1.概述
在工业测量中流量测量是一个很重要的参数,它不仅作为过程控制仪表,更重要的是它要作为计量仪表,为企业的成本核算和市场运营提供可靠的数据。而流量测量又是工业测量的难点。在实际应用中,由于工艺条件和测量介质的千差万别,根据设计所选仪表往往不能满足实际要求。笔者在生产一线从事自控仪表工作多年,对流量测量的一些经验总结如下。某厂的煤气是发生炉煤气,它的特点是:煤焦油和水分含量相对比较高,对仪表的长周期运行提出了很高要求。原设计煤气测量用阿牛巴和涡轮流量计,在实际应用中可以满足过程控制的需要。但由于生产运行的长周期需要,作为计量仪表不能满足要求,主要原因是仪表的选型与实际测量介质不符,经过多年的探索,选用了超声波流量计作为计量仪表,通过一段时间的考核,完全能满足计量的需要,解决了生产中的实际问题,现将三种流量测量方法介绍如下。
2.测量方法比较
阿牛巴流量计属于差压流量计,是按力平衡原理工作的。通过测量取样管正对流体流向的前后差压来反应流体流量。
阿牛巴流量计主要参与控制回路的调节,小流量时比较灵敏,正常流量时仪表也很稳定,基本满足控制回路的要求。原设计阿牛巴流量计又作为计量仪表计量煤气,由于煤气的特点是煤焦油和水分含量高,流量计运行时间较长时取压孔容易堵,使测量数据不准,而生产又不允许频繁清理流量计。这样就造成煤气计量长期不准确。
涡轮流量计属于测量流速的流量仪表,它是基于动量矩守恒原理,流体推动涡轮旋转产生的脉冲信号与流体流速成正比。因而通过测量脉冲频率,就可知道流体的流速,测出流体的流量。另外,涡轮流量计与被测介质的密度、粘度有关。涡轮流量计在燃烧站中参与控制回路的调节,灵敏度高,运行稳定,由于煤气的特点,也容易使流量计的叶轮与轴承粘住,造成测量不准。同时由于煤气含水量大,对叶轮和轴承有一定的腐蚀,容易造成流量计的损坏,增加了仪表的运行成本。
2.3.1工作原理
系列超声波流量计是利用超声波在管道中传播时间原理而实现的。气体流量则通过流速、管道截面积以及雷诺数等得到。
超声波流量计的基本原理如下图1表示。
管道中斜装一对超声波传感器,两个传感器之间的距离为超声波的传播声程。超声波在两个传感器之间的距离为超声波的传播声程。超声波在两个传感器之间的顺流传播时间和逆流传播时间分别为:
ts=L/C+Vcosθ
式中
C为超声波在静止气体中的传播速度,随气体性质变化而变化;
V为气体的流速;
θ为超声波声程L与管道轴线之间的夹角。
tn=L/C-Vcosθ
依据ts和tn表达式,求得沿声程上的线平均流速可以看出,因采用直接的动力学原理进行测量无任何假定条件,气体流速仅与测量参数(1/s-l/n有关,与气体本身性质无关,即不受气体成份、密度温度等影响。
2.3.2超声波流量计的特点
(1)微型、高能超声波换能器(传感器)与国际同类产品同步。超声波测量信号灵敏度优于100Hs,目前已达到**水平。
(2)高温型超声波换能器,zui高温度可达420℃。
(3)数码式信号转换器,可获得精确的解析度,并获得长久的稳定性。
(4)测量口径范围宽,*小口径25mm,zui大口径可达5m以上。
(5)量程比大1:350。
(6)测量介质范围广,即可测量脏、污、腐蚀气体,也可测量饱和,多组份等气体。
(7)无阻力,无压力损失,无可动部件,无磨损,无堵塞隐患,现场实践证明;在以下条件(1)管道内部管壁上粘结近10公分的脏污杂质。(2)管道内部冷凝积水。(3)换能器表面覆盖1公分的粘性油品,系统仍然工作正常,日常维护工作量基本为零。
(8)积水、脏污管道截面积修正,保证对气体真实流量的精密性。
(9)安装位置任意,直管段要求低,可在水平、垂直位置或倾斜管道上安装。
(10)可以不断流拆装、维护,在线修改极为方便
(11)适合各种工作环境,可在脏污、腐蚀、粘性、高温、寒冷、振动等环境下长期稳定地工作,一次安装,长久使用,维护极少。
(12)能用于有爆炸危险的环境中,防尘、抗雷击设计,适应复杂多变的气候影响。
3.三种流量计各种数据的比较、分析
由于超声波流量计所具有的特点使它作为计量仪表在煤气计量中显示出明显的优势。现将三种测量方法的测量数据比较如下,见表1。
(1)运行数据(在仪表的安装位置上,超声波所测流量应为阿牛巴和涡轮之和)
表1为一个月的三种流量计测量数据的比较,从中可以阿牛巴流量计的测量误差zui大为16.64%,涡轮流量计的测量误差zui大竟达41%。而超声波流量计的zui大测量误差为044%,作为计量仪表完全满足要求。
(2)其它数据见表2
由表1和表2,在煤气计量中,超声波流量计运用很成功,解决了该厂多年来煤气计量不准的难题
4.超声波流量计维护注意事项和常见故障处理
4.1维护注意事项
(1)加强仪表巡检,尽可能消除外围因素(如:漏雨、电磁干扰等)对仪表造成的影响;
(2)为了消除仪表的零点漂移要定期校验变送器,消除仪表测量偏差。
(3)由于煤气煤焦油和水分含量较高,容易在换能器表面积煤焦油并腐蚀换能器表面应定期清理换能器,保障仪表测量准确。
4.2常见故障处理
(1)测量不稳定或示值zui大,原因是流量计对接地要求比较高,检查仪表接地,使其达到仪表的要求。
(2)仪表测量不稳定或小信号时波动很大,原因是流量计对强电磁干扰比较敏感,消除引起电磁干扰的原因就可排除此故障。
(3)仪表示值稳定,但比实际流量偏大或偏小,通过调校变送器和清理换能器一般都能消除此故障。
流量仪表的选型是流量测量的关键,在日常工作中加强仪表的维护,才能保障仪表的正常运行,为生产提供准确的参数。
上一条：
冷凝器磁翻板液位计的工作原理及常见故障分析
下一条：
一种石油油气集输用单井流量计量装置
