威力巴氣體流量計
適用于氣體、液體和蒸汽的高精度流量測量。
主要用于氣體 器流量測量,包括壓縮空氣、氮氣、蒸汽和煤氣等。
威力巴流量計的工作原理:當流體流過探頭時, 在其前部產(chǎn)生一個高壓分布區(qū),高壓分布區(qū)壓力略高于管道的靜壓。根據(jù)伯努利方程原理,流體流過探頭時速度加快,在探頭后部產(chǎn)生一個低壓分布區(qū),低壓分布區(qū)壓力略低于管道靜壓。威力巴探頭在高低壓區(qū)有按一定準則排列的多對取壓孔,能準確測量平均流速,精確檢測到流體的平均速度產(chǎn)生的差壓。威力巴流量測量關系式如式(1)所示:
變化時,需要進行補償。
2 氣體流量測量系統(tǒng)的組成
蒸汽流量測量系統(tǒng)為例(見圖 1),它的主要組成部分包括節(jié)流裝置(威力巴流量計)、差壓變送器、壓力變送器、熱電阻和流量積算儀等,且流量積算儀的數(shù)據(jù)通過 RS- 485 通訊傳輸?shù)焦灸茉垂芾硐到y(tǒng)。
3 氣體流量測量系統(tǒng)的安裝及調(diào)試
3.1 安裝前準備工作
流量計安裝前需要儀表人員現(xiàn)場調(diào)研,了解被測介質管道分布情況、管道管徑和壁厚、管道振動或其他干擾情況,了解被測介質的最小流量、常用流量、最大流量、溫度、壓力等工況參數(shù),根據(jù)工況和測量精度要求選擇安裝位置,并結合廠家的選型手冊選擇適用的設備型號。流量計選型主要考慮其法蘭型號、引壓管接頭類型、安裝點的管道方向(確定流量計是水平安裝還是垂直安裝)、傳感器的探頭尺寸以及流量計探頭型號等參數(shù)。變送器選型過程中主要考慮變送器類型(差壓、微差壓、壓力、流量等)、測量量程、輸出信號、通訊協(xié)議、安裝方式、電氣連接等參數(shù)。流量積算儀大多可以通用,其量程可以根據(jù)需要自行設定,儀表輸入信號也可以由用戶自己組態(tài)、修改,但是有的廠家的設備測量介質不同時需要選擇不同的型號[ 1]。另外,流量計及其配套設備變送器、智能流量積算儀、熱電阻等安裝前必須調(diào)校,經(jīng)校準合格后才能安裝使用。
3.2 設備安裝
根據(jù)現(xiàn)場管道分布情況選擇合適的位置安裝威力巴流量計,水平管道上進行安裝時,如果測量介質為氣體時,威力巴應安裝在管道上方 160°的任何位置,防止氣體中含的液體進入引壓管,變送器盡量安裝在高于威力巴的位置,開表時要進行排液操作。如果測量介質為液體時,威力巴則應安裝在管道下方 160°的任何位置,這樣可以使液體中混含的氣泡排入管道中,變送器則應盡量安裝在低于威力巴的位置。在垂直管道上安裝時,可以圍繞垂直管道360°任何位置安裝,安裝完成后要校正探頭方向, 使探頭上的流體方向與管道中介質流向保持在 3° 以內(nèi)。安裝位置直管段要求前 7D 后 3D(D 為管道直徑),且管道四周要有足夠的空間便于安裝和日后使用維護。測量系統(tǒng)安裝過程及注意事項如下:
1) 在安裝點管道上方正中心畫出開孔尺寸和形狀,開孔尺寸根據(jù)威力巴的探頭型號來確定,例如威力巴 V150- 05 型探頭的開孔尺寸為 13 mm,并在畫好的位置用氣割開孔,清理掉管道開孔邊沿的毛刺有利于焊接。
2) 將整套設備組裝好后插入管道,使流量計上的方向標志與被測介質的流向保持一致,然后對底座進行點焊,點焊好后取下底座以外的部分,將底座牢固的焊接在管道上,并清理干凈焊縫處的焊渣。 待焊縫冷卻后,需要用肥皂水進行試漏,確保焊縫密封良好后,將流量計鎖緊在底座上,并將流量計各個連接處鎖緊,保證整套流量計密封良好。
3) 用 2 個截止閥作為一次閥,在截止閥兩端螺紋上纏繞生料帶(10 圈左右),然后將其鎖緊在威力巴的接口處。
4) 將變送器安裝在合適的位置(如果被測介質為氣體時,變送器安裝時應盡量安裝在一次節(jié)流元件威力巴的上方,如果被測介質為液體或蒸汽時, 變送器安裝時應盡量安裝在一次節(jié)流元件威力巴的下方),且變送器應盡可能的靠近一次元件。
5) 用無縫鋼管作為引壓管,將其兩端各焊接一個內(nèi)螺紋活接頭,一端鎖緊在一次閥上,另一端鎖緊在變送器上。注意變送器的高壓側要連接威力巴的高壓側,變送器的低壓側要連接威力巴的低壓側, 必須一一對應。
6) 蒸汽測量系統(tǒng)中還需要在一次元件與變送器中間部分的引壓管上安裝冷凝器,且高壓側和低壓側的冷凝器必須在同一水平線上,否則會產(chǎn)生誤差。
7) 變送器前端需要向下引出一段安裝 1 個排污閥。如果被測介質為蒸汽時,變送器前端水平引壓管部分還需要增加 1 對截止閥,防止高溫損壞變送器。
8) 將流量積算儀安裝在儀表柜上。
9) 將傳感器、變送器、熱電阻和流量積算儀等組成的測量系統(tǒng)中所有信號線和電源線應做好標記, 并正確連接。且電纜應沿著電纜橋架鋪設,并與動力電源線隔離,避免干擾[ 2]。
10) 流量計投運之前必須認真檢查底座是否焊接牢固,安裝方向是否正確,各部分連接處是否泄漏,探頭插入深度是否合適,所有接線是否正確。整套測量系統(tǒng)安裝完成后還需要對差壓變送器和壓力變送器進行現(xiàn)場對零,確認無誤后投入使用。
4 應用實例分析
有 1 套流量計如圖 2 所示,安裝在管道低凹處。被測介質為壓縮空氣,使用單位前期是連續(xù)性使用, 經(jīng)常流量異常,現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)變送器零點漂移,引壓管內(nèi)積水,需要通過排污閥排水,周期大致為一個月,且變送器使用壽命不到 1 年。后使用單位自己安裝了空壓機,對空壓氣的使用變成了間歇性的,停用時空壓滯留管內(nèi),導致管道低凹處積水,通氣使用時水在壓力作用下會順著引壓管流入變送器,變送器泄壓口松開后能排出大量的水,排污閥排水需要半小時左右,測量數(shù)據(jù)異常,失去計量意義。
綜合上述情況,導致流量測量異常的主要因素是一次元件威力巴安裝位置不合理。針對該問題,制定了將威力巴移位的改進方案,將原流量計拆下,移至現(xiàn)有安裝位置前端的管道頂端,改進后變送器正常工作,測量數(shù)據(jù)正常,不必經(jīng)常排水,大大降低了儀表人員的維護量,并延長了變送器的使用壽命,節(jié)約了成本。其次,用戶停用時應當打開三閥組的平衡閥,關閉高壓閥和低壓閥,讓變送器處于無差壓輸入狀態(tài)。重新啟用時再重新將高壓閥和低壓閥打開,平衡閥關閉,差壓變送器恢復測量狀態(tài)[ 3]。
圖 2 威力巴安裝位置圖
5 日常維護
威力巴流量計的日常維護很少,主要在于探頭防堵。防堵注意事項如下:
1) 防止引壓管泄露。當引壓管泄露時探頭高壓區(qū)平衡遭到破壞,較小顆粒雜質可能進入取壓孔。
當管道處于停產(chǎn)時,由于分子布朗運動,顆粒小的雜質有可能進入取壓孔。因此,停產(chǎn)時,盡量關