近年来,金属浮子流量计由于其使用方便、价廉物美的特点,在中小气站、中小天然气用户中得到了广泛的应用。
然而,由于对金属浮子流量计安装及日常使用、维护保养的不合理,造成了金属浮子流量计存在较大的计量误差。有专业人士现根据现场使用经验,对流量计安装、使用等相关问题进行探讨。
金属浮子流量计在合理安装调试中应注意的问题
1. 注意调压阀的安装位置
在自贡作业区210配气站安装供油建设区域民用流量计中发现,在同一汇管中安装有几套TDS下游计量装置的情况下,若调压阀安装在TDS下游(即先计量后调压),当关闭供油建民用TDS流量计下游阀门时,TDS仍有流量显示,而关闭上游阀门时,流量计没有计量。同时发现,其他将调压阀安装在流量计上游的却无此现象。究其原因,可能是由于汇管内的不同用户气流之间的相互扰动,即相互存在压力差,导致相互串气。
因此,为保证计量的准确性,调压阀安装位置宜安装在TDS的上游(即先调压再计量)。另外,从理论上看,标准参比条件下的体积流量与工况流量有如下关系:
式中:qn、qf———标准参比条件、工况条件下的体积流量;qn、pf———标准参比条件、工况条件下的***静压力;Tn、Tf———标准参比条件、工况条件下的热力学温度;Zn、Zf———标准参比条件、工况条件下的压缩因子。
标准参比条件下的累计气量Qn为
若TDS流量计安装在调压阀上游,则工况压力pf为时间t的函数,即pf=pf(t)
将式(1)代入式(2)得
式(3)是理论上累计气量的计算公式,但实际上流量计在一个积算周期内是把瞬时的工况压力pf作为常数计算的,如果压力波动过大,即过大,对于流量计的积算仪在一个积算周期内,也会产生一定的误差。
2. 流量计前端直管段避免出现变径管
配气站,使用旋进漩涡流量计计量天然气时发现,流量计显示的流量值时大时小,前后差别较大。关闭流量计上游进气阀门后,流量计仍有流量显示,在更换前端变径管为同一管径管端后,故障消失。经分析,认为在TDS流量计的10D直管段内出现变径管,造成进入流量计的气体呈紊流状态,导致产生了干扰的涡流,造成流量计误认为有漩涡产生,进而造成多计量。
流量计的上下游管道应与流量仪表的口径相同,连接法兰或螺纹应与流量仪表的法兰和螺纹匹配,流量仪表上游直管段长度应保证是流量仪表公称口径的5倍,下游直管段长度大于等于250mm。
由于金属管浮子流量计是通过磁耦合传递信号的,所以为了保证流量仪表的性能,安装周围至少10cm处,不允许有铁磁性物质存在。
测量气体的流量仪表,是在特定压力下校准的,如果气体在流量仪表的出口直接排放到大气,将会在浮子处产生气压降,并引起数据失真。如果是这样的工况条件,应在流量仪表的出口安装一个阀门。
安装在管道中的流量仪表不应受到应力的作用,流量仪表的出入口应有合适的管道支撑,可以使流量仪表处于最小应力状态。
1、仪表安装方向
绝大部门浮子流量计必需垂直安装在无振动的管道上,不应有显著的倾斜,流体自下而上流过仪表。浮子流量计中央线与铅垂线间夹角一般不超过5度,高精度(1.5级以上)仪表θ≤20°。假如θ=12°则会产生1%附加误差。仪表无严格上游直管段长度要求,但也有制造厂要求(2-5)D长度的,实际上必要性不大。
2、用于污脏流体的安装
应在仪表上游装过滤器。带有磁性耦合的金属管浮子流量计用于可能含磁铁性杂质流体时,应在仪表前装磁过滤器。要保持浮子和锥管的清洁,特别是小口径仪表,浮子洁净程度显著影响丈量值。
3、脉动流的安装
活动本身的脉动,如拟装仪表位置的上游有往复泵或调节阀,或下游有大负荷变化等,应改换丈量位置或在管道系统予以补救改进,如加装缓冲罐;若是仪表自身的振荡,如丈量时气体压力过低,仪表上游阀门未全开,调节阀未装在仪表下游等原因,应针对性改进克服,或改选用有阻尼装置的仪表。
4、扩大范围度的安装
假如丈量要求的流量范围度宽,范围度超过10时,可以在一台仪表内放两只不同外形和重量的浮子,小流量时取轻浮子读数,浮子到顶部后取重浮子读数,范围度可扩大到50-100。
5、要排尽液体用仪表内气体
进出口不在直线的角型金属浮子流量计,用于液体时留意别传浮子位移的引申套管内是否残留空气,必需排尽;若液体含有微小气泡活动时极易蕴蓄在套管内,更应定时排气。这点对小口径仪表更为重要,否则影响流量示值显著。
6、流量值做必要换算
若非按使用密度、粘度等介质参数向制造厂专门定制的仪表,涡轮流量计液体用仪表通常以水标定流量,气体仪表用空气标定,定值在工程尺度状态。使用前提的流体密度、气体压力温度与标定不一致时,要做必要换算。换算公式和方法各制造厂使用仿单都有胪陈。
7、浮子流量计的校验和标定
浮子流量计的校验和标定液体常用尺度表法、容积法和称量法;气体常用钟罩法,小流量用皂膜法。国外有些制造厂的大宗产品已做到干法标定,即控制锥形管尺寸和浮子重量尺寸,间接地确定流量值,以降低本钱,只对高精度仪表才坐实流标定。
金属浮子流量计是工业自动化过程控制中常用的一种变面积流量测量仪表。它具有体积小,检测范围大,使用方便等特点,它可用来测量液体、气体以及蒸汽的流量,特别适宜低流速小流量的测量。
多年来,金属管浮子流量计以其优良性能和可靠性,以及较好的性能价格比,在石化、钢铁、电力、冶金、轻工、食品、制药、水处理等行业得到了广泛的应用。
主要由两大部分组成:传感器和指示器。传感器主要由连接法兰、测量锥管、浮子和上下导向器组成;指示器主要由壳体、磁传动系统、刻度盘和电远传系统组成。
在垂直的锥形测量管内,有一可上下移动的测量部件——浮子,当流体自下而上通过锥形管时,浮子受到流体的作用力,沿锥形管向上移动。
当流体的流量增大时,浮子的位移量增大;反之,流体的流量减少时,浮子的位移量变小。也就是说,流体流量的大小,决定了浮子在测量管中的位置,从而决定了浮子和锥形管之间环形面积的大小。
当流体的流量保持在一个恒定的流量Q时,浮子也处于一动平衡状态,停留在锥形管中的一位置h,此时,浮子和锥形管之间的环形面积保持恒定。浮子受到三个力的作用:浮子的重力G,浮子受到的浮力F,浮子受到流体的作用力P,这三个力达到平衡。
根据流体动力学的柏努力方程、力平衡原理和流体连续性定律,可以计算出此时通过环形面积的瞬时流体流量,所以,金属管浮子流量计是采用可变面积测量流量的原理。