德國VSEAR100流量計聯(lián)系同時我們還經(jīng)營: 渦街流量計也稱之為旋渦流量計或卡門渦街流量計??梢赃m用于管道內(nèi)多種流體(氣體液體、蒸氣)的流量測量。其特點是壓力損失小,量程范圍大,精度高,在測量工況體積流量時可以對流體的壓力和溫度參數(shù)自動進行修訂。該流量計可以將測量結(jié)果進行模擬標(biāo)準(zhǔn)信號或數(shù)字脈沖信號的輸出,容易與計算機等數(shù)字系統(tǒng)配套使用,是一種比較先進、理想的測量儀器。 在流體中設(shè)置非流線型漩渦發(fā)聲體時,在渦街流量變送器中的三角柱形的旋渦發(fā)生體后會上下交替產(chǎn)生正比于流速的兩列旋渦,這種旋渦稱為卡門旋渦(見圖1)。旋渦的釋放頻率與流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度及旋渦發(fā)生體特征寬度有關(guān),用下式表示: 式中ƒ--旋渦的釋放頻率 ,單位為Hz; Ʋ--流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度,單位為m/s; d一旋渦發(fā)生體特征寬度,單位為m; St一斯特勞哈爾數(shù)(Strouhal number) ,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), 通過測量旋渦頻率就可以計算出流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度Ʋ,再由公式 求出流體流過渦街流量計的流量q。(式中A為流體流過旋渦發(fā)生體的截面積。) 管道式大口徑流量計的在線校準(zhǔn)方法,一般為標(biāo)準(zhǔn)表比對法、利用蓄水池作為測量容器的液位落差法和檢測電氣參數(shù)法,比如CJ/T364-2011《管道式電磁流量計在線校準(zhǔn)要求》中,規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)表比對法和電氣參數(shù)檢測法。在不得已情況下采用驗證方法,如經(jīng)常采用的物料平衡法、熱量平衡法、設(shè)備能力法、流量增量驗證法等。近年來發(fā)展起來的非實流法校準(zhǔn)液體超聲流量計的現(xiàn)場校準(zhǔn)方法,主要是通過測量聲速來實現(xiàn)液體超聲流量計現(xiàn)場校準(zhǔn),適用特大口徑的流量計,如國家頒布實施的JJF1358--2012《非實流法校準(zhǔn)DN1000~DN15000液體超聲流量計校準(zhǔn)規(guī)范》。 本文在線校準(zhǔn)試驗采用1.0級夾裝式時差法.超聲流量計作為標(biāo)準(zhǔn)表,被測流量計是管道大口徑電磁流量計,校準(zhǔn)測量時間為20~30min。在線校準(zhǔn)方法參照J(rèn)JG1033--2007《電磁流量計檢定規(guī)程》和CJ/T364-2011《管道式電磁流量計在線校準(zhǔn)要求》。2012年、2013年的部分試驗結(jié)果如表2所示,其余約60臺電磁流量計的試驗結(jié)果以計量誤差分布圖給出,如圖1所示。 從表2和圖1中可以看出,其計量誤差大部分在±5%左右,但有的誤差甚至超過±10%,最大的計量誤差接近±20%。究其原因,除流量計選型有誤(實際管道流速在電磁流量計規(guī)定流速的下限附近或以下),安裝不規(guī)范.(如閥門件擾流等),直管段不足和存在非滿管流等缺陷需要進行改造外,還有現(xiàn)場在線校準(zhǔn).時諸多因素的影響。按照熱式氣體質(zhì)量流量計安裝方式的不同,可以分為插入式和管段式熱式氣體流量計。插入式流量計(一般有兩部分組成:檢測探頭和轉(zhuǎn)換器)一般采用法蘭盤安裝或其他方式安裝,將測量探頭插入待測流體管道內(nèi),通過轉(zhuǎn)換器部分對檢測探頭部分采集的信號進行處理,按一定的關(guān)系換算成實際流量并通過表頭顯示。插入式流量計在大、中型管道以及特大型管道的流量測量上,相對于管段式流量計有著一定的優(yōu)勢。管段式氣體流量計,將測量探頭部分固定在一段標(biāo)準(zhǔn)管道內(nèi),在使用時,必須要在實際流體管道上轉(zhuǎn)接上標(biāo)準(zhǔn)管道,分布式熱式流量計多采用這種方法。 按流量計檢測變量的不同,將之分為恒定溫差型和恒定功率型流量計。恒溫差型流量計是指,隨著流體的流動,測量探頭上熱量散失,系統(tǒng)以一定的功率對測量探頭進行加熱,維持兩個探頭恒定的溫度差(比如 100 攝氏度)。恒定功率型是指以某一恒定的功率對測量探頭加熱,流量為零時兩個探頭的溫度差為某一溫度差值(比如100攝氏度),隨著流量的變化,兩個探頭的溫度差值發(fā)生變化,使流量與溫度差值之間體現(xiàn)一定的關(guān)系,以此為依據(jù)而設(shè)計的流量計。 按照熱源作用位置的不同,將熱式氣體質(zhì)量流量計歸結(jié)為熱分布式和熱耗散式兩大類。熱耗散式流量計采用的是熱力學(xué)中的金氏定律,因此又稱為金氏流量計。熱分布式流量計利用氣體流動傳遞熱量,改變被測量管道上的溫度分布情況,主要應(yīng)用在微小流量的潔凈氣體測量和精細(xì)制造工藝的過程控制等。1.施工工藝的影響與處理按照循環(huán)灌漿的原理,返回漿液要流回攪拌桶,采用2臺電磁流量計分別計量進返漿管道中漿液的流量。然而.有些用戶去掉返漿管上的電磁流量計,返漿管通過一個三通直接接在電磁流量計下游的進漿管上,返回漿液不返回攪拌桶,采用一臺電磁流量計測量灌漿量,其結(jié)果在巖層吸漿量很小和灌漿結(jié)束階段,漿液流過電磁流量計F的流速很小,遠(yuǎn)低于電磁流量計的流速下限,信噪比S/N很小,測量誤差高達50%,無法精確計量。2.測量管道內(nèi)附漿量的影響與處理 每次灌漿結(jié)束后,要及時清除電磁流量計測量管內(nèi)的殘余漿液,否則水泥漿液易在測量管道內(nèi)產(chǎn)生不同程度的膠結(jié),甚至堵塞電磁流量計測量管和相接的灌漿管道。電磁流量計測量管內(nèi)的附著層會引起附加相對誤差△Ɛ,實踐證明其引起的誤差是很大的,假定其厚度相同△ε由式(5)計算: 水泥顆粒的σɷ和水泥漿液σf相差很大,因為附著水泥層電導(dǎo)率極低,當(dāng)附著物有一-定厚度時△Ɛ會比較大。3.介質(zhì)中氣泡的影響與處理 因工藝或介質(zhì)本身的原因,所測液體常含--些氣泡。電磁流量計屬于流速型的流量方式,氣泡在管道圓截面中所占據(jù)的面積百分率,幾乎就等同于氣泡對流量測量的影響量。此外由于氣泡經(jīng)過電極表面存在一個摩擦過程,由此會產(chǎn)生尖峰脈沖干擾電勢,其值遠(yuǎn)大于正常的流量信號。通常電磁流量轉(zhuǎn)換器無法有效地處理如此的干擾,輕者導(dǎo)致測量值不穩(wěn)定,嚴(yán)重時儀表根本無法工作,一些缺乏經(jīng)驗的用戶僅從工藝的要求出發(fā),對電磁流量計的安裝位置沒有考慮防止氣泡的產(chǎn)生,例如有些用戶把電磁流量計安裝在灌漿泵的吸入端,吸入端的漿液中常會混入成泡狀流的小氣泡,故電磁流量計一般要安裝在泵的排出端。電磁流量計最好垂直安裝,漿液自下而上流動。水平安裝時要使電極軸線平行于地平線,不要垂直于地平線,因為處于底部的電極易被沉積物覆蓋,頂部電極易被液體中偶存氣泡擦過遮住電極表面。4.惡劣施工現(xiàn)場環(huán)境的影響與處理 灌漿施工現(xiàn)場的環(huán)境大部分時間比較惡劣,例如高溫、潮濕高灰塵等,如果電磁流量計外殼的密封不良,諸如接線盒,以及一些非焊接氣密封結(jié)構(gòu)的外殼,時間長了冷凝水和灰塵容易積聚在電磁流量計的接線盒中,或透過密封不良的結(jié)合面滲入電磁流量計殼體中,由于電磁流量計的流量信號極其微弱(通常是幾mA),冷凝水和灰塵的存在,直接的后果是導(dǎo)致電磁流量計轉(zhuǎn)換器輸入回路阻抗下降,衰減了欲輸往放大器的流量信號;或者是破壞勵磁回路和信號回路的絕緣,將高達幾十V的勵磁電壓引入到低電勢的信號回路中,造成電磁流量計的嚴(yán)重故障。為了避免此類故障的發(fā)生,可在接線盒中灌注絕緣材料,在維修和調(diào)試電磁流量計的時候一-定要避免進水,保持接線盒內(nèi)的干燥與干凈,使用中一定要避免浸泡在水或漿液中。對于超聲波流量計,流量修正系數(shù)K定義為沿超聲流量計信號傳播聲道上的線平均流速Lv與管道截面平均流速Vs的比值。由式(2-13)和式(2-14)可以得到層流狀態(tài)下的流量修正系數(shù) K 為由式(2-17)和式(2-18)可以得到湍流狀態(tài)下的流量修正系數(shù)K為根據(jù)表1可以得到不同雷諾數(shù)下湍流流態(tài)的流量修正系數(shù)K,而在實際工程應(yīng)用中,當(dāng)管道內(nèi)流體雷諾數(shù)Re<105時,湍流狀態(tài)流量修正系數(shù)K為 當(dāng)管道內(nèi)流體雷諾數(shù)Re>105時,湍流狀態(tài)流量修正系數(shù)K為 上述對于流量修正系數(shù)的分析是基于超聲波流量計處于理想的安裝條件下,即安裝處管道內(nèi)流體充分發(fā)展。實際流量修正系數(shù)不僅與雷諾數(shù)有關(guān),還與管道的安裝狀況、流量計上下游管段長度等因素有關(guān)。通常情況下管道內(nèi)實際流態(tài)分布與理想流態(tài)分布有偏差,對流量計的測量精度產(chǎn)生影響,因此在管道布置和流量計安裝時,一般要求上游直管段大于10倍管道內(nèi)徑,下游直管段要大于5倍管道內(nèi)徑。德國VSEAR100流量計聯(lián)系 電磁流量計供電電壓問題是最主要的問題,也是此次儀表更換的最大困難。電磁流量計A是DC24V供電回路,兩線制;電磁流量計B是AC220V供電,四線制。將B表安裝在現(xiàn)場就意味現(xiàn)場要接一條AC220V的供電線,電纜設(shè)計之初肯定留有一定的余量(參照SH30822019石油化工儀表供電設(shè)計規(guī)范余量要求)。但是AC220V供電設(shè)備在現(xiàn)場并不是很多,想找到一根備用的AC220V電源線或許不是那么容易。 經(jīng)現(xiàn)場核實電磁流量計A的安裝位置附近并沒有AC220V供電設(shè)備,距離太遠(yuǎn)的設(shè)備如果現(xiàn)場重新配管施工AC220V電纜線路,因涉及動火作業(yè)或者挖掘作業(yè),在投用裝置里面有很大的風(fēng)險,而且工期太久。所以AC220V電源通過備用電纜的想法走不通。進一步現(xiàn)場核查發(fā)現(xiàn),電磁流量計A非直拉電纜,中間有接線箱,接線箱內(nèi)有多部儀表通過一根16P本安電纜接至中控室,該16P本安電纜有6P備用線,其余10P電纜所接儀表為電磁流量計A和3臺液位開關(guān)、6臺閥位回訊?,F(xiàn)考慮通過這根16P的電纜中的1P走AC220V電源。接線箱到儀表端重新敷設(shè)一根臨時電源線約15m,16P電纜到現(xiàn)場機柜間,將AC220V的1P備用線從端子柜通過一對端子排重新引出,加接電源線接至電源柜。該方案可行性分析如下: 1)16P本安電纜中液位開關(guān)信號、閥位回訊信號都是通斷的開關(guān)信號,抗干擾能力強。電磁流量計B最大功率為75W,電流不大,且AC220V的電壓波形好,比較穩(wěn)定,對DC24V負(fù)載造成串?dāng)_的影響考慮可以接受。 2)AC220V電源信號走原本安電纜路徑.是不符合規(guī)范的。綜合客觀實際要求,只能最大限度地滿足規(guī)范又要考慮現(xiàn)實情況。根據(jù)HG-T20512-2014儀表配管配線設(shè)計規(guī)范中7.1.3(見表3)和7.1.5(見表4)要求,可以知道儀表信號電纜與電力電纜平行敷設(shè)最小間距都是50mm。此處是該次故障處理沒辦法克服只能容缺的地方。 3)機柜間電纜布線,因是在投用盤柜施工,同一柜子儀表在線的同時進行布線接線,施工安全尤為重要??紤]采取充足準(zhǔn)備,提前加工,盡量減少盤柜內(nèi)動作,由有經(jīng)驗的接線員接線,禁止攜帶對講機進入機柜間等措施。確保機柜間電纜布線接線安全。 綜合分析,該方案的可行性可以接受。熱式氣體質(zhì)量流量計傳感器探頭是流量計的測量單元,可以把需要采集的信息準(zhǔn)確無誤的轉(zhuǎn)換成信號量傳輸給系統(tǒng),是信號量采集的通道,是實現(xiàn)流量計實時計量的必要前提。如下圖所示,這是我們實驗所使用的流量傳感器探頭。由于是插入式熱式氣體質(zhì)量流量計,所以在使用時,必須要調(diào)節(jié)探頭的長度,使流量探頭(即 Pt20)處于管道的正中心位置,減小偏心安裝產(chǎn)生的一切誤差,以便獲得精準(zhǔn)的管道流量信號。同時,由于流量探頭和氣體直接接觸,所以靈敏度得到很大的保證,靈敏度基本上處于最靈敏狀態(tài);但是從氣體組分,氣體粘度,粉塵顆粒,氣壓與結(jié)構(gòu)強度等角度考慮,后期必須將流量探頭進行封裝,保證熱式氣體質(zhì)量流量計傳感器的受沖擊能力,增加傳感器探頭的抗污染能力,延長傳感器的使用周期。根據(jù)流量計設(shè)計要實現(xiàn)的功能,智能金屬管浮子流量計的硬件系統(tǒng)實現(xiàn)方案如圖2.1所示:本系統(tǒng)主要分為三部分:信號采集模塊、信號處理模塊以及輸出和顯示模塊,下面將對這三個模塊進行簡要介紹。(1)信號采集模塊:此模塊用來實現(xiàn)信號采集功能,系統(tǒng)中核心要采集的是流量信號,除此之外,還需要采集溫度和壓力信號。這是因為當(dāng)被測流體為蒸汽時,其密度隨溫度和壓力的變化而變化。為了準(zhǔn)確計算出流體的流量,必須要考慮溫度和壓力變化對流體密度的影響。因此,設(shè)計中要實現(xiàn)流量、溫度以及壓力三種信號的采集。(2)信號處理模塊:信號處理模塊的基本功能是實現(xiàn)信號的放大、濾波以及A/D轉(zhuǎn)換。此外,系統(tǒng)中采用微控制器MSP430F149對采集信號進行計算、補償,線性化等智能化處理。(3)輸出及顯示模塊:設(shè)計中使用E2PR0M保存累積流量值以及儀表參數(shù)值,并將流量信號轉(zhuǎn)換為4?20mA工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)電流信號輸出。同時,使用LCD實時顯示瞬時流量和累積流量,最后將金屬管浮子流量計測量結(jié)果通過CAN總線傳送給上位機顯示。1.總體設(shè)計 氣體渦輪流量計系統(tǒng)軟件包括初始化程序、主程序、中斷控制程序、流量、溫度、壓力檢測程序以及鍵盤顯示程序等。初始化程序主要完成單片機初始化和設(shè)置計數(shù)方式等。主程序主要通過查詢標(biāo)志位SET_RUN和OPERATE來判斷程序是運行狀態(tài)還是設(shè)置狀態(tài),然后調(diào)用相應(yīng)的處理子程序。首先開全局中斷,允許單片機響應(yīng)所有中斷源產(chǎn)生的中斷請求;當(dāng)單片機查詢到標(biāo)志位SET_RUN被置位時,就進入設(shè)置狀態(tài),對儀表系數(shù)進行設(shè)定;進入運行狀態(tài)后還要查詢標(biāo)志位OPERATE是否被置位,被置位后就進行溫度與壓力的.A/D轉(zhuǎn)換、流量的計算和數(shù)據(jù)的儲存。中斷程序用于查詢定時時間,進入中斷服務(wù)子程序完成流量采集、工作狀況“下溫度和壓力采集,瞬時流量和累積流量的計算。系統(tǒng)主流程圖如圖3所示。2.流量溫度壓力信號采集 流量信號的采集主要通過計數(shù)器MR0中斷服務(wù)程序完成,采用定時器模式,定時時間設(shè)為1so定時時間到,比較寄存器里面的內(nèi)容,大于1s則對計數(shù)器IMR1讀數(shù),以獲得流量信號的頻率,并清零;小于1s,則加1后結(jié)束。 溫度和壓力信號的采集是通過PICI6F877單片機內(nèi)部的ADC模塊將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,采樣完成后計算出溫度和壓力值,并將這兩個數(shù)值在液晶屏上顯示出來。3.鍵盤顯示 設(shè)置3個鍵盤,利用電平變化中斷功能來實現(xiàn),采用延時去抖法,按鍵有效就進入按鍵處理程序。F表示功能鍵,用KI來表示,每按一-次表示在流量顯示和溫度、壓力顯示間切換,-表示移位鍵,用K2表示,↑為增加鍵,用K3表示。如果F+→(即Kl+K2)被按下,則設(shè)置標(biāo)志位置1,主程序查詢到其置1后,就進入設(shè)置狀態(tài)。在該狀態(tài)下,→(K2)鍵定義為移位鍵,以閃爍表示光標(biāo)所在位,每.按一次,閃爍移到下一位,到最后一位回閃第一一位。↑(K3)定義為增加鍵,對光標(biāo)所在位的數(shù)值進行修改,每按--次,循環(huán)增加一個定義單位,定義單位視參數(shù)類型而定。當(dāng)程序查詢到↑+→(K2+K3)被按下時,就把累積流量清零,并把標(biāo)志位置1,當(dāng)查詢到F(K1)鍵被按下時,每按-一次,在流量顯示和溫度、壓力顯示之間切換。氣體渦輪流量計采用段式液晶顯示器LCM103來顯示瞬時和累計流量,同時實時顯示溫度和壓力"。f電纜接頭中的保護塞只能在準(zhǔn)備安裝電纜時拆除. DN3至DN8[1/10"至5/16"]的法蘭型電磁流量計傳感器,應(yīng)采用DN10[3/8"]的配對法蘭.這樣DN3,4,6或者8[1/10",5/32",1/4"或者5/16"]的管道就會與儀表成為一體. 此外,DN3至DN8[1/10"至5/16"]法蘭型傳感器, 還可使用DN15[1/2"]的配對法蘭. 石墨不可用于法蘭或者工藝連接件墊圈,因為在一定條件下,儀表管道內(nèi)部可能形成導(dǎo)電涂層.管路中應(yīng)避免出現(xiàn)真空沖擊,以防止可能對襯里(PTFE)以及儀表造成的損壞.配對法蘭的墊圈表面 安裝中,平行配對法蘭的墊圈材料必須適于介質(zhì)和操作條件.只有這樣才可以避免泄漏.為了確保最佳的測量結(jié)果,須保證傳感器墊圈應(yīng)法蘭同心.保護板 保護板用于防止襯里的損壞.只有在傳感器將安裝在管路中時才可以拆除保護板.必須謹(jǐn)慎小心,確保襯里未在安裝過程中脫落或者損壞, 造成泄漏.法蘭螺栓緊固扭矩 安裝螺栓應(yīng)按照通常的方式平均緊固,不可在電磁流量計某一側(cè)過度緊固.我們建議螺栓在緊固之前添加潤滑油,并交叉緊固,如上圖一所示. 在第一輪緊固過程中,螺栓擰緊50%,在第二輪中提高至80%,最后使用最大扭矩緊固.不應(yīng)超過最大扭矩見表一,表二在電磁流量計安裝過程中,確保: 流動方向與傳感器上的流動箭頭方向一致(如果存在)?! ∷蟹ㄌm螺栓都已緊固到最大扭矩值。 儀表安裝不存在機械應(yīng)力(扭轉(zhuǎn),彎曲),法蘭型/夾持型的配對法蘭保持軸對稱與平行條件,且使用適當(dāng)?shù)膲|圈。 墊圈未伸入流動區(qū),否則可能導(dǎo)致漩渦, 從而影響儀表的精度?! 」苈凡粫趦x表上產(chǎn)生任何力或力矩?! ★@示面向用戶?! ‰娎|接頭中的保護塞只能在接線時拆除。 遠(yuǎn)程安裝的轉(zhuǎn)換器一定要安裝在基本無振動的位置?! ∞D(zhuǎn)換器不可直接暴露在陽光中(配有一個遮陽裝置) 。推薦的安裝條件 電磁流量計管道必須始終充滿介質(zhì)。 電極軸最好水平安裝,反之,則與水平方向夾角不超過45°(圖1) 管路稍微傾斜,以便排氣,參見圖2。 存在磨損時應(yīng)垂直安裝,流向向上,最大3m/s(圖3) 閥門和關(guān)閉裝置應(yīng)安裝在下游?! τ谧杂闪鬟M流出管道,應(yīng)提供合適的反轉(zhuǎn)管,確保管路始終充滿介質(zhì)(圖4) 對于自由流出管道,不要在最高點或者向下的管路上安裝儀表(傳感器管道可能會排空或者處出現(xiàn)氣泡),(圖5)德國VSEAR100流量計聯(lián)系一.和其它流量計一樣, 雖然電磁流量計它的測量范圍比是30:1, 比渦街流量計和差壓式流量計都要高, 但也是有限制的,許多客戶定表時,常常把它和水表相比較,以為可以測量很低的流速,一般情況下,它只能測0.1m/s.低于此流速電磁流量計就很難正確測量.所以定貨初期對流量范圍比要搞清楚.定貨時不能按原先管道口徑來定貨,最好按你實際流量來定儀表口徑。二.和其它流量計一樣,電磁流量計對安裝前后直管道也有要求,只不過比其它類流量計要求更低,但最關(guān)健一點要滿足:就是滿管, 再滿管.不滿管的情況下容易引起流量計亂跳:三.和其它流量計一樣,電磁流量計也有防護等級,一般一體式的防護等級為IP65,分體式的為IP68(針對傳感器而言), 如果客戶對儀表安裝環(huán)境有要求,安裝地點在地下陰井或其它一些潮濕的地方,建議客戶選用分體式的.以免選錯對儀表造成損害。四.電磁流量計可以測腐蝕性液體,但定貨初期客戶要正確提供其它測量介質(zhì)屬性,以免選型時對電極選型上的錯誤,導(dǎo)致傳感器在后期使用過程中報廢,給客戶帶來不便和經(jīng)濟上的損失。五.電磁流量計雖說可靠性比較好,一般情況下不會損壞,但由于其原理決定,傳感器電極表面一直和液體接觸,時間久了,電極表面比較容易受污染。所以電磁流量計一般情況下,客戶有條件拆的情況下,建議一年到一年半之間拆出來清洗一次電極以保證流量計整機的測量精度。任何儀器儀表都是需要“保養(yǎng)”的,電磁流量計也不例外。六.在主管線是垂直管線時,一般情況下,要求水流是自下而上,盡量不要自上而下。后者容易引起流量波動比較大。安裝除了滿管以外,這點也是很重要的,其次就是前后直管道的距離了。
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