德國(guó)威仕VSE齒輪流量計(jì)的選型與安裝維護(hù)
德國(guó)威仕VSE齒輪流量計(jì)的選型與安裝維護(hù)
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正確地選用流量?jī)x表,使選購(gòu)的儀表性能滿足實(shí)際運(yùn)行參數(shù)要求,并采用正確的安裝位置及方式,消除外部對(duì)流量?jī)x表的不利影響,從而使流量?jī)x表達(dá)到準(zhǔn)確計(jì)量的目的。
隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展,對(duì)流量測(cè)量的準(zhǔn)確度和范圍的要求越來(lái)越高,為了解決不同條件下各種被測(cè)介質(zhì)的流量測(cè)量,各種類型的流量計(jì)相繼問世。常用的流量測(cè)量?jī)x表大致有容積式流量計(jì)、速度式流量計(jì)、差壓式流量計(jì)、靶式及轉(zhuǎn)子流量計(jì)、漩渦式流量計(jì),電磁及超聲流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)等[1],結(jié)合筆者幾年的工作實(shí)踐,談一下流量測(cè)量?jī)x表的選用及安裝維護(hù)。
1、流量計(jì)選用：
在工業(yè)生產(chǎn)中,經(jīng)常需要計(jì)量和控制液體的流速和流量,筆者原先在造紙行業(yè)工作過,紙廠需要測(cè)量的介質(zhì)多是漿液和蒸汽等物質(zhì),在測(cè)量漿液方面,由于漿液的物理特性決定了如果采用如轉(zhuǎn)子流量計(jì)、渦街流量計(jì)等接觸式的流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量流量,漿液中大的纖維就有可能纏繞測(cè)量元件,造成流量計(jì)測(cè)量出現(xiàn)偏差,甚至工作失靈。漿液有好的導(dǎo)電率,因此測(cè)量漿液多使用電磁流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量。
現(xiàn)階段筆者所在的工廠為化纖行業(yè),測(cè)量液體中同樣存在纖維,但由于所測(cè)液體的導(dǎo)電率低,電磁流量計(jì)就不適用,在流量計(jì)的選型方面考慮到工藝要求對(duì)流量要求高,就在非接觸式流量計(jì)類型中選用測(cè)量精度高的科氏質(zhì)量流量計(jì),當(dāng)然采用質(zhì)量流量計(jì)的成本費(fèi)用要高些。在測(cè)量蒸汽方面,受蒸汽的壓力、溫度等影響一般采用渦街流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量。因此在選用流量計(jì)方面,要分析各方面因素,收集各類儀表樣本、技術(shù)數(shù)據(jù)和選用手冊(cè)等,充分了解各類儀表規(guī)范性能,再分別按性能要求和儀表規(guī)范、流體特性、安裝場(chǎng)所、環(huán)境條件和經(jīng)濟(jì)適用五個(gè)方面因素,逐一分析,列表比較。不同測(cè)量對(duì)象有各自測(cè)量目的,在儀表性能方面有其不同側(cè)重點(diǎn),考慮順序一般先從“性能要求和儀表規(guī)范”開始,適當(dāng)考慮其他因素。一般考慮以下幾個(gè)方面:
(1)首先確定需要安裝什么樣的流量?jī)x表。
在工作中有些地方需用計(jì)量的流量?jī)x表,而有的地方只需要觀測(cè)有沒有流量,比如減速機(jī)的噴油潤(rùn)滑方面,如果只需要知道有沒有潤(rùn)滑油通過,觀測(cè)其大體流量我們可以用個(gè)流動(dòng)窺視窗或指示器即可,對(duì)自動(dòng)控制有自動(dòng)連鎖要求的,用個(gè)流量開關(guān)就可以滿足要求,一些其他地方對(duì)流量要求不高,僅希望知道管道中流體是否在輸送流動(dòng),也可以利用現(xiàn)場(chǎng)條件,不一定要專門安裝流量傳感器,如測(cè)量其它阻流體管段(如T型管)的壓力降,通常也可達(dá)到同樣目的。
(2)選用儀表要考慮儀表的度。
在流量控制系統(tǒng)中,流體測(cè)量如不是單純計(jì)量總量,選用儀表度要考慮整個(gè)系統(tǒng)控制度,因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)不僅有流量檢測(cè)的誤差,還包含有信號(hào)傳輸、控制調(diào)節(jié)、操作執(zhí)行等環(huán)節(jié)的誤差和各種影響因素。如操作執(zhí)行環(huán)節(jié)往往有2%左右的回差,對(duì)測(cè)量?jī)x表確定過高的度(比如說0.5級(jí))是不合理和不經(jīng)濟(jì)的。
還要考慮儀表的重復(fù)性、 線性度等指標(biāo),嚴(yán)格地說重復(fù)性是指環(huán)境條件、介質(zhì)參量等不變情況下,對(duì)某一個(gè)流量值一段時(shí)間內(nèi)同方向進(jìn)行多次測(cè)量的一致性。實(shí)際應(yīng)用中,儀表優(yōu)良的重復(fù)性受許多因素包括流體粘度、密度等變化影響,往往被誤認(rèn)為儀表重復(fù)性不好。因此有參量變化的場(chǎng)所,不要選擇對(duì)此參量變化敏感的儀表。例如浮子流量計(jì)易受流體密度影響,渦輪流量計(jì)用于高粘度測(cè)量時(shí)易受流體粘度影響等。若儀表輸出特性是非線性的,則影響更為突出。在線性度方面要考慮修正的能力,以提高儀表度。
(3)選型時(shí)要考慮范圍度。
范圍度為上限流量和下限流量的比值,其值愈大流量范圍愈寬。線性儀表有較大范圍度,一般為10:1;非線性儀表則較小,通常僅3:1,能滿足一般過程控制用流量測(cè)量和商貿(mào)核算總量計(jì)量。某些型號(hào)的電磁流量計(jì)用戶可自行調(diào)整流量上限值,上限可調(diào)比(大上限值和小上限值之比)可達(dá)10:1,有些制造廠為表示其范圍度寬,把大上限流量的流速提得很高,液體7~10m/s,氣體50~75m/s,實(shí)際上這么高的流速一般是用不上的,關(guān)鍵是下限流速是否適應(yīng)測(cè)量要求,一般要求范圍度寬而下限流速更低些才好。選擇流量?jī)x表的口徑應(yīng)按被測(cè)管道使用的流量范圍和被選儀表的上限流量和下限流量來(lái)選配,而不是簡(jiǎn)單地按管道通徑配用。
通常設(shè)計(jì)管道流體大流速是按經(jīng)濟(jì)流速來(lái)確定的。因?yàn)榱魉龠x擇過低,管徑粗、投資大,流速過高則輸送功率大,增加運(yùn)行費(fèi)用。例如水等低粘度液體經(jīng)濟(jì)流速為1.5~3m/s,高粘度液體經(jīng)濟(jì)流速為0.2~1m/s。大部分流量?jī)x表上限流量的流速接近或略高于管道經(jīng)濟(jì)流速,因此儀表選擇口徑與管徑相同的機(jī)會(huì)較多,安裝就比較方便。如不相同也不會(huì)相差太多,一般相差一檔規(guī)格,采用異徑管連接。同一口徑不同類型的儀表上限流量受各自工作原理和結(jié)構(gòu)的約束,差別很大。有些儀表流量上限值訂購(gòu)后就不能改變,如容積式儀表和浮子式儀表等;而孔板等差壓式儀表設(shè)計(jì)確定后其下限流量不能改變,但流量上限變化可以通過調(diào)整差壓變送器量程來(lái)適應(yīng);有些儀表則不經(jīng)實(shí)流校驗(yàn),用戶可自行重新設(shè)定流量上限值,如某些型號(hào)的電磁流量計(jì)和超聲流量計(jì)。
(4)要考慮到壓力損失方面。
非接觸式的流量計(jì)壓力損失小,而其他接觸式的儀表如果壓力損失較大的話,短短幾年為測(cè)量付出的泵送費(fèi)用往往超過選用低壓損價(jià)格較貴的儀表的購(gòu)置費(fèi)用。還有就是儀表的響應(yīng)時(shí)間也是選型時(shí)要考慮的一個(gè)重要指標(biāo)。
2、儀表的安裝維護(hù)：
(1)儀表的安裝質(zhì)量對(duì)儀表的影響較大,一般的儀表在安裝時(shí)要對(duì)安裝位置、周圍環(huán)境、維修空間、安裝方式、接地等方面進(jìn)行考慮。一般各類流量計(jì)對(duì)介質(zhì)流動(dòng)穩(wěn)定性要求較高,通常要考慮儀表安裝的直管段要求:前直管段長(zhǎng)度為5~20D(D為管徑),后直管段為2~5D;同時(shí)要考慮到周圍環(huán)境有無(wú)噪聲影響、有無(wú)腐蝕性影響、有無(wú)環(huán)境溫度影響,要有足夠的維修空間等。
安裝方式要符合儀表的基本要求,在運(yùn)行過程中必須保證介質(zhì)充滿管道。如安裝在垂直管道上,應(yīng)使流體自下向上流動(dòng)。如果必須從上向下流動(dòng),則可在流量計(jì)后設(shè)置一個(gè)限流孔板,防止測(cè)量管被抽空。還要有可靠的接地,以防止外界的各類電磁干擾。要經(jīng)常檢查周圍工作環(huán)境的變化,對(duì)出現(xiàn)影響儀表運(yùn)行的因素要及時(shí)加以排除,還有現(xiàn)在的廠房多為鋼構(gòu)框架,儀表的安裝要考慮到有良好的避雷裝置,一般有電源避雷器、信號(hào)避雷器。對(duì)避雷器要經(jīng)常檢查,確保狀態(tài)良好,損壞需及時(shí)更換。
(2)對(duì)于科氏質(zhì)量流量計(jì)來(lái)說其安裝對(duì)前后直管段無(wú)特殊要求,但也必須滿足以下條件:
① 流量計(jì)上游管道口徑不能小于流量計(jì)口徑。前后應(yīng)安裝截止閥門,以方便運(yùn)行前進(jìn)行零點(diǎn)校正。
② 安裝方式應(yīng)滿足對(duì)于液體介質(zhì),應(yīng)使流量計(jì)處于管道低點(diǎn)。避免因背壓過低而使介質(zhì)不能充滿管道,影響測(cè)量結(jié)果。而對(duì)于氣體介質(zhì),不能使流量計(jì)處于管道局部低點(diǎn),以避免測(cè)量管中有積液而產(chǎn)生測(cè)量誤差。
③ 流量計(jì)與連接法蘭必須*對(duì)準(zhǔn),否則會(huì)給測(cè)量管帶來(lái)外應(yīng)力而影響測(cè)量結(jié)果。
④ 要避免強(qiáng)電磁場(chǎng)造成干擾,流量計(jì)附近不能有大電機(jī)等干擾源。
⑤ 同型號(hào)的質(zhì)量流量計(jì)相鄰安裝時(shí)考慮將振動(dòng)頻率錯(cuò)開,避免共振產(chǎn)生的負(fù)面影響,而且兩臺(tái)流量計(jì)的間距至少相當(dāng)于儀表長(zhǎng)度的4倍。并注意將流量計(jì)相位測(cè)量的固有振動(dòng)頻率與管道固有的振動(dòng)頻率錯(cuò)開,以免引起測(cè)量的波動(dòng)。
⑥ 流量計(jì)應(yīng)懸空安裝,殼體不允許和其他物體接觸。測(cè)量易于氣化的液體,要對(duì)流量傳感器加以保溫保護(hù),以免結(jié)露或結(jié)霜損壞傳感器。
1、首先確定是否需要安裝流量計(jì)：
如果您只想知道管道中的流體是否流動(dòng)，請(qǐng)觀察一般流程，然后您可以使用流量窗口或流量指示器以較低的成本實(shí)現(xiàn)此目的。由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，國(guó)內(nèi)流量計(jì)制造業(yè)對(duì)窺視窗和流量指示器的關(guān)注不夠。只有少數(shù)公司提供產(chǎn)品。相比之下，更多的車站已經(jīng)安裝了石油化工、蒸汽輪機(jī)和其他國(guó)外成套設(shè)備。窺視窗口或指示器。
如果測(cè)量要求很高，則需要安裝流量計(jì)。應(yīng)充分利用現(xiàn)場(chǎng)條件。沒有必要專門安裝流量傳感器。您可以使用管道系統(tǒng)中的彎管或其他阻流體段（例如T形管）的壓降，通?？梢赃_(dá)到相同的目的。通過進(jìn)行一些簡(jiǎn)化的假設(shè)計(jì)算（例如彎頭）或通過在電阻管部分的上游（或下游）的適當(dāng)位置使用外部安裝的便攜式超聲波流量計(jì)，可以在線比較流速和差壓之間的關(guān)系。
2、分析因素：
收集各種儀器樣品、技術(shù)數(shù)據(jù)和選型手冊(cè)等，充分了解各種儀器規(guī)格的性能；然后根據(jù)性能要求和儀器規(guī)格、流體特性、安裝現(xiàn)場(chǎng)、環(huán)境條件和經(jīng)濟(jì)應(yīng)用五個(gè)因素，如后面提到的問題逐一分析并與列表進(jìn)行比較。不同的測(cè)量對(duì)象有其自己的測(cè)量目的，并且它們對(duì)儀器的性能有不同的關(guān)注。例如，企業(yè)會(huì)計(jì)和存儲(chǔ)需要高精度；連續(xù)測(cè)量過程控制通常需要良好的可靠性和可重復(fù)性，有時(shí)需要較寬的測(cè)量范圍，并且測(cè)量精度要求被置于次要位置；我希望精度高于生產(chǎn)?？紤]順序通常以“性能要求和儀器規(guī)格”開頭，并充分考慮其他因素。如果“經(jīng)濟(jì)因素”被認(rèn)為是主要因素（例如需要低抽水成本的大抽水要求，、，商業(yè)會(huì)計(jì)需要較少的測(cè)量誤差），那么其他因素是次要因素。
3、精度：如果流體測(cè)量不是簡(jiǎn)單測(cè)量，而是應(yīng)用于流量控制系統(tǒng)，則應(yīng)在整個(gè)系統(tǒng)控制精度下確定測(cè)試儀器的精度，因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)不僅具有流量檢測(cè)誤差，還包括信號(hào)傳輸、控制調(diào)整、操作和其他方面的誤差和各種影響因素，如執(zhí)行鏈路的操作往往有差別約2％，測(cè)量?jī)x器的準(zhǔn)確度確定過高（如0 5）不合理且不經(jīng)濟(jì)。就流量計(jì)本身而言，還應(yīng)適當(dāng)?shù)卮_定檢測(cè)部件（或傳感器）與轉(zhuǎn)換顯示儀表之間的準(zhǔn)確度。例如，恒速管、楔形管、彎頭和其他差壓裝置誤差不為0.在5％和5％之間，使用高精度差壓計(jì)來(lái)匹配它是沒有意義的（目前用于的ROSEMOUNT3051）我們工廠的誤差為0.075％）。
流量計(jì)規(guī)格中顯示的精度等級(jí)在很寬的流量范圍內(nèi)。如果使用條件是特定流量或窄流量范圍，此時(shí)使用的測(cè)量精度可能高于規(guī)定值；具體校準(zhǔn)測(cè)量點(diǎn)以提高精度，例如，從0.5到0.25或更高。對(duì)于商業(yè)會(huì)計(jì)、當(dāng)存儲(chǔ)和物料平衡需要更高的準(zhǔn)確性時(shí)，您還應(yīng)考慮準(zhǔn)確性的持久性，關(guān)鍵因素，如輕松重新驗(yàn)證以及在線驗(yàn)證的可能性。
4、重復(fù)性：
可重復(fù)性是過程控制應(yīng)用中的重要指標(biāo)。它取決于儀器本身的原理和制造質(zhì)量。精度取決于可重復(fù)性，并與校準(zhǔn)系統(tǒng)有關(guān)。嚴(yán)格地說，重復(fù)性是指在環(huán)境條件為、的一段時(shí)間內(nèi)對(duì)于特定流量值在相同方向上的多個(gè)測(cè)量的一致性。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，儀表的優(yōu)異可重復(fù)性受許多因素的影響，包括流體粘度、密度，并且經(jīng)常被誤認(rèn)為重復(fù)性差。因此，如果參數(shù)發(fā)生變化，請(qǐng)不要選擇對(duì)此參數(shù)變化敏感的儀器。例如，浮子流量計(jì)易受流體密度影響，并且當(dāng)用于高粘度測(cè)量時(shí)，渦輪流量計(jì)易受流體粘度的影響。如果儀表輸出特性是非線性的，則影響更明顯。
5、線性流量計(jì)：輸出主要有兩種線性和平方根非線性。大多數(shù)流量計(jì)的非線性誤差不列出單個(gè)指標(biāo)，但包含在基本誤差中。但是，對(duì)于寬流量范圍脈沖輸出作為總體積計(jì)算的儀表，線性度是一個(gè)重要的指標(biāo)。在流量范圍內(nèi)使用相同的儀表常數(shù)。線性差異可能降低儀表的精度。隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展，信號(hào)自適應(yīng)技術(shù)可用于校正儀器系統(tǒng)的非線性，從而提高儀器的精度和擴(kuò)大流量范圍。
6、上限流量和流量范圍：
上限流量也稱為全流量。所選流量計(jì)的直徑應(yīng)根據(jù)待測(cè)管道的流量范圍和所選儀器的上下流速進(jìn)行選擇，而不是簡(jiǎn)單地根據(jù)管道直徑選擇。管流體的大流速通常設(shè)計(jì)為由經(jīng)濟(jì)流速?zèng)Q定。由于流量選擇過低，管徑大，投資大，流量過高，傳輸功率大，運(yùn)行成本增加。例如，水等低粘度液體的經(jīng)濟(jì)流量為1.5~3m / s，高粘度液體的經(jīng)濟(jì)流量為0·2~1m / s。大多數(shù)流量計(jì)的上限流量的流量接近或略高于管道的經(jīng)濟(jì)流量。因此，儀器有更多選擇相同直徑和直徑的機(jī)會(huì)，安裝更方便。如果它們不相同，它們就不會(huì)有太大差別。通常，它們相差一個(gè)尺寸并通過不同直徑的管道連接。不同類型的相同口徑的器械的上限流量受制于不同的工作原理和結(jié)構(gòu)，并且變化很大。有些儀表流量上限值在訂購(gòu)后無(wú)法更改，如體積計(jì)和浮子式儀表；差壓式儀表孔板設(shè)計(jì)用于確定下限流量不能改變，但流量上限變化可以調(diào)節(jié)差壓變送器的范圍。適應(yīng)；某些儀器可以在沒有實(shí)際流量校準(zhǔn)的情況下重新設(shè)置流量上限，例如某些類型的電磁流量計(jì)和超聲波流量計(jì)。
7、范圍：范圍是上限流量與下限流量的比率，值越大，流量范圍越寬。線性儀器的范圍很大，一般為10：1；非線性儀表很小，通常只有3：1，這可以滿足一般過程控制流量測(cè)量和業(yè)務(wù)核算的總計(jì)測(cè)量。然而，一些用于商業(yè)會(huì)計(jì)的工具需要廣泛的范圍，例如，公用事業(yè)的自來(lái)水計(jì)量的效用以及冬季和夏季之間的巨大差異需要廣泛的范圍。近年來(lái)，差壓計(jì)的范圍已經(jīng)擴(kuò)大。差壓變送器和微電腦技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)采取了一些措施，可以達(dá)到10：1，但儀器的價(jià)格卻翻了一倍多。某些型號(hào)的電磁流量計(jì)用戶可以調(diào)節(jié)流量的上限。上限可調(diào)比率（大上限和小上限的比率）可以達(dá)到10，然后將上限乘以20：1。儀表擴(kuò)展的含義范圍（即考慮上限可調(diào)比）高為（50~200）：1，有些型號(hào)具有自動(dòng)切換上限流量值的功能。一些制造商表明該范圍很寬，并且大上限流量的流速非常高。液體為7~10m / s，氣體為50~75m / s。實(shí)際上，通常不使用如此高的流速。關(guān)鍵是下限流量是否適合測(cè)量要求，通常要求寬度范圍和下限流量要低。
8、壓力損失：
除了*的流量傳感器（電磁、超聲波等），大多數(shù)流量傳感器要么改變流向，要么設(shè)置流量管道中的靜態(tài)或主動(dòng)檢測(cè)元件，以產(chǎn)生不可恢復(fù)的壓力作為流量的函數(shù)。損失，有時(shí)值高達(dá)10 kPa。泵送能量消耗與壓力損失和流體密度、流速成比例。選擇不當(dāng)導(dǎo)致的過度壓力損失通常會(huì)影響過程效率。對(duì)于直徑大于500mm的流量計(jì)，應(yīng)考慮壓力損失引起的能量損失。如果壓力損失太大，不要增加泵送成本。幾年內(nèi)通常會(huì)超過測(cè)量的泵送成本。低壓損失的價(jià)格比購(gòu)買和操作儀器更昂貴。
9、響應(yīng)時(shí)間：
對(duì)于脈動(dòng)流動(dòng)位置的應(yīng)用，應(yīng)注意儀器對(duì)流動(dòng)步驟變化的響應(yīng)。一些用途要求儀表輸出遵循流量變化，而其他用途僅需要較慢的響應(yīng)輸出以實(shí)現(xiàn)復(fù)合平均值。瞬態(tài)響應(yīng)通常以時(shí)間常數(shù)或響應(yīng)頻率表示。前一個(gè)值從幾毫秒到幾秒。后者低于幾百赫茲。使用顯示儀器可能會(huì)大大增加響應(yīng)時(shí)間。儀表的流量上升和下降動(dòng)態(tài)響應(yīng)不對(duì)稱可以大大增加測(cè)量誤差。流量計(jì)的選擇是系統(tǒng)工程?？梢栽谔囟☉?yīng)用場(chǎng)所使用該儀器的多種選項(xiàng)。選擇時(shí)，只需根據(jù)過去的經(jīng)驗(yàn)做出決定，只考慮初始安裝成本，可能會(huì)失去選擇，適合儀器。機(jī)會(huì)。因此，在流量測(cè)量設(shè)計(jì)中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件選擇的儀器性能可以滿足實(shí)際運(yùn)行參數(shù)，以充分發(fā)揮其作用，實(shí)現(xiàn)測(cè)量。
