hé)正确率,有以下兩(liǎng)種選擇:
1)更換流量(liang)計的類型,選擇适(shi)合測量硬水流量(liàng)的流量計;
2)更換被(bei)測介質,電脫鹽注(zhù)水由硬水改爲純(chun)淨水。
　　因節能減排(pái)和生産實際,隻能(neng)考慮流量計的選(xuan)型,什麽🌈樣的流量(liàng)計在測量硬水流(liú)量時,不受結垢的(de)影響或受其的影(yǐng)響較小呢?要從以(yi)下3方面分析:
1)硬水(shui)在流量計中不結(jie)垢;
2)硬水與測量元(yuan)件之間隔離;
3)硬水(shui)結垢對流量計在(zai)測量的過程中影(ying)響較小。
　　根據各種(zhong)類型流量計的結(jié)構、測量方式和特(tè)點,符合條🔴件1)和2)件(jian)的有:差壓孔闆流(liú)量計、超聲波流量(liang)計和電😘磁流量計(jì)🔞。如果采用差壓孔(kong)闆流量計,差壓變(biàn)送器的測壓室與(yǔ)被介質被引壓管(guan)内的引壓液隔離(li)9,符合條件2)。但是孔(kong)闆的表面要求光(guāng)潔度極高,當水垢(gòu)結在孔📐闆上,将影(yǐng)響到孔闆兩側⛷️的(de)壓差,造成👈測量不(bu)準确;另外,距地面(mian).50em,不利于鋪設引壓(ya)管。所以🔞,采用差壓(yā)孔闆流量計測🏃‍♂️量(liàng)硬水流☁️量的效果(guo)不佳。因超聲波流(liu)量計和電磁流量(liang)計.的價格昂貴,投(tou)資費用高,不易采(cai)用。從條件3)考慮,采(cai)用了國内近階段(duàn)出現測量流量的(de)✨一個新品種一-彎(wan)管式流量計。
4彎管(guan)式流量計
4.1測量原(yuan)理和結構
　　彎管式(shì)流量計與傳統的(de)孔闆流量計一樣(yàng)同屬于差壓式✏️流(liú)量計的範疇,隻是(shì)它們産生差壓的(de)方式❗不同,孔闆❌是(shì)利用流體的縮放(fàng)原理産生的差壓(ya),而彎管傳🐉感器是(shi)利用流體的慣㊙️性(xing)原理産生的差壓(ya)。當流體通過彎管(guan)時,受到彎管的約(yue)束,流體被迫作類(lèi)似的圓周運動。當(dang)流體在作圓周運(yùn)動時,産生的離心(xīn)力F作用在彎管的(de)内外兩側,使彎管(guan)傳感器内外兩側(cè)之🌍間産生一個壓(yā)力差,此壓力差(也(ye)就是壓差值)的大(da)小與流體的密度(dù)有關,與流體的平(ping)均流速有關,與📧流(liu)體作圓周運動的(de)曲率半徑有關☂️。它(ta)們之間遵循作圓(yuán)周運動物體都必(bi)須遵循的牛頓運(yùn)㊙️動定律網:

　　其中:F爲(wei)流體對彎管的離(lí)心力;?爲流體在彎(wan)管中的平均流🧑🏾‍🤝‍🧑🏼速(su);R爲彎管中心曲率(lǜ)半徑
　　通過對上述(shù)公式進行整合、積(ji)分處理之後,可得(dé)公🏒式:

　　其中:?爲介質(zhì)中彎管傳感器中(zhōng)的平均流速;R/d爲彎(wān)管傳感器的彎徑(jing)比;ΔP爲流體通過彎(wan)管傳感器的差壓(ya)值;ρ爲介質🈲的密🔴度(du)。
　　這個公式描述了(le)介質在彎管傳感(gan)器中流動時,介😄質(zhi)🙇🏻對彎管施加的離(lí)心力與介質的密(mi)度,介質的平均流(liú)速以及彎管的彎(wān)徑比之間的關系(xì)。另外,隻要介質在(zài)彎管傳🚩感器中流(liu)動的🏃🏻最小雷諾數(shù)達到一個極低值(zhi)☀️以上，彎管流量計(ji)的流量系數ax就是(shì)一個定值。用引壓(yā)管把彎管内外兩(liang)側的壓差△P引出,傳(chuan)遞給 差壓變送器(qì) ,如圖3所示問,再通(tōng)過公式(5),即可得到(dào)流經彎管内的流(liu)體💃🏻速度🥰?。

4.2分析運行(háng)效果良好的原因(yin)
1)測壓室與被測介(jie)質被引壓管内的(de)介質隔離,使測壓(yā)室内不易結垢;
2)引(yǐn)壓管内的介質水(shuǐ)相對穩定,并與管(guan)道内的被測介質(zhi)進行鈣☔離子交換(huàn)的速度慢,并且交(jiāo)換量極小,所以在(zai)引壓管和測壓室(shi)‼️内結垢的速度極(ji)小，不會影響引壓(yā)和測壓效果;
3)引壓(yā)管在測壓室與取(qǔ)壓口之間有一段(duan)距離,易于散熱,降(jiang)低了引壓管内鈣(gài)離子的熱運動和(he)結垢的速度。
5結束(shù)語
　　在采用彎管式(shi)流量計測量電脫(tuo)鹽注水的過程中(zhong)🍉,表現出運行📧穩定(dìng),測量正确,反映靈(líng)敏的效果。的維修(xiū)次數由過去每周(zhou)♍的二三次,變爲每(mei)年維修一次,主要(yao)是清理取壓彎管(guǎn)🏃和測壓室内的水(shui)垢，并且投🐆用後偏(piān)移量小,運行⛱️正常(cháng)。

　　　　因此在選用流量(liàng)計時,要考慮的因(yīn)素很多:精度、可靠(kao)性、費用、流體特性(xing)及其它因素。要嚴(yan)格分析流量計的(de)工作性能,被測流(liu)體的物理和化學(xue)特性,結合現場環(huán)境因素、安裝條件(jian)和設備的性價比(bi)等情況,選擇合适(shì)的流量計,避免因(yīn)選型不當産生不(bu)穩定☁️的安全生産(chan)因素和造成不必(bi)要的經濟損失。

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