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渦街流量計(jì)現(xiàn)場使用中出現(xiàn)過的故障分析與解決
摘要:介紹了渦街流量計(jì)組成及工作原理,對(duì)渦街流量計(jì)在現(xiàn)場使用中出現(xiàn)過的一些故障進(jìn)行了分析與解決;并指出了選型及安裝要求。
一、概況
在煉油、化工等生產(chǎn)過程中,對(duì)管道內(nèi)液體和氣體的流量進(jìn)行測(cè)量和控制是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化的重要組成部分。羅斯蒙特渦街流量計(jì)在塔西南化肥廠應(yīng)用范圍越來越廣泛,生產(chǎn)中遇到的問題也越來越多,加之安裝、使用、維護(hù)人員的水平差異,使得出現(xiàn)的問題不能迅速解決,一定程度上影響了生產(chǎn)的正常進(jìn)行。
二、流量檢測(cè)系統(tǒng)的組成及工作原理
檢測(cè)系統(tǒng)由渦街流量計(jì)和配套的DCS系統(tǒng)組成。渦街流量計(jì)由漩渦發(fā)生體、漩渦頻率檢測(cè)元件及信號(hào)處理電路等幾部分組成。渦街流量計(jì)又稱卡門旋渦流量計(jì),它是流體自然振蕩的原理制成的一種旋渦分離型流量計(jì)。當(dāng)流體以足夠大的流速流過柱狀物體時(shí),在柱狀物體的后面,沿兩條平行直線上產(chǎn)生整齊排列、轉(zhuǎn)向相反的渦列,稱為“卡門渦街現(xiàn)象”。其漩渦頻率正比于流體的平均流速及發(fā)生體的迎流寬度d,有如下關(guān)系:f=Stv/d
式中:f---渦街頻率,Hz;
d---漩渦發(fā)生體寬度,m;
v---流體的平均流速,m/s;
St---斯特勞哈爾數(shù),無量綱,它的數(shù)值范圍為0.14-0.27。St是雷諾數(shù)的函數(shù),St=(fl/Re)。
當(dāng)雷諾數(shù)Re在102-105范圍內(nèi),St值約為0.2,因此,在測(cè)量中,要盡量滿足流體的雷諾數(shù)在102-105,旋渦頻率f=0.2v/d。
由此可知,通過測(cè)量旋渦頻率就可以計(jì)算出流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度v,再由式q=vA可以求出流量q,其中A為流體流過旋渦發(fā)生體的截面積。
渦街流量計(jì)由檢測(cè)器、放大器和轉(zhuǎn)換器等組成,當(dāng)旋渦在發(fā)生體兩側(cè)產(chǎn)生時(shí),利用壓電傳感器測(cè)出與流體流向垂直的交變升力變化,將升力的變化轉(zhuǎn)換為電的頻率信號(hào),再將頻率信號(hào)進(jìn)行放大和整形,直接以數(shù)字輸出,與數(shù)字顯示儀表配套,也可以通過D/A轉(zhuǎn)換成4~20mA DC輸出,以便進(jìn)行測(cè)量指示、記錄、積算和控制等。
三、在實(shí)際應(yīng)用中所遇問題及解決方案
羅斯蒙特8800C型渦街流量計(jì)具有無阻塞設(shè)計(jì),整個(gè)表體是一體化鑄件或全焊接結(jié)構(gòu),是渦街流量計(jì)市場上**的無孔,無縫隙的設(shè)計(jì),還具有超級(jí)抗振性能,可在線更換傳感器以及診斷功能強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。在我廠共安裝了32臺(tái),主要用于測(cè)量蒸汽、天然氣、二氧化碳、冷凝液等。下面結(jié)合我廠多年的使用,談?wù)劻_斯蒙特8800C型渦街流量計(jì)出現(xiàn)的常見故障及處理方法。故障類型可分為系統(tǒng)故障和儀表故障兩大類,出現(xiàn)故障后應(yīng)*先檢查系統(tǒng)故障,如果查不出問題再檢查是否是儀表故障。系統(tǒng)故障包括:回路儀表接線問題、電磁干擾影響、供電問題、參數(shù)設(shè)置、安全柵、卡件、通道等故障。儀表故障包括:渦街發(fā)生體、電子部件、傳感器、同軸電纜等故障。
另外析檢查儀表故障之前,要向現(xiàn)場操作工人了解生產(chǎn)的負(fù)荷及原料的參數(shù)變化情況,查看故障儀表的記錄曲線,進(jìn)行綜合分析,以確定儀表故障原因所在。
1.渦街流量計(jì)指示值不穩(wěn)定,時(shí)有時(shí)無
相應(yīng)的處理方法:*先詢問工藝操作有無變化,如當(dāng)時(shí)工藝操作沒有變化,則很可能是儀表控制系統(tǒng)本身的故障。其次檢查回路儀表接線是否接觸不良有生銹、松動(dòng),然后用兆歐表檢查回路儀表接線。若以上正常。再次檢查傳感器到電子部件的同軸電纜及傳感器(如圖所示)。
在我廠用于蒸汽測(cè)量的渦街流量計(jì)就出現(xiàn)過由于高溫而造成傳感器電纜老化折斷及同軸電纜烤焦使指示值時(shí)有時(shí)無。更換后儀表就可正常工作。
2.工藝有流量,渦街流量計(jì)無指示值
相應(yīng)的處理方法:*先檢查儀表供電是否正常。
其次檢查回路儀表接線是否正常,有無斷線。再次人為改變一下參數(shù),看是否有指示,如果沒有指示,檢查參數(shù)設(shè)置,是否參數(shù)設(shè)置不正確,或者小信號(hào)切除過大。在我廠就出現(xiàn)過小信號(hào)切除過大的情況,降低小信號(hào)切除后儀表指示正常。
若以上均正常,就要檢查傳感器到電子部件的同軸電纜及傳感器是否損壞,用數(shù)字萬用表測(cè)量傳感器應(yīng)大于1兆歐。
3.工藝無流量,渦街流量計(jì)有指示值
相應(yīng)的處理方法:*先檢查參數(shù)設(shè)置,是否參數(shù)設(shè)置不正確,或者小信號(hào)切除過小、靈敏度是否過高。
其次檢查儀表接地,是否是接地不良引入干擾。
再次檢查環(huán)境是否有強(qiáng)電磁干擾,如有大功率電器或變頻器等強(qiáng)電設(shè)備。
然后檢查管道是否有強(qiáng)烈的機(jī)械振動(dòng)。
4.測(cè)量誤差大
相應(yīng)的處理方法:*先檢查參數(shù)設(shè)置,是否參數(shù)設(shè)置不正確,如一次儀表與DCS上的量程設(shè)置不一致。
其次檢查確認(rèn)測(cè)量的工藝介質(zhì)是過熱蒸汽還是飽和蒸汽,飽和蒸汽在管道中傳輸時(shí),由于散熱而溫度降低,壓力下降,并出現(xiàn)凝結(jié)水的密度遠(yuǎn)大于蒸汽,因而,蒸汽凝結(jié)將導(dǎo)致蒸汽流量明顯變小。這時(shí)可以修改密度、溫度及K系數(shù)來進(jìn)行修正。此類故障在我廠曾出現(xiàn)過。
再次檢查傳感器是否沾污或損傷。拆下傳感器進(jìn)行清洗。(如圖所示)
四、渦街流量選型
選型主要包括渦街流量計(jì)的傳感器選擇一體式還是分體式、傳感器輸出信號(hào)類型。渦街流量計(jì)選型時(shí)要注明管道的口徑、連接面標(biāo)準(zhǔn)及等級(jí)、被測(cè)量介質(zhì)的名稱及介質(zhì)的狀態(tài)、測(cè)量單位、工況下介質(zhì)的密度、測(cè)量范圍、工作溫度、工作壓力、*小流量、正常流量、*大流量、、電氣連接標(biāo)準(zhǔn)、防護(hù)等級(jí)及防爆類別如果選型不正確,渦街流量計(jì)會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差。
五、結(jié)束語
渦街流量計(jì)在我公司投入使用后,克服了原孔板流量計(jì)諸多不足,對(duì)飽和蒸汽的測(cè)量更準(zhǔn)確、更穩(wěn)定,維護(hù)又方便,保證了裝置的生產(chǎn)正常。
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