渦輪流量計等儀表現場使用中的度問題詳解
摘要：近年來, 隨著我國社會經濟的飛速發展和工業化進程的不斷加快, 工業自動化儀表, 尤其是流量儀表業已在工業生產中的各個部門中得到了廣泛的應用, 對國民經濟的發展具有巨大的推動作用。但隨著工業生產過程中不斷使用, 這些流量儀表的度就會逐漸下降, 嚴重影響正常的工業生產進程。本文將以幾種常見的流量儀表為例, 對造成其度下降的原因進行分析, 并在此基礎上提出一些使用中的注意事項。
流量儀表 (英文:flowmeter) 又常被稱作流量計, 目前我們常用的流量儀表主要有電磁流量計、渦街流量計、浮子流量計、超聲波流量計以及渦輪流量計等。流量儀表主要應用于工業生產、能源計量、生物技術以及海洋氣象等領域, 對國民經濟的發展起到了舉足輕重的作用。
1、正確安裝并使用的初期造成流量儀表度下降的原因分析：
一般而言, 流量儀表的出廠度都是在標準工作條件下得出的, 而實際使用時的條件往往與標準工作條件有很大的差距。在實際使用過程中, 流量儀表的傳感器會經常與流體介質相互接觸, 由于受流體的腐蝕、粘附、磨損以及氣壓等因素的影響, 其度就會不可避免地發生變化甚至失效。
1.1、電磁流量計：
電磁流量計的工作原理是根據法拉第電磁感應定理, 由于傳感器的管道流通面積會對測量值產生影響, 因此, 當流體介質的壓力溫度不同于標準工作條件時, 因流通面積的不同而造成儀表讀數的改變可以計算出來, 否則要產生一定的誤差。實踐中我們可以看到, 這種儀表對直管段的要求比較低, 使用者只需按照產品說明書使用即可。一般而言, 這種儀表所測量的大多是工作狀態下的體積流量, 如果需要測量標準狀態下的體積流量, 則需要進行密度補償。
1.2、容積式流量計：
容積式流量計在實際工作過程中所引起的誤差, 主要是由于流體介質的溫度和壓力對計量腔體積產生的影響而引起。當知道計量腔體的材質后, 就能夠計算出其體積的變化, 進而可以根據實際需要對顯示儀表的讀數進行修正。從實踐來看, 由于流體的粘度對流量儀表的讀數也會產生影響, 因此要根據流量儀表的說明書進行全面的考慮。一般而言, 直管段的長度不會對流量儀表的度產生影響, 這是該類流量儀表***為突出的優勢。傳統的容積式儀表上顯示的是流體在工作狀態下的體積流量, 而現在的新型流量計大多都使用了智能型的顯示儀表, 并對其密度進行了自動補償。
1.3、渦輪流量計：
一般而言, 渦輪流量計對實際現場的條件要求比較高, 使用者只有盡可能地滿足其要求, 才能保證它的出廠度。當流體介質的溫度和壓力與標準工作條件相差甚遠時, 可以根據傳感器的材質與溫度、壓力計算出傳感器殼體的體積變化, 進而對儀表的讀數進行修正。當流體介質工作狀態下的粘度和標準流體的粘度差距比較大時, 應當根據儀表生產廠提供的粘度修正曲線圖加以修正。從實踐來看, 渦輪流量計對其上、下游直管段的長度都有一定要求。該類儀表上顯示的是介質工作條件下的體積流量, 如果想知道標準體積流量或者質量流量, 仍需進行密度補償。由于渦輪流量計的測量度比較高, 因此常被用作標準表對工作儀表進行標定。
2、使用一段時間后, 流量儀表度的變化及處理建議：
通常情況下, 流量儀表的實際工作環境都比較差, 使用一段時間后, 其度一般都會出現不同程度的下降, 以下針對不同類型的流量儀表分別進行說明。
2.1、電磁流量計：
電磁流量計通常是由傳感器和轉換器構成的, 一般情況下其工作可靠性較強。但經過長期的使用后, 其度也會下降甚至失去功效。一般而言, 如果儀表所顯示的數值與流體物料的平衡規律明顯不相符或者根本沒有顯示數值時, 可以先將傳感器與轉換器斷開, 單獨用“自校”功能對轉換器進行檢查, 若發現問題, 可以采用“換印刷板”的方法對其逐一排查, 或者干脆換一新的轉換器, 以保持其正常工作。經過上述檢查后, 如果確定不是轉換器出現的故障, 則就要檢查傳感器。
由于流量計長時間工作在高溫、高壓力的環境下, 或者安裝時對測量管造成了較大的機械應力, 使測量管的襯里遭到嚴重的損壞, 進而導致電極絕緣層破壞或勵磁線圈絕緣層破壞, 儀表顯示的數值誤差增大或者根本不顯示數值。在這樣的情況下, 就必須將傳感器拆下來并對其進行徹底的修理。
2.2、容積式流量計與渦輪流量計：
從產生流量儀表變化的原因來看, 容積式流量計與渦輪流量計基本上相同。從實踐來看, 介質中一般都有雜質, 并且對軸承和軸要產生嚴重的磨損, 雜質進入軸承與軸要之間的空隙中會影響其轉速, 從而造成儀表顯示的數值出現誤差;同時, 當流體的溫度和壓力發生變化時, 會使管道內的液體逸出其所含的空氣或者因管道內的壓力低于流體的飽和蒸汽壓而使部分液體變成蒸汽, 也可能因為介質的負壓使外面的氣體被吸入到管道內, 但不管什么原因產生的氣體, 只要隨著被測液體進行流動, 就會造成儀表的指示數值增大, 從而出現誤差。
針對以上問題, 筆者認為:在流量儀表安裝的初期, 首先在流量儀表的上游和下游各兩倍管徑的管壁上安裝一對測壓口, 必要時可以與差壓計相連接。在正常工作時, 記下流量儀表指示的數值與差壓計所指示的數值之間的對比關系, 如果正常, 則可以將這個對比關系當作以后再次檢查流量儀表工作狀態的依據。例如, 通過定期對該對比關系進行測量, 如果發現在同樣的差壓計指示值下流量儀表所指示的數值偏小, 則基本上可以確定是流量儀表出現了故障。當檢查流量儀表的傳感器時, 可以先對發信器進行檢查。
將發信器單獨取下, 先對其輸入一個已知的信號, 再對照其輸出值, 通過對比即可找到問題所在。如果故障無法在短時間內予以排除, 為了保證流量儀表的正常使用, 可以換上一個新的。如果傳感器沒有出現故障, 則就要將流量儀表從流程管線上卸下來, 對其進行仔細的檢查。如果流量儀表不可避免地要安裝在雜質比較多的流體或有可能產生氣體的液體中時, 可以在其上游安裝一個過濾器或者消氣器, 同時還要加強日常的檢測和維護, 定期清理這些設備中的污垢和廢氣, 以確保流量儀表的正常使用。
結束語：
總而言之, 影響流量儀表度的原因很多, 我們只有從實際出發, 充分發揮自身的主觀能動性, 積極探索創新和維護方法, 才能保證流量儀表的正常運行。