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流體測量典型問題的一些故障診斷提示

燃氣或者溶液這類的流體測量,對于確定需要購買或者銷售的物料量非常重要。在這些應用當中,精確的流體測量可以對利潤還是虧損作出甄別。與之相反,如果流體測量不準確或者干脆失敗,那么就會帶來嚴重甚至是災難性的后果。

    系統(tǒng)流動需要能量,通常是由泵或者壓縮機作為驅動力產生壓力差來提供,流量傳感器可以形成微小的流阻,因此在很小的程度上增加了流程中能量的消耗。絕大部分流量計需要應用在直管當中,也可以通過管中的導直葉片進行部分補償。

    流量計也是控制回路的一部分,通常這一封閉系統(tǒng)包括下列元件:傳感器、變送器、閥門等等,工作的目標就是監(jiān)視和控制液流。

    在一個理想的流程工藝當中,經過的流體需要在規(guī)定值范圍內,只允許很小的誤差。測量人員的工作就會在保證設備使用的前提下,實現(xiàn)投資收益的最大化。這也可以保證生產商和購買者可以從被測產品中獲得平等的收益。

    正如本文后續(xù)部分即將詳細講述的,現(xiàn)在有多種類型的儀表用于流體測量。

1.磁通計:磁通計的工作原理是法拉第定律,也就是說電流體通過一個磁場時產生的電壓,與流體的流速成正比。在這種流量計中,導管使用的絕緣材料,至少有兩個電極加載在絕緣壁上。在電磁線圈周圍,有一個均勻的磁場流動路徑。該技術的主要問題是,由于碳水化合物導電率較低,它無法用于碳水化合物流體的測量。磁通計在出來了有固體顆粒懸浮物的溶液時,具有一定的優(yōu)勢。

2.超聲波流量計:超聲波流量計可以分為兩類:多普勒流量計和速度差流量計。在多普勒流量計中,安置在管道一側的同一個基座上,裝載兩個傳感器;而速度差流量計的傳感器則裝載在管道兩側。該類傳感器的工作原理是:用已知頻率的超聲波信號穿越流體,信號的改變量可以用來確定流速。被測液體必須不能夾帶固體或者氣體,這樣才能減小信號分散。超聲波流量計可以處理的流體速度和管徑范圍都很寬。

3.渦輪流量計:渦輪流量計是一種推導式流量計,可以測量氣體和油的流速。在渦輪流量計當中,轉子安裝在流路上,當流體經過時,就會引起轉子旋轉,旋轉的角速度與液體流速成正比。渦輪流量計的優(yōu)點是準確度高、工作時間長,但是它的應用場合有一定的局限:需要無腐蝕和清潔的環(huán)境。該類流量計的另外一個優(yōu)勢在于,同正排量計相比,它可以測量高速流體。為了將安裝影響降到最低,渦輪流量計需要集成流量調節(jié)器。這種流量計通常使用在較大的管道當中,大部分管道需要超過10cm。

4.靶式流量計:正如同它的名字,靶式流量計有一個“靶子”,它通常是懸浮管道內流經區(qū)域的一個帶有凸起的圓盤,可以連接變送器(可以電子的也可以是液壓的)。作用在圓盤上的力的平方與流經管道的液體的體積或者質量成正比,變送器通過感應作用力信號來確定液體流速。當使用靶式流量計的時候,很重要的一點是要確保流體不會污染或者粘附在靶盤上,否則靶盤就會變重、對于流速的反應會變得遲緩,進而影響測量的準確性。因此,這種流量計不適合高粘度的液體或者泥漿。靶式流量計在流程工業(yè)中主要用于測量冷卻和處理水溶液,還可以測量低溫和腐蝕性液體。它的優(yōu)勢在于可以測量多個方向和斷續(xù)的流體。

5.科里奧利流量計:科里奧利流量計根據流經管道的流體的質量來測定流速,它是由一個或者多個振管組成。通過在電磁驅動上加載一個正弦波電壓,讓振管產生振動、圍繞一個中心旋轉。當液體加速流出中心時,就會產生一個與運動反方向的科式力,生成正弦波,這個波是可測的,并可以轉化為質量流量讀數(shù)??评飱W利流量計的應用場合主要包括煉化加工工廠,那里需要石油產品通過卡車或者傳輸管道傳送到反應器。該類流量計的另外一個優(yōu)點,是可以直接測量質量流,而無需借助溫度和壓力,其質量流測量擁有很高的準確性和很好的可重復性。

普遍問題:

    在真實的運行環(huán)境中,進行有效的流體測量會存在各種各樣的障礙:

1.帶液問題:如談到氣體的流量測量,我們必須要小心謹慎保證測量的只是氣體而不是氣液混合物。在通過管道傳輸氣體的時候,大量正在輸送的氣體必須是所謂的“干管質量氣體”,也就是說沒有任何液體。隨意流動和粘附的液體會導致流量計的測量發(fā)生扭曲,進而加大測量誤差。

    液體既導致測量讀數(shù)變大、也可能導致變小,必須盡快加以處理。氣體流中的液體消除的越徹底,測量就越準確。為了避免帶液問題,需要使用氣/液分離器和理想的工作環(huán)境。除此之外,氣體的溫度限制在規(guī)定范圍之內也非常關鍵。

2.流體中的灰塵:通常,由于腐蝕或者分離不徹底,液體流中會夾帶灰塵,這也會從負面影響到流體的測量。舉例來說,沖刷和腐蝕會導致管道產生碎屑,這會降低流量計的過濾效率,因此限制了正常的流動,從而影響到排放系數(shù)的準確性和測量的氣體流動參數(shù)。為了避免這些誤差,需要在流量計的上游裝備微型尺寸的過濾器。

3.選擇不當:流程工業(yè)的專家們指出,安裝的流量計中有超過70%表現(xiàn)不盡如人意,而這些問題中的超過80%是由選擇不當造成的。在挑選流量計的過程中,確認流量計的功能可以滿足要求是非常重要的,選擇時需要考慮的基本因素包括:1)流體是渾濁、潔凈還是高粘稠度的?

            2)流體可以導電嗎?

            3)流量測量需要進行統(tǒng)計或者過程控制嗎?

            4)流量計是否由遠程信號控制而使用本地指示?

            5)考慮流程中的溫度、流速和壓力。

    為了延長流量計高精度測量的生命周期,必須要確定每種問題的原因。

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