在工業生產裝置中,有時需測量質量流量。目前蘭州石油化工公司使用的多種質量流量計主要有德國E+H公司、美國Rosemount公司、英國ABB公司和德國KROHNE公司等。現根據流量計的技術性能要求以及在實際工作中應用經驗,介紹質量流量計的應用技術和維修方面內容。
1 質量流量計的工作原理
質量流量是指在單位時間內,流經封閉管道或敞開槽等截面處流體的質量。用于測量質量流量的儀表稱為質量流量計。流體在旋轉的管內流動時會對管壁產生一個力,它是科里奧利在1832年研究水輪機時發現的,簡稱科氏力。質量流量計以科氏力為基礎,在傳感器內部有兩根平行的T型振管,中部裝有驅動線圈,兩端裝有拾振線圈,變送器提供的激勵電壓加到驅動線圈上時,振動管作往復周期振動,工業過程的流體介質流經傳感器的振動管,就會在振管上產生科氏力效應,使兩根振管扭轉振動,安裝在振管兩端的拾振線圈將產生相位不同的兩組信號,這兩個信號差與流經傳感器的流體質量流量成比例關系。計算機解算出流經振管的質量流量。不同的介質流經傳感器時,振管的主振頻率不同,據此解算出介質密度。安裝在傳感器器振管上的鉑電阻可間接測量介質的溫度。
質量流量計直接測量通過流量計的介質的質量流量,還可測量介質的密度及間接測量介質的溫度。由于變送器是以單片機為核心的智能儀表,因此可根據上述三個基本量而導出十幾種參數供用戶使用。質量流量計組態靈活,功能強大,性能價格較高,是新一代流量儀表。
2 主要特點有
精確度大于0.2級,一般為±0.15%;內部無可動部件,儀表從出廠到使用過程中都有良好的穩定性;量程比寬,大大優于其他傳統儀表;無機械傳動機構,體積小,重量輕,便于維護;配合數字化顯示儀表,方便直觀地得到流體在線測量值及流體溫度、密度等參數。不必對示值加以理論或經驗的人工修正;輸出信號僅與質量流量成比例,而與流體的物性(如壓力、溫度、雷諾數,黏度、密度等)無關;與環境條件(溫度、濕度、大氣壓等)無關;測得質量流量,便可直接衡量工廠或生產反應過程的平衡,不必象往常測得體積流量那樣進行相應地換算;只需檢測、處理一個信號(即儀表的輸出信號),進行控制和遠傳;只有一個變量需對時間進行積分,所以流量的積算可以簡化。
3 質量流量計的主要技術指標
3.1 主要參數:
質量流量精度:0.002流量零點漂移
密度測量精度:0.003g/cm3。
密度測量范圍:0.5~1.5g/cm3。
溫度測量范圍:1℃
3.2 傳感器相關數據:
環境溫度:-40~6℃
介質溫度:-50~20℃
防爆類型:iBⅡBT3
關聯設備:配套變送器
3.3 變送器相關數據:
工作溫度:0~6℃
相對濕度:95%以下
電源:220±10%VAC,50Hz或24±5%VDC,40W
4 實際工作中應用經驗
質量流量計在應用時總體上較簡單,只要安裝正確,經簡單調試即可投用。在日常使用中,只需定期對儀表零點進行調整,平時幾乎不需維護。使用時需注意:
(1)設計時要針對具體情況選用合適的流量計,特別要對流體性質了解清楚,如流量、溫度、壓力、密度、黏度等,根據這些情況選用合適儀表。另外要使用質量信譽較好公司的產品,確保應用良好。必須熟悉設計標準。
(2)質量流量計應用的成功與否,與安裝有直接關系。除正常安裝要求外,要特別注意減少振動影響,因為質量流量計是基于振動原理工作的,外加振動會引入干擾。雖然儀表在設計時已盡量采用一體化結構來減少振動干擾的影響,但盡可能小的外界干擾對精確測量無疑是有益的,所以對來自管線及現場環境的振動要盡量設法避免,可以采取如加固定墩等辦法來克服振動干擾。
(3)儀表投用時要嚴格按照出廠校驗單的數據對儀表進行初始化,這也是保證測量準確的前提。
(4)儀表使用過程中在使用條件下有必要進行準確的零點標定。質量流量計屬于在線使用的高精確度測量儀表,零點的漂移對測量結果有影響,長期使用時一定要定期進行標定。重點是對零點進行在線標定,儀表投運后要進行兩次標定,從結果上看都存在零點漂移問題,其漂移量雖然不影響其實際精確度,但也造成了一定計量誤差。對此定期在線標定零點應納入質量流量計的管理范圍,也應引起各使用單位的重視。
(5)一定要避免超過使用儀表范圍的情況發生,這會引起儀表測量精確度的下降,嚴重時會導致儀表損壞。例如由于超過儀表使用溫度范圍的蒸汽掃線等操作,將會使檢測線圈損壞而使儀表無法再使用。
(6)質量流量計精確度高,其價格也很高,這就要求對其精心維護,如給其配備高質量的穩壓電源,對現場的振動及使用條件進行經常檢查等,以保證精確度及儀表的安全。
(7)防止人為斷電和拆線。采取斷電和拆信號線的辦法使流量計短時間不計量,從而造成計量糾紛,此類問題應引起注意。解決辦法是有儀表箱的上鎖,專人負責管理;另外設計者應考慮上述問題,把此類問題列入設計范疇。
5 實際應用中對故障的處理
出現的故障 | 檢查出的原因 | 解決處理的方法 |
無顯示和輸出 | 電源不通 | 開通電源 |
電源保險絲燒斷 | 更換保險絲 | |
顯示和輸出波動 | 時間常數太小 | 調整時間常數,將時間常數增加 |
流量顯示不正確 | 零點調整 | 重新零點調整 |
傳感器錯誤 | 檢查傳感器 | |
參數設置錯誤 | 重新設置參數 | |
儀表顯示波動 | 連接線錯誤 | 重新接線 |
儀表故障或電流輸出故障 | 用電流表檢查輸出 | |
電流輸出關掉 | 打開電流輸出 | |
關閉閥門,在設置 零點時,顯示流量 | 閥門未關緊或介質中含有空氣 | 檢查閥門 |
零點調整沒有作好 | 檢查流量是否為零,確保管道中沒有空氣。 |
6 結束語
隨著自動化控制技術的發展,質量流量計在工業生產中越來越得到廣泛應用,由于的質量流量計價格很高?,F在國內已有合資廠在生產,再過幾年質量流量計將會國產化,質量流量計將廣泛應用到生產裝置中。
參考文獻:
[1] 周春琿主編 過程控制工程手冊化學工業出版社
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