流量計的非常規(guī)維修方法
流量計的非常規(guī)維修方法
流量作為工業(yè)過程檢測與過程控制中重要的檢測參數(shù)，其測量的準(zhǔn)確性和長期性是衡量生產(chǎn)是否平順，是否達到控制要求的重要指標(biāo)之一。筆者曾在化工企業(yè)工作十余年，經(jīng)過實踐與學(xué)習(xí)，總結(jié)出一些實用省錢的維修流量計的方法，能使流量計在滿足工控要求的前提下恢復(fù)使用功能。
1.電磁流量計
電磁流量計利用法拉第電磁感應(yīng)定律，在測量管不導(dǎo)磁的內(nèi)壁兩側(cè)中線位置水平安裝一對磁極，在磁場垂直的方向上安裝一對檢測電極。當(dāng)具有導(dǎo)電性質(zhì)的流體流過該管段切割磁力線時，與流體接觸的電極產(chǎn)生感應(yīng)電勢與介質(zhì)流速成正比，如式 1 示 ：
E=BDv （1）
其中，B 為管道內(nèi)磁感應(yīng)強度 ；D 為管道內(nèi)徑 ；v 為管道流體的流速 [1]。
由于在該過程中產(chǎn)生的電勢為毫伏級信號，極易受到外界噪聲或其他電磁信號的干擾，因此，常將電磁流量計利用接地環(huán)與流量計外殼進行可靠接地。以測量鹽酸流量為例，在選擇電磁流量計時，根據(jù)被測介質(zhì)的腐蝕性采用的是鉭電極，聚四氟乙烯襯里。由于鹽酸流經(jīng)的管道為非金屬管道，因此需要采用接地環(huán)。當(dāng)該接地環(huán)斷裂、缺損頻率時，接地回路無法形成，導(dǎo)致測量有較大的波動和誤差，甚至影響正常生產(chǎn)。口徑越大的接地環(huán)造價越貴，而更換一臺特殊材質(zhì)的電磁流量計整體更是浪費，因此，可對接地環(huán)進行修復(fù)以節(jié)省生產(chǎn)成本。
由于不同的材質(zhì)導(dǎo)電系數(shù)不相同，因此在制作新的接地環(huán)時不能采用任意金屬材料如常見的不銹鋼 304 L 等，而應(yīng)選取與電極材質(zhì)相同的鉭。鉭作為稀有金屬比較難在市面上買到，可利用報廢的儀器儀表中的零部件進行加工，如法蘭式液位計的鉭膜片。按照管道周長剪下液位計的鉭膜片后，繞在原先接地環(huán)的塑料部件上形成環(huán)狀。必須注意的，接口處不能用其他金屬焊條進行焊接，避免改變接地環(huán)導(dǎo)電系數(shù)，只需將接口處扭接緊實即可。經(jīng)實際使用驗證，新制成的接地環(huán)能很好的發(fā)揮接地作用，排除干擾，使電磁流量計測量信號穩(wěn)定準(zhǔn)確。
2.金屬轉(zhuǎn)子流量計
金屬轉(zhuǎn)子流量計基于節(jié)流原理而制成。將金屬制成具有
上大下小結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子，將其置于圓錐形的測量管道中。當(dāng)被測介質(zhì)由下至上流經(jīng)測量管時，對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生一個向上的推力。當(dāng)推力與轉(zhuǎn)子自身重力達到平衡時，轉(zhuǎn)子停留在測量管內(nèi)的某一位置，通過機械裝置在流量刻度盤上指示實時流量。流量與轉(zhuǎn)子在測量管內(nèi)高度的關(guān)系如下式 2 ：
式中，S 為轉(zhuǎn)子***大橫截面積；α 為流量系數(shù)；ρf 為被測介質(zhì)密度；ρz 為轉(zhuǎn)子材料密度；g 為重力加速度；V 為轉(zhuǎn)子體積；H 為轉(zhuǎn)子高度；S0 為測量管的環(huán)形縫隙的流通面積。
實際工況中，當(dāng)管道內(nèi)有焊渣等雜質(zhì)較大物體隨著介質(zhì)流經(jīng)轉(zhuǎn)子時，會對轉(zhuǎn)子造成損傷，甚至使得轉(zhuǎn)子在沖擊下造成上下部件斷裂，無法正常指示出流量，此時可修復(fù)轉(zhuǎn)子以解決問題。將轉(zhuǎn)子從測量管內(nèi)取出，用電焊將脫落的轉(zhuǎn)子點焊固定。點焊后，轉(zhuǎn)子的質(zhì)量發(fā)生了改變，據(jù)式 2 可知，對應(yīng)于同量時，轉(zhuǎn)子在測量管內(nèi)浮起的高度也會隨之發(fā)生改變，即量程發(fā)生改變。需估算后對刻度盤或者 DCS 的量程進行的修改。若需要較為測量時，必須對校正系數(shù) K 進行修正。K 值按下式 3 計算 ：
其中，ρ1，ρ1/ 為轉(zhuǎn)子修復(fù)前后的密度 ；ρ 為被測介質(zhì)密度。
K 值與刻度盤標(biāo)尺上的示值相乘即可得到實際修改量程后的示值。因此，需要在焊接修復(fù)轉(zhuǎn)子前后，均需要對轉(zhuǎn)子進行稱重。由于焊點非常小，可視為體積不發(fā)生改變。計算出密度后，再算出 K 值。根據(jù)實際應(yīng)用證實，經(jīng)修復(fù)的轉(zhuǎn)子流量計能較準(zhǔn)確的對被測介質(zhì)進行測量，可使用在對測量精度要求不高的工況中。
3 旋渦流量計
旋渦流量計是利用流體遇到安裝在管道中的旋渦發(fā)生體后產(chǎn)生的旋渦來測量流量。
旋渦流量計測量時，為了達到測量精度要求，通常需要溫壓補償。旋進式旋渦流量計在使用過程中，***常見的故障就是溫度值與現(xiàn)場溫度實際值不符合。常規(guī)維修方法即更換溫度傳感器，但難以購買到匹配規(guī)格。
溫度傳感器的核心是 Pt100 鉑電阻，可以將原傳感器拆除，從 Pt100 熱電阻中抽出鉑電阻進行更換。若長度不符，可將鉑電阻的引出線裁剪至適當(dāng)長度，保證其與流體間能進行充分接觸。采用導(dǎo)熱性能較好且能延展性較好的金屬制做成直徑較細而管壁較薄的保護套套在鉑電阻外，保護鉑電阻安裝時不受到機械損傷，也可保證傳熱性能。***后將鉑電阻插入原溫度傳感器安裝位置。若更換鉑電阻后仍無法正常工作，可考慮原有傳感器電路板損壞，無法接收信號。此時，將鉑電阻外接溫度變送器將電阻值轉(zhuǎn)成 4~20mA DC 后再將信號送入流量計中。
在更換過程中，應(yīng)注意鉑電阻與流量計接口部分的密封。若無法保證密封，則可以在原溫度傳感器插入口處加焊一個外螺紋過程接頭，將于其配套的內(nèi)螺紋螺帽與制作好的保護套管焊接在一起后，再將鉑電阻插入套管。完成后，必須加壓試漏，確定密封性后才可正式使用。
4 .差壓流量計
差壓流量計是利用孔板節(jié)流原理，在孔板前后形成壓差，此時流量與壓差的平方根成正比，如式 4 ：
刮碰造成邊緣鈍化，則流出系數(shù)增大，造成附加誤差，影響測量的精度，使生產(chǎn)經(jīng)營成本過高。
在修復(fù)鈍化孔板邊緣前，應(yīng)記錄孔板正反兩面的原開孔直徑，若因丟失原始資料無法查證數(shù)據(jù)，可自行測量；再用角度測量儀測量原開孔角度。此時應(yīng)盡可能提高測量精度，以避免造成人為誤差而使修復(fù)好的孔板依然無法達到原有的測量精度。對鈍化邊緣進行打磨時，注意不要讓打磨工具劃傷孔板表面，應(yīng)使得孔板表面光滑，邊緣足夠尖銳。同時還應(yīng)注意孔板的直徑比有一定要求，即 β 在 0.22~0.75 之間。若邊緣鈍化嚴重，打磨后 β 超出允許范圍，則沒有修復(fù)的必要。
根據(jù) IS05167 標(biāo)準(zhǔn)，孔板與阻流件之間所要求的直管段比與直徑比有關(guān)。修復(fù)鈍化孔板勢必改變孔板開孔直徑，則其與管道實際內(nèi)徑之比也發(fā)生了改變，而孔板前后所需的直管段長度也隨之發(fā)生改變。由于工藝管道安裝完畢后無法任意改變長度，因此在修復(fù)時，應(yīng)該盡可能使開孔直徑變動不大。開孔比在某一允許范圍內(nèi)時，可不需要改變直管段長度。修復(fù)完成后，由于直徑比發(fā)生改變，其對應(yīng)的滿量程刻度也隨之改變，需要重新計算，予以校正。
5 .結(jié)語
在過程檢測儀器儀表種類與技術(shù)日新月異的今天，維修儀器儀表的方法也要跟上技術(shù)的發(fā)展，重點在于掌握各種儀器儀表的測量原理。儀器儀表的維修既可以為企業(yè)節(jié)約生產(chǎn)成本，也可以在維修的過程中提高儀表技術(shù)人員的專業(yè)素質(zhì)。