摘要 :質(zhì)量流量計(jì)是一種較新型的流量測(cè)量?jī)x表, 現(xiàn)在已越來越多地應(yīng)用于 各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域 。 但 在具體的工程中 , 必須正確地安裝 、使用 , 才能使這一高級(jí)的優(yōu)良技術(shù)產(chǎn)品發(fā)揮其應(yīng)有的作用 。
作為新型的流量測(cè)量?jī)x表 ———質(zhì)量流量計(jì),自1979 年美國(guó) MICRO MOTION 公司首先開發(fā)成功以來,各大儀表廠家競(jìng)相推出其公司的質(zhì)量流量計(jì) 。這一高級(jí)的技術(shù)可直接用于測(cè)量介質(zhì)的質(zhì)量、密度、溫度。具有測(cè)量精度高、量程比寬、測(cè)量范圍廣等特點(diǎn)。而 且, 由于其測(cè)量原理的特殊性 ,還可用于測(cè)量高壓氣體 、高粘度流體 、非牛頓流體等較特殊的介質(zhì) 。其產(chǎn)品具有一系列的耐腐蝕材料 ,具有隔爆 、本安等防爆產(chǎn)品。它正被越來越廣泛地應(yīng)用于石化、化工、醫(yī)藥等各個(gè)領(lǐng)域 ,用于較重要的各種進(jìn)料的混合和批量計(jì)量 、流量計(jì)量控制、快速多變的密度測(cè)量 、產(chǎn)品的質(zhì)量控制和監(jiān)視的測(cè)量場(chǎng)合 。而且, 由于其檢測(cè)器無可動(dòng)部件, 因此日常維護(hù)量少,易于安裝和操作 。
1、質(zhì)量流量計(jì)的安裝要求:
可垂直安裝、水平安裝。·無直管段要求 ?！ち髁坑?jì)不能安裝在管道的最高點(diǎn) ?！げ灰怪卑惭b在垂直放空管側(cè)?！ち髁坑?jì)兩側(cè)需支撐。支撐位置在上游 15D和下游15D 內(nèi)為好 。
2、應(yīng)用中的問題剖析:
在具體應(yīng)用中, 如何根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況正確安裝質(zhì)量流量計(jì),如何注意一些細(xì)節(jié) ,使其達(dá)到應(yīng)有的優(yōu)秀性能,也是值得注意的問題 。
在某化工工程中 ,我們公司承擔(dān)了總承包的工作。此裝置中, 采用了 20 多臺(tái)質(zhì)量流量計(jì) 。其精度按儀表制造廠的樣本顯示應(yīng)達(dá) 0.15 %, 可是現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果均在 0.3 %以下 。雖然 ,對(duì)于一般的現(xiàn)場(chǎng)儀表這一測(cè)量精度已相當(dāng)精確, 但對(duì)于以高測(cè)量精度而著稱的質(zhì)量流量計(jì) ,業(yè)主有理由提出指責(zé)和否定 。為此,承包公司和生產(chǎn)廠家均十分著急 。于是,我們開展了以下幾個(gè)步驟的工作。
·由數(shù)據(jù)表重新計(jì)算所有流量計(jì)的口徑, 以確認(rèn)選型的正確性。計(jì)算結(jié)果表明 ,除一臺(tái)質(zhì)量流量計(jì)的計(jì)算精度為 0.16 %以外, 其余計(jì)算精度均可達(dá)到 0.14 %以上 。由此, 排除了因選型錯(cuò)誤可能引起的精度誤差。
·業(yè)主提出質(zhì)量流量計(jì)沒有水平安裝并設(shè)置前、后直管段 。指出這是造成精度降低的原因。為此, 我們?cè)俅翁接懥似錅y(cè)量原理。在樣本上明確指出,質(zhì)量流量計(jì)安裝無直管段要求 ,也不限于水平安裝 。眾所周知, 質(zhì)量流量計(jì)依據(jù)牛頓第二定律 :力=質(zhì)量 ×加速度(F =ma)工作, 其測(cè)量系統(tǒng)分為變送器和傳感器 ,即機(jī)械和電子兩部分。傳感器是根據(jù)科氏力的原理來測(cè)量流體的質(zhì)量流量的 ?？剖狭κ侵肝矬w在旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)中作直線運(yùn)動(dòng)時(shí)所受到的力。
F c =2Δm( ω× v)式中 F c ———科氏力; Δm ———?jiǎng)游矬w的質(zhì)量 ; ω———角速度 ; v ———旋轉(zhuǎn)或振動(dòng)時(shí)的徑向速度。
科氏力與流體的質(zhì)量流量成正比。傳感器用測(cè)量管振蕩來代替恒定的角速度 ω,即在一般的情況下測(cè)量管以一定的頻率振動(dòng),象音叉一樣 。當(dāng)流體流過測(cè)量管時(shí),流體就會(huì)受到科氏力的作用。測(cè)量管里流體所受科氏力的反作用 ,產(chǎn)生進(jìn)口和出口的相位差 。
·當(dāng)流量為零時(shí) ,入口與出口相位差為零。
·當(dāng)有流體流過時(shí),入口處管子振動(dòng)減速 ,出口處管子振動(dòng)加速 ,入口與出口產(chǎn)生相位差。當(dāng)質(zhì)量流量增加時(shí)該相位差也增加 。在儀表的入口和出口可分別裝上電磁式相位傳感器來檢測(cè)管子的相位。由此可見, 科氏力流量計(jì)所測(cè)到的質(zhì)量流量與流體的溫度 、壓力 、粘度 、電導(dǎo)率和流體形狀無關(guān) 。是否水平安裝, 有無直管段并不影響儀表的測(cè)量精度。保證滿灌才是對(duì)質(zhì)量流量計(jì)安裝的要求 ?？v觀現(xiàn)場(chǎng)安裝的 20 多臺(tái)質(zhì)量流量計(jì) , 都達(dá)到了滿灌的要求。因此, 它也不是影響儀表精度的因素 。
2.1、現(xiàn)場(chǎng)安裝問題：
1)現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)量流量計(jì)多安裝在泵出口不遠(yuǎn)處 。
2)質(zhì)量流量計(jì)的儀表支撐柱普遍較細(xì) , 一般小于現(xiàn)場(chǎng)管線;一些垂直安裝的質(zhì)量流量計(jì)所在的生產(chǎn)管線較粗 ,固定支撐件卻不夠穩(wěn)固;有些質(zhì)量流量計(jì)的支撐架一邊只有一個(gè)。
3)有些質(zhì)量流量計(jì)的支撐件連在一起 。
4)一些支撐件安裝在檢測(cè)元件本體上 。
2.2、問題分析：
從質(zhì)量流量計(jì)檢測(cè)原理可知, 質(zhì)量流量計(jì)有本身固有的振動(dòng)頻率, 而這振動(dòng)頻率往往較小。我們采用的質(zhì)量流量計(jì)的固有振動(dòng)頻率的振幅小于1mm , 頻率大約在 80Hz 。 由此 , 附近較大的振動(dòng)和管道的應(yīng)力腐蝕將直接影響質(zhì)量流量計(jì)的測(cè)量精度。遠(yuǎn)離振動(dòng)源和正確、穩(wěn)定的支撐將是保證質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量精度的重要因素 。剖析現(xiàn)場(chǎng)儀表的安裝情況可見:
1)質(zhì)量流量計(jì)安裝在泵的附近 , 泵啟動(dòng)后較大的振動(dòng)必將干擾流量計(jì)的正常工作 。
2)流量計(jì)的儀表支撐柱普遍較細(xì) , 有些質(zhì)量流量計(jì)的支撐架一邊只有一個(gè) 。當(dāng)管道應(yīng)力傳輸至儀表安裝段時(shí), 其支撐件不足以抵御管道應(yīng)力 ,將降低質(zhì)量流量計(jì)的測(cè)量精度。
3)質(zhì)量流量計(jì)的支撐件連在一起 。 當(dāng)其中一臺(tái)質(zhì)量流量計(jì)受到振動(dòng)干擾和應(yīng)力時(shí), 將不可避免地傳至其他流量計(jì), 并可能產(chǎn)生共振。
4)一些垂直安裝的質(zhì)量流量計(jì)固定支撐件不能穩(wěn)定較重較大口徑的質(zhì)量流量計(jì)本體 。管道由于流體通過或管線應(yīng)力而產(chǎn)生的振動(dòng)將影響質(zhì)量流量計(jì)正確測(cè)量 。
5)支撐件安裝在流量計(jì)的流量管部或連接法蘭處, 也可能導(dǎo)致應(yīng)力產(chǎn)生而干擾流量管振動(dòng)頻率,造成精度偏差
2.3、采取的措施：
綜上所述 ,引起質(zhì)量流量計(jì)精度下降的原因是振動(dòng)的干擾和應(yīng)力的影響。對(duì)此 ,我們采取的措施為:
1)遠(yuǎn)離振動(dòng)泵 3m 以上 。
2)支撐件位置在流量計(jì)上 、下游 15D 內(nèi) , 儀表的兩邊分別設(shè)置兩個(gè)固定的支撐架,以抵御流體流經(jīng)管道時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)和管道的應(yīng)力(尤其是當(dāng)附近有較重的閥門時(shí))。支撐架必須從儀表本體上移開,其直徑足以支撐質(zhì)量流量計(jì)本體和管線的重量, 并且隔離振動(dòng)。
3)當(dāng)垂直管道直徑較大支撐件不易制作時(shí) , 可將安裝流量計(jì)的管道設(shè)計(jì)成水平形式 。
4)各個(gè)質(zhì)量流量計(jì)的支撐件不可公用或連在一起 ,必須分開。
5)儀表出口管線最好高于流量計(jì)第 2 個(gè)支撐架后的管線, 以產(chǎn)生一個(gè)小的背壓 ,避免虹吸現(xiàn)象 。
6)對(duì)振動(dòng)過大的地區(qū) , 應(yīng)設(shè)置減振器或采用其他的減震措施 。
7)在質(zhì)量流量計(jì)的安裝中還必須注意不同介質(zhì)不同口徑的質(zhì)量流量計(jì)的安裝方式和角度也各不相同。
a)當(dāng)測(cè)量管線較細(xì)時(shí) , 無論介質(zhì)為潔凈液體 、氣體 、液體漿料時(shí), 都可以按下圖安裝 。
b)當(dāng)測(cè)量管線較粗且介質(zhì)為潔凈液體時(shí) , 安裝方式如下圖, 以保證測(cè)量管線中沒有氣泡駐留。
c)當(dāng)測(cè)量管線較粗且介質(zhì)為氣體時(shí), 安裝方式如下圖避免氣體中的水分殘留在測(cè)量管線中。
d)當(dāng)測(cè)量管線較粗且介質(zhì)為液體漿料時(shí) ,推薦安裝方式如下圖 , 實(shí)現(xiàn)其自清潔的功能, 避免小顆粒在檢測(cè)器中的積累 。
8)在安裝中必須注意檢測(cè)器上標(biāo)明的介質(zhì)流動(dòng)方向,按其箭頭所示施工,切勿反裝。
9)安裝儀表的管道中必須保證充滿介質(zhì) , 即做到滿灌。
10)當(dāng)管線進(jìn)行吹掃 、清洗時(shí) , 所有的質(zhì)量流量計(jì)必須從管線中拆下 ,用管代替之 。待清掃工作結(jié)束時(shí)再重新安裝到位。總之 ,質(zhì)量流量計(jì)是一種新型儀表, 具有其他流量計(jì)所無可比擬的優(yōu)點(diǎn)。
在各種大 、中型工廠中正在被大量地應(yīng)用 。選型合理、口徑計(jì)算正確是其選用的前提。但如果安裝不正確 ,使貴重的儀表得不到很好地應(yīng)用, 不僅會(huì)給生產(chǎn)控制帶來困難 , 而且浪費(fèi)了購(gòu)買流量計(jì)的資金, 不能發(fā)揮它的優(yōu)越性,還會(huì)使人對(duì)儀表本身性能產(chǎn)生誤解, 給質(zhì)量流量計(jì)的應(yīng)用和推廣帶來阻礙 。為此, 在工程應(yīng)用中,正確地安裝是我們決不可忽視的一大重要環(huán)節(jié)。
