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流量计培训课件 主讲人 本课件是交流学习流量计的基础课件 能够让大家进一步了解流量计 内容主要对使用中的流量计做一概述 讲述了流量计的特点 工作原理和分类 以及一些我们常见的故障和处理方法 流量计 常见的流量计 流量计的分类 按结构原理分 按测量原理分 容积式流量计 叶轮式流量计 差压式流量计 电磁流量计 质量流量计 流体振荡流量计 冲量式流量计 物理原理 力学原理 热学原理 光学原理 差压式流量计 差压原理 标准孔板 常见故障 结构 工作原理 孔板节流 涡轮流量计 涡街流量计 电磁流量计 椭圆齿轮流量计 质量流量计 转子流量计 工作原理 流量计结构 安装注意事项 常见故障 故障原因 处理方法 故障原因 处理方法 目录 一 流量计的分类二 差压流量计三 涡轮流量计四 涡街流量计五 电磁流量计六 椭圆齿轮流量计七 科里奥利质量流量计八 转子流量计九 高压自控仪 流量计分类 测量流体流量的仪表统称为流量计或流量表 流量计是工业测量中重要的仪表之一 随着工业生产的发展 对流量测量的准确度和范围的要求越来越高 流量测量技术日新月异 为了适应各种用途 各种类型的流量计相继问世 目前已投入使用的流量计已超过100种 从不同的角度出发 流量计有不同的分类方法 常用的分类方法有两种 一是按流量计的测量原理进行归纳分类 二是按流量计的结构原理进行分类 一 按测量原理分类 1 力学原理 属于此类原理的仪表有利用伯努利定理的差压式 转子式 利用动量定理的冲量式 可动管式 利用牛顿第二定律的直接质量式 利用流体动量原理的靶式 利用角动量定理的涡轮式 利用流体振荡原理的旋涡式 涡街式 利用总静压力差的皮托管式以及容积式和堰 槽式等等 2 电学原理 用于此类原理的仪表有电磁式 差动电容式 电感式 应变电阻式等 3 声学原理 利用声学原理进行流量测量的有超声波式 声学式 冲击波式 等 4 热学原理 利用热学原理测量流量的有热量式 直接量热式 间接量热式等 5 光学原理 激光式 光电式等是属于此类原理的仪表 6 原于物理原理 核磁共振式 核幅射式等是属于此类原理的仪表 7 其它原理 有标记原理 示踪原理 核磁共振原理 相关原理等 二 按流量计结构原理分类按当前流量计产品的实际情况 根据流量计的结构原理 大致上可归纳为以下几种类型 1 容积式流量计容积式流量计相当于一个标准容积的容器 它接连不断地对流动介质进行度量 流量越大 度量的次数越多 输出的频率越高 容积式流量计的原理比较简单 适于测量高粘度 低雷诺数的流体 根据回转体形状不同 目前生产的产品分 适于测量液体流量的椭圆齿轮流量计 腰轮流量计 罗茨流量计 旋转活塞和刮板式流量计 适于测量气体流量的伺服式容积流量计 皮膜式和转简流量计等 2 叶轮式流量计叶轮式流量计的工作原理是将叶轮置于被测流体中 受流体流动的冲击而旋转 以叶轮旋转的快慢来反映流量的大小 典型的叶轮式流量计是水表和涡轮流量计 其结构可以是机械传动输出式或电脉冲输出式 一般机械式传动输出的水表准确度较低 误差约 2 但结构简单 造价低 国内已批量生产 并标准化 通用化和系列化 电脉冲信号输出的涡轮流量计的准确度较高 一般误差为 0 2 一0 5 3 差压式流量计 变压降式流量计 差压式流量计由一次装置和二次装置组成 一次装置称流量测量元件 它安装在被测流体的管道中 产生与流量 流速 成比例的压力差 供二次装置进行流量显示 二次装置称显示仪表 它接收测量元件产生的差压信号 并将其转换为相应的流量进行显示 差压流量计的一次装置常为节流装置或动压测定装置 皮托管 均速管等 二次装置为各种机械式 电子式 组合式差压计配以流量显示仪表 差压计的差压敏感元件多为弹性元件 由于差压和流量呈平方根关系 故流量显示仪表都配有开平方装置 以使流量刻度线性化 多数仪表还设有流量积算装置 以显示累积流量 以便经济核算 这种利用差压测量流量的方法历史悠久 比较成熟 世界各国一般都用在比较重要的场合 约占各种流量测量方式的70 发电厂主蒸汽 给水 凝结水等的流量测量都采用这种表计 4 变面积式流量计 等压降式流量计 放在上大下小的锥形流道中的浮子受到自下而上流动的流体的作用力而移动 当此作用力与浮子的 显示重量 浮子本身的重量减去它所受流体的浮力 相平衡时 俘子即静止 浮子静止的高度可作为流量大小的量度 由于流量计的通流截面积随浮子高度不同而异 而浮子稳定不动时上下部分的压力差相等 因此该型流量计称变面积式流量计或等压降式流量计 该式流量计的典型仪表是转子 浮子 流量计 5 动量式流量计利用测量流体的动量来反映流量大小的流量计称动量式流量计 由于流动流体的动量P与流体的密度及流速v的平方成正比 即pv2 当通流截面确定时 v与容积流量Q成正比 故pQ2 设比例系数为A 则Q A因此 测得P 即可反映流量Q 这种型式的流量计 大多利用检测元件把动量转换为压力 位移或力等 然后测量流量 这种流量计的典型仪表是靶式和转动翼板式流量计 6 冲量式流量计利用冲量定理测量流量的流量计称冲量式流量计 多用于测量颗粒状固体介质的流量 还用来测泥浆 结晶型液体和研磨料等的流量 流量测量范围从每小时几公斤到近万吨 典型的仪表是水平分力式冲量流量计 其测量原理是当被测介质从一定高度h自由下落到有倾斜角的检测板上产生一个冲力 冲力的水平分力马质量流量成正比 故测量这个水平分力即可反映质量流量的大小 按信号 九 的检测方式 该型流量计分位移检测型和直接测力型 7 电磁流量计电磁流量计是应用导电体在磁场中运动产生感应电动势 而感应电动势又和流量大小成正比 通过测电动势来反映管道流量的原理而制成的 其测量精度和灵敏度都较高 工业上多用以测量水 矿浆等介质的流量 可测最大管径达2m 而且压损极小 但导电率低的介质 如气体 蒸汽等则不能应用 电磁流量计造价较高 且信号易受外磁场干扰 影响了在工业管流测量中的广泛应用 为此 产品在不断改进更新 向微机化发展 8 超声波流量计超声波流量计是基于超声波在流动介质中传播的速度等于被测介质的平均流速和声波本身速度的几何和的原理而设计的 它也是由测流速来反映流量大小的 超声波流量计虽然在70年代才出现 但由于它可以制成非接触型式 并可与超声波水位计联动进行开口流量测量 对流体又不产生扰动和阻力 所以很受欢迎 是一种很有发展前途的流量计 利用多普勒效应制造的超声多普勒流量计近年来得到广泛的关注 被认为是非接触测量双相流的理想仪表 9 流体振荡式流量计流体振荡式流量计是利用流体在特定流道条件下流动时将产生振荡 且振荡的频率与流速成比例这一原理设计的 当通流截面一定时 流速与导容积流量成正比 因此 测量振荡频率即可测得流量 这种流量计是70年代开发和发展起来的 由于它兼有无转动部件和脉冲数字输出的优点 很有发展前途 目前典型的产品有涡街流量计 旋进旋涡流量计 10 质量流量计由于流体的容积受温度 压力等参数的影响 用容积流量表示流量大小时需给出介质的参数 在介质参数不断变化的情况下 往往难以达到这一要求 而造成仪表显示值失真 因此 质量流量计就得到广泛的应用和重视 质量流量计分直接式和间接式两种 直接式质量流量计利用与质量流量直接有关的原理进行测量 目前常用的有量热式 角动量式 振动陀螺式 马格努斯效应式和科里奥利力式等质量流量计 间接式质量流量计是用密度计与容积流量直接相乘求得质量流量的 在现代工业生产中 流动工质的温度 压力等运行参数不断提高 在高温高压的情况下 由于材质和结构等方面的原因 直接式质量流量计的应用遇到困难 而间接式质量流量计由于密度计受湿度和压力适用范围的限制 往往也不好实际应用 因此 在工业生产中广泛采用的是温度压力补偿式质量流量计 可把它看作一种间接式质量流量计 不是配用密度计 而是利用温度 压力与密度间的关系 用温度 压力信号经函数运算为密度信号 与容积流量相乘而得到质量流量 目前温度 压力补偿式质量流量计虽已实用化 但当被测介质参数变化范围很大或很迅速时 正确地补偿将很困难或不可能 因此进一步研究在实际生产中适用的质量流量计和密度计还是一个课题 2 1差压流量计 2 1 1差压式流量计的结构原理充满管道的流体 当它流经管道内的节流件时 如图所示 流速将在节流件处形成局部收缩 因而流速增加 静压力降低 于是在节流件前后便产生了压差 流体流量愈大 产生的压差愈大 这样可依据压差来衡量流量的大小 这种测量方法是以流动连续性方程 质量守恒定律 和伯努利方程 能量守恒定律 为基础的 压差的大小不仅与流量还与其他许多因素有关 例如当节流装置形式或管道内流体的物理性质 密度 粘度 不同时 在同样大小的流量下产生的压差也是不同的 2 1 2楔形孔板楔形孔板的结构如图所示 其检测件为V形 设计合适时节流件上下游无滞流区 不会使管道堵塞 取压方式未标准化 1 高压取压口 2 低压取压口 3 测量管 4 楔形孔板 5 法兰 2 1 3标准孔板又称同心直角边缘孔板 其轴向截面如图4 2所示 孔板是一块加工成圆形同心的具有锐利直角边缘的薄板 孔板开孔的上游侧边缘应是锐利的直角 标准孔板有三种取压方式 角接 法兰及D D 2取压 如图4 3所示 为从两个方向的任一个方向测量流量 可采用对称孔板 节流孔的两个边缘均符合直角边缘孔板上游边缘的特性 且孔板全部厚度不超过节流孔的厚度 2 1 4差压式流量计常见故障 原因及排除方法 1 指示零或变化很小 其原因为 1 平衡阀未全部关闭或泄漏 2 节流装置根部高低压阀未打开 3 节流装置至差压计间阀门 管路堵塞 4 蒸气导压管未完全冷凝 5 节流装置和工艺管道间衬垫不严密 6 差压计内部故障 其对应处理方法为 1 关闭平衡阀 修理或换新 2 打开 3 冲洗管路 修复或换阀 4 待完全冷凝后开表 5 拧紧螺栓或换垫 6 检查 修复 4 指示偏高 其原因为 1 低压侧管路不严密 2 低压侧管路积存空气 3 蒸气等的压力低于设计值 4 差压计零位漂移 5 节流装置和差压计不配套 不符合设计规定 其对应处理方法为 1 检查 排除泄漏 2 排净空气 3 按实际密度补正 4 检查 调整 5 按规定更换配套差压计 5 指示超出上限 其原因为 1 实际流量超过设计值 2 低压侧管路严重泄漏 3 信号线路有断线 其对应处理方法为 1 换用合适范围的差压计 2 排除泄漏 3 检查 修复 6 流量变化时指示变化迟钝 其原因为 1 连接管路及阀门有堵塞 2 差压计内部有故障 其对应处理方法为 1 冲洗管路 疏通阀门 2 检查排除 7 指示波动大 其原因为 1 流量参数本身波动太大 2 测压元件对参数波动较敏感 其对应处理方法为 1 高低压阀适当关小 2 适当调整阻尼作用 8 指示不动 其原因为 1 防冻设施失效 差压计及导压管内液压冻住 2 高低压阀未打开 其对应处理方法为 1 加强防冻设施的效果 2 打开高低压阀 3 1涡轮流量计 涡轮流量计是一种速度式流量仪表 由于具有测量精度高 反应速度快 测量范围广 价格低廉 安装方便等优点 被广泛应用于化工生产中 3 1 1涡轮流量计的工作原理涡轮流量计由涡轮 轴承 前置放大器 显示仪表组成 被测流体冲击涡轮流量计涡轮叶片并使之转 涡轮的转速随流量的成正比变化 再经磁电转换装置把涡轮的转速转换为相应频率的电脉冲 经前置放大器放大后 送入涡轮流量计流量积算仪进行计数和显示 根据单位时间内的脉冲和累计脉冲数即可求出瞬时流量和累积流量 2 指示在零下 其原因为 1 高低压管路反接 2 信号线路反接 3 高压侧管路严重泄漏或破裂 其对应处理方法为 1 检查并正确连接好 2 检查并正确连接好 3 换件或换管道 3 指示偏低 其原因为 1 高压侧管路不严密 2 平衡阀不严或未关紧 3 高压侧管路中空气未排净 4 差压计或二次仪表零位失调或变位 5 节流装置和差压计不配套 不符合设计规定 其对应处理方法为 1 检查 排除泄漏 2 检查 关闭或修理 3 排净空气 4检查 调整 5 按设计规定更换配套的差压计 3 1 2涡轮流量计的安装及使用1 涡轮流量计的电源线最好采用蔽线电缆 并进行良好接地 电源为直流24V 650 阻抗 2 涡轮流量计应水平安装 避免垂直安装 并保证其前后有适应的直管段 一般前10D 后5D 3 保证流体的流动方向与涡轮流量计外壳的箭头方向一致 不得装反 4 被测介质对涡轮不能有腐蚀 特别是轴承处 否则应采取措施 5 涡轮流量计磁感应部分不能碰撞 6 安装涡轮流量计前 管道要清扫 被测介质不洁净时 要加过滤器 否则导致涡轮 轴承被卡住 7 投运前先进行仪表系数的设定 仔细检查 确定仪表接线无误 接地良好 方可送电 8 安装涡轮流量计时 前后管道法兰要水平 否则管道应力对流量计影响很大 3 1 3涡轮流量计常见故障处理3 1 3 1液体正常流动无显示 累积量数不增加1 供电电路或信号电路断路或接触不良 故障排除方法 用万用表检查 排除故障点2 显示仪的印刷线路板 接插件故障或接触不良故障 排除方法 更换印刷线路板3 前置放大器故障 故障排除方法 用铁条在检测头下快速移动 无信号输出 则应检查线圈有无断线和焊点脱焊 4 供给前置放大器的电压太低 故障排除方法 发将电源电压提高至规定要求5 叶轮卡住不转 故障排除方法 去除异物 并清洗或更换损坏零件 更换零件后应重新标定 3 1 3 2流量显示逐渐减小1 过滤器堵塞 压损逐渐增大 使流量减小 故障排除方法 清除过滤器内杂物2 管道上阀芯松动 阀门开度自动减少 故障排除方法 修理或更换阀门3 叶轮受杂物阻碍或轴承间隙内进入异物 阻力增大使转速减慢故障 排除方法 清洗流量计 必要时重新标定 3 1 3 3流量为零时 流量显示不为零 显示值不稳1 传输线屏蔽接地不良 外界电磁场的干扰 故障排除方法 检查接地 排除干扰2 管道振动 引起叶轮抖动 故障排除方法 加固管线或在流量计前后加装支架3 截止阀泄漏 故障排除方法 检修或更换阀门4 显示仪内部线路板之间或电子元件变质损坏 产生干扰 故障排除方法 采取 短路法 或逐一检查 找出故障点 3 1 3 4显示流量与实际流量不符1 叶轮被腐蚀 叶片变形 故障排除方法 修理叶轮或更换后重新标定2 杂物阻碍叶轮旋转 故障排除方法清除杂物3 检测线圈输出信号失常 故障排除方法检查线圈绝缘电阻和导通电阻4 旁通阀泄漏 故障排除方法关严旁通阀 必要时更换 5 流量计上游流速分布发生畸变或出现脉动流 故障排除方法找出产生畸变或脉动流的原因 采取措施予以消除6 显示仪表故障 故障排除方法修复显示仪表7 显示仪表接线不正确 故障排除方法更正接线8 显示仪表设定错误 故障排除方法更正设定9 实际流量超出规定的流量范围 故障排除方法更换合适口径的流量计 4 1涡街流量计 4 1 1工作原理与结构4 1 1 1工作原理在流体中设置旋涡发生体 阻流体 从旋涡发生体两侧交替地产生有规则的旋涡 这种旋涡称为卡曼涡街 如图1所示 旋涡列在旋涡发生体下游非对称地排列 设旋涡的发生频率为f 被测介质来流的平均速度为U 旋涡发生体迎面宽度为d 表体通径为D 根据卡曼涡街原理 有如下关系式f SrU1 d SrU md 1 式中U1 旋涡发生体两侧平均流速 m s Sr 斯特劳哈尔数 m 旋涡发生体两侧弓形面积与管道横截面面积之比 4 1 1 2结构涡街流量计由传感器和转换器两部分组成 传感器包括旋涡发生体 阻流体 检测元件 仪表表体等 转换器包括前置放大器 滤波整形电路 D A转换电路 输出接口电路 端子 支架和防护罩等 近年来智能式流量计还把微处理器 显示通讯及其他功能模块亦装在转换器内 涡街流量计图 转换器原理框图 1 安装注意事项VSF属于对管道流速分布畸变 旋转流和流动脉动等敏感的流量计 因此 对现场管道安装条件应充分重视 遵照生产厂使用说明书的要求执行 VSF可安装在室内或室外 如果安装在地井里 有水淹的可能 要选用涎水型传感器 传感器在管道上可以水平 垂直或倾斜安装 但测量液体和气体时为防止气泡和液滴的干扰 安装位置要注意 如图16所示 图16混相流体的安装 a 测量含液体的气体流量仪表安装 b 测量含气液体流量仪表安装 VSF必须保证上 下游直管段有必要的长度 如图17所示 在各种资料中数据有差异 其原因可能是 旋涡发生体尚未标准化 形状尺寸的差异有多少影响尚待验证 对各类阻流件必要的直管段长度试验研究尚不够 即还不成熟 对比节流式差压流量计 这方面工作还处于初始阶段 图17涡街流量计对上 下游直管段长度的要求 a 一个90o弯头 b 同心扩管 c 同心收缩全开阀门 d 不同平面两个90o弯头 e 调节阀半开阀门 f 同一平面两个90o弯头 传感器与管道的连接如图18所示 在与管道连接时要注意以下问题 1 上 下游配管内径D与传感器内径D 相同 其差异满足下述条件 0 95D D 1 1D 2 配管应与传感器同心 同轴度应小于0 05D 3 密封垫不能凸入管道内 其内径可比传感器内径大1 2mm 4 如需断流检查与清洗传感器 应设置旁通管道如图19所示 5 减小振动对VSF的影响应该作为VSF现场安装的一个突出问题来关注 首先在选择传感器安装场所时尽量注意避开振动源 其次采用弹性软管连接在小口径中可以考虑 第三 加装管道支撑物是有效的减振方法 一种管道支撑方法如图20所示 4 1 2涡街流量计常见故障处理4 1 2 1通电后无流量时有输出信号1 输入屏蔽或接地不良 引入电磁干扰 处理方法 改善屏蔽与接地 排除电磁干扰2 仪表靠近强电设备或高频脉冲干扰源 处理方法 远离干扰源安装 采取隔离措施加强电源滤波3 管道有较强振动 处理方法 采取减震措施 加强信号滤波降低放大器灵敏度4 转换器灵敏度过高 处理方法 降低灵敏度 提高触发电平 4 1 2 2通电通流后无输出信号1 电源出故障 故障排除方法 检查电源与接地2 输入信号线断线故障排除方法 检查信号线与接线端子3 放大器某级有故障故障排除方法 检测工作点 检查元器件4 检测元件损坏故障排除方法 检查传感元件及引线 检查阀门 增大流量或缩小管径6 管道堵塞或传感器被卡死故障排除方法 检查清理管道 清洗传感器 4 1 2 3输出信号不规则不稳定1 有较强电干扰信号 处理方法 加强屏蔽和接地2 传感器被沾污或受潮 灵敏度降低 处理方法 清洗或更换传感器 提高放大器增益3 传感器灵敏度过高 处理方法 降低增益 提高触发电平4 传感器受损或引线接触不良 处理方法 检查传感器及引线5 出现两相流或脉动流 处理方法 加强工艺流程管理 消除两相流或脉动流现象6 管道震动的影响 处理方法 采取减震措施 7 工艺流程不稳定 处理方法 调整安装位置8 传感器安装不同心或密封垫凸入管内 处理方法 检查安装情况 改正密封垫内径9 上下游阀门扰动 处理方法 加长直管段或加装流动调整器10 流体未充满管道 处理方法 更换装流量传感器地点和方式11 发生体有缠绕物 处理方法 消除缠绕物12 存在气穴现象 处理方法 降低流速 增加管内压力 4 1 2 4测量误差大1 直管段长度不足 处理方法 加长直管段或加装流动调整器2 模拟转换电路零漂或满量程调整不对 处理方法 校正零点和量程刻度3 供电电压变化过大 处理方法 检查电源4 仪表超过检定周期 处理方法 及时送检5 传感器与配管内径差异较大 处理方法 检查配管内径 修正仪表系数 6 安装不同心或密封垫凸入管内 处理方法 调整安装 修整密封垫7 传感器沾污或损伤 处理方法 清洗更换传感器8 有两相流或脉动流 处理方法 排除两相流或脉动流9 管道泄漏 处理方法 排除泄漏 4 1 2 5测量管泄漏1 管内压力过高 处理方法 调整管压 更改安装位置2 公称压力选择不对 处理方法 选用高一档公称压力传感器3 密封件损坏 处理方法 更换密封件4 传感器被腐蚀 处理方法 采取防腐和保护措施4 1 2 6传感器发出异常啸叫声1 流速过高 引起强烈颤动 处理方法 调整流量或更换通径大的仪表2 产生气穴现象 处理方法 调整流量和增加液流压力3 发生体松动 处理方法 紧固发生体 5 1电磁流量计 5 1 1电磁流量计原理EMF的基本原理是法拉第电磁感应定律 即导体在磁场中切割磁力线运动时在其两端产生感应电动势 如图1所示 导电性液体在垂直于磁场的非磁性测量管内流动 与流动方向垂直的方向上产生与流量成比例的感应电势 电动势的方向按 弗来明右手规则 其值如下式式中 式中E 感应电动势 即流量信号 V k 系数 B 磁感应强度 T D 测量管内径 m 平均流速 m s 设液体的体积流量为 则式中K为仪表常数 K 4KB D 5 1 2EMF由流量传感器和转换器两大部分组成 传感器典型结构示意如图2 测量管上下装有激磁线圈 通激磁电流后产生磁场穿过测量管 一对电极装在测量管内壁与液体相接触 引出感应电势 送到转换器 激磁电流则由转换器提供 5 1 3使用时应注意的一般事项液体应具有测量所需的电导率 并要求电导率分布大体上均匀 因此流量传感器安装要避开容易产生电导率不均匀场所 例如其上游附近加入药液 加液点最好设于传感器下游 使用时传感器测量管必须充满液体 非满管型例外 有混合时 其分布应大体均匀 液体应与地同电位 必须接地 如工艺管道用塑料等绝缘材料时 输送液体产生摩檫静电等原因 造成液体与地间有电位差 5 1 3 1流量传感器安装 1 安装场所通常电磁流量传感器外壳防护等极为IP65 GB4208规定的防尘防喷水级 对安装场所有以下要求 1 测量混合相流体时 选择不会引起相分离的场所 测量双组分液体时 避免装在混合尚未均匀的下游 测量化学反应管道时 要装在反应充分完成段的下游 2 尽可能避免测量管内变成负压 3 选择震动小的场所 特别对一体型仪表 4 避免附近有大电机 大变压器等 以免引起电磁场干扰 5 易于实现传感器单独接地的场所 6 尽可能避开周围环境有高浓度腐蚀性气体 7 环境温度在 25 10 50 600 范围内 一体形结构温度还受制于电子元器件 范围要窄些 8 环境相对湿度在10 90 范围内 9 尽可能避免受阳光直照 10 避免雨水浸淋 不会被水浸没 如果防护等级是IP67 防尘防浸水级 或IP68 防尘防潜水级 则无需上述8 10 两项要求 2 直管段长度要求为获得正常测量精确度 电磁流量传感器上游也要有一定长度直管段 但其长度与大部分其它流量仪表相比要求较低 90 弯头 T形管 同心异径管 全开闸阀后通常认为只要离电极中心线 不是传感器进口端连接面 5倍直径 5D 长度的直管段 不同开度的阀则需10D 下游直管段为 2 3 D或无要求 但要防止蝶阀阀片伸入到传感器测量管内 3 安装位置和流动方向传感器安装方向水平 垂直或倾斜均可 不受限制 但测量固液两相流体最好垂直安装 自下而上流动 这样能避免水平安装时衬里下半部局部磨损严重 低流速时固相沉淀等缺点 水平安装时要使电极轴线平行于地平线 不要处于垂直于地平线 因为处于地步的电极易被沉积物覆盖 顶部电极易被液体中偶存气泡擦过遮住电极表面 使输出信号波动 图5所示管系中 c d为适宜位置 a b e为不宜位置 b处可能液体不充满 a e处易积聚气体 且e处传感器后管段短也有可能不充满 排放口最好如f形状所示 对于固液两相流c处亦是不宜位置 4 旁路管 便于清洗连接和预置入孔 为便于在工艺管道继续流动和传感器停止流动时检查和调整零点 应装旁路管 但大管径管系因投资和位置空间限制 往往不易办到 根据电极污染程度来校正测量值 或确定一个不影响测量值的污染程度判断基准是困难的 除前文所述 采用非接触电极或带刮刀清除装置电极的仪表 可解决一些问题外 有时还需要清除内壁附着物 则可按图6所示 不卸下传感器就地清除 对于管径大于1 5 1 6m的管系在EMF附近管道上 预置入孔 以便管系停止运行时清洗传感器测量管内壁 5 负压管系的安装氟塑料衬里传感器须谨慎地应用于负压管系 正压管系应防止产生负压 例如液体温度高于室温的管系 关闭传感器上下游截止阀停止运行后 流体冷却收缩会形成负压 应在传感器附近装负压防止阀 如图7所示 有制造厂规定PTFE和PFA塑料衬里应用于负压管系的压力可在200C 1000C 1300C时使用的绝对压力必须分别大于27 40 50KPa 5 1 4电磁流量计常见故障及处理方法5 1 4 1电磁流量计常见故障现象1 无流量信号 2 输出晃动 3 零点不稳 4 流量测量值与实际值不符 5 输山信号超满度值5类 5 1 4 2经常采用的检查手段或方法及其检查内容1 通用常规仪器检查 2 替代法利用转换器和传感器间以及转换器内务线路板部件间的互换性 以替代法判别故障所在位置 3 信号踪迹法用模拟信号器替代传感器 在液体未流动条件下提供流量信号 以测试电磁流量转换器 检查首先从显示仪表工作是否正常开始 逆流量信号传送的方向进行 用模拟信号器测试转换器 以判断故障发生在转换器及其后位仪表还是在转换器的上位传感器发生的 若是转换器故障 如有条件可方便地借用转换器或转换器内线路板作替代法调试 若是传感器故障需要试调换时 则必须停止运行 关闭管道系统 因涉及面广 常不易办到 特别是大口径流量传感器 试换工程量大 通常只有在作完其他各项检查 最后才卸下管道检查传感器测量管内部状况或调换 6 1椭圆齿轮流量计 6 1 1椭圆齿轮流量计工作原理本流量计属容积式流量计 主要部分是计量箱和装在计量箱内的一对椭圆齿轮 它们与盖板构成一密封的初月形空腔 作为量具 流量计进出口处的压力差推动椭圆齿轮旋转 流体经初月形空腔计量后而排出 所以椭圆齿轮每旋转一周可输出4倍初月形空腔的容积 因此 椭圆齿轮转数与流体的流量成正比 6 1 2结构 流量计主要由本体 一对椭圆齿轮 磁性联轴器 调整齿轮 计数器及发讯装置组成 流量计内部结构参见附流量计整机解体图和零部件名称表 流量计的本体分单体和双体两种 单体即壳讲量箱为一体 双体即壳体和计量箱为两体 椭圆齿轮的转数 通过磁性联轴器和一系列齿轮组成的减速机构 传到表头计数器 磁性联轴器主要由主动磁钢和从动磁钢组成 采用磁性联轴器可以提高流量计的工作压力和工作温度 操作安全 减轻维修工作 6 1 3安装要求 安装流量计 应尽量选择灰尘少 腐蚀性气体少 无强烈振动 距热源较远的地方 安装流量计外环境温度不能高于60 流量计必须水平安装 指椭圆齿轮转轴水平位置 即流量计的刻度盘垂直地面 为了防止杂物进入流量计内 在安装流量计前 管道必须清洗干净 此外 在流量计前还应安装过滤器 对杂物较多的场合 可采用串联或并联过滤器安装 过滤器结构如右图所示 安装时 要注意流量计壳体及过滤器壳体上的箭头方向与液体流动方向必须一致 为了便于检修 应装有旁路管线 流量计前后应装阀门 当流量计安装在垂直管路时 流量计应安装在旁路管道中 以防止杂物落入流量计内 由于安装位置的不同 为了便于读数 可将计数器 即表头 连接螺钉拆下 将计数器旋转90 或180 6 1 4椭圆齿轮流量计常见故障及处理方法6 1 4 1椭圆齿轮不转原因 1 管道中有杂物2 过滤器损坏3 由于流量过大 轴承磨损处理方法 1 清洗流量计及管道 过滤器2 更换轴承 6 1 4 2椭圆齿轮转动 指针不动或时走时停原因 1 转动部分松动2 磁联轴器滑动3 齿轮部件卡住处理方法 1 重新紧定紧固件2 磁联轴器是否灵活3 排除齿轮部件的故障 6 1 4 3流量计负误差大原因 1 旁路阀门渗漏2 计量室内壁 轴承遭磨损或腐蚀3 流量低于下限4 磁联轴滑动处理方法 1 检查旁路阀门2 更换轴承 检查齿轮3 增大流量4 更换磁联轴器或齿轮系统5 检验介持作粘度修正 6 1 4 4流量计正误差大原因 1 流量有大的脉动或含有气体2 检验介质粘度不符处理方法 1 减少流量脉动或增加气体分离器2 检验介质作粘度修正6 1 4 5二次表指示值多于一次表原因 1 指示值发讯叶片振动处理方法 1 适当调整阻尼片对叶片的压力 6 1 4 6二次表指示值小于一次表指示值原因 1 发讯叶片处的紧定螺钉松了2 发讯器掉步处理方法 1 紧固紧定螺钉2 调整发讯叶片与发讯器间的间隙3 用酒精清洗发讯器接口6 1 4 6二次表不指示原因 1 开路或短路2 发讯器损坏处理方法 1 查线路2 更换发讯器 7 1科里奥利质量流量计 7 1 1科里奥利质量流量计工作原理如图1所示 当质量为m的质点以速度 在对p轴作角速度 旋转的管道内移动时 质点受到两个分量的加速度及其力 1 法向加速度即向心力加速度 r 其量值等于 2r 方向朝向P轴 2 切向加速度 t即科里奥利加速度 其量值等于2 方向与 r垂直 由于复合运动 在质点的 t方向上作用着科里奥利Fc 2 m 管道对质点作用着一个反向力 Fc 2 m 当密度为 的流体在旋转管道中以恒定速度 流动时 任何一段长度 x的管道都将受到一个 Fc的切向科里奥利力 式中A 管道的流通内截面积 由于质量流量计流量即为 m m A 所以 2 因此 直接或间接测量在旋转管道中流动流体产生的科里奥利力就可以测的得质量流量 这就是CMF的基本原理 然而通过旋转运动产生科里奥利力是困难的 目前产品均代之以管道振动产生的 即由两断端固定的薄壁测量管 在中点处以测量管谐振或接近谐振的频率 或其高次谐波频率 所激励 在管内流动的流体产生科里奥利力 使测量管中点前后两半段产生方向相反的挠曲 用光学或电磁学方法检测挠曲量以求得质量流量 又因流体密度会影响测量管的振动频率 而密度与频率有固定的关系 因此CMF也可测量流体密度 7 1 2科里奥利质量流量计结构CMF由流量传感器和转换器 或流量计算机 两部分组成 图2为流量传感器一列一例 主要有由测量管及其支撑固定桥架 测量管振动激励系统中的驱动线圈A 检测测量管挠曲的光学检测探头或电磁检测探头B 修正测量管材料扬杨氏模量温度影响的测温组件等组成 转换器主要由振动激励系统的振动信号发生单元 信号检测和信号处理单元等组成 流量计算机则还有组态设定 工程单位换算 信号显示和与上位机通信等功能 7 1 3流量传感器安装一般要求由于测量管形状及结构设计的差异 同一口径相近流量范围不同型号传感器的重量和尺寸差别很大 列如例如80mm口径者仅45kg 重者达150 200kg 安装要求亦千差万别 因此必须按照制造厂规定的安装方法和趋避禁止事项 列如例如有些型号流量传感器直接连接到管道上即可 有些型号却要求设置支撑架或基础 为隔离管道振动影响仪表 有时后候传感器与管道之间要介以柔性管连接 而柔性管与传感器之间又要一段有支撑件分别固定的刚性直管 选购之前应向拟购CMF的厂商索取安装使用说明书参照比较和选择 安装设计时尽可能使其有长的使用寿命 为除去过早磨损和产生测量误差的固形物和夹杂气体 按流体和管道条件在传感器上游装过滤器或气体分离等保护装置 若希望能在现场在线校准仪表 应考虑引流连接口和阀 以及相应的空间 7 1 4流量传感器安装姿势和位置流量传感器测量管内残留固形物 结垢 潴留气体等均将影响测量精度 一般说装于自下面下而上流动的垂直管道较为理想 但对于非直形测量管CMF装在垂直管道还是水平管上 取决于管道振动状况和应用条件 安装位置必须使测量管内充满液体 列如例如水平管道上流体流过CMF后直接放如入容器而无背压 测量管往往不能充满 会使输出信号激烈波动 7 1 5截止阀和控制阀的安装为使调零时没有流动 CMF上下游设置截止阀 并保证无泄漏 控制阀应装在CMF下游 CMF保持尽可能高的静压 以防止发生气蚀和闪蒸 fIashing 7 1 6零点漂移和调零零点漂移来自流量传感器部分 主要原因有 1 机械振动的非对称性和衰减 2 流体的密度粘度变化 影响前者的因素有 a 管端固定应力的影响 b 振动管钢刚度的变化 c 双管谐振频率不一致性 d 管壁材料的内衰减 后者影响零位的原因是结构不平蘅 因此即使在空管时将双管的谐振频率调整一致 到充满液体时可能产生零漂 同样因粘度引起的振动衰减与频率有关 在流动时亦可能产生零漂 最后调零必须在安装现场进行 流量传感器排尽气体 充满待测流体后在再关闭传感器上下游阀门 在接近工作温度的条件下调零 安装方面变动或温度大幅度变化时需要重新调整 8 1转子流量计 8 1 1转子流量计概述浮子流量计是仅次于差压式流量计应用范围最宽广的一类流量计 使用于复杂 恶劣环境及各种介质条件的工艺流程或测量过程 特别在小微流量方面有举足轻重的作用 分为玻璃转子流量计和金属转子流量计 玻璃锥管浮子流量计的特点是结构简单 使用方便 价格便宜 但是它耐压力低 有玻璃管易碎的较大风险 金属转子流量计的特点是性能稳定 使用寿命长 但安装条件受到限制 只能垂直安装 8 1 2转子流量计的特点 转子流量计是工业上和实验室最常用的一种流量计 它具有结构简单 直观 压力损失小 维修方便等特点 转子流量计适用于测量通过管道直径D 150mm的小流量 也可以测量腐蚀性介质的流量 使用时流量计必须安装在垂直走向的管段上 流体介质自下而上地通过转子流量计 8 1 3转子流量计工作原理转子流量计又称浮子流量计 是变面积式