德国威仕VSE齿轮流量计的选型与安装维护
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正确地选用流量仪表,使选购的仪表性能满足实际运行参数要求,并采用正确的安装位置及方式,消除外部对流量仪表的不利影响,从而使流量仪表达到准确计量的目的。
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,为了解决不同条件下各种被测介质的流量测量,各种类型的流量计相继问世。常用的流量测量仪表大致有容积式流量计、速度式流量计、差压式流量计、靶式及转子流量计、漩涡式流量计,电磁及超声流量计、质量流量计等[1],结合笔者几年的工作实践,谈一下流量测量仪表的选用及安装维护。
1、流量计选用：
在工业生产中,经常需要计量和控制液体的流速和流量,笔者原先在造纸行业工作过,纸厂需要测量的介质多是浆液和蒸汽等物质,在测量浆液方面,由于浆液的物理特性决定了如果采用如转子流量计、涡街流量计等接触式的流量计进行测量流量,浆液中大的纤维就有可能缠绕测量元件,造成流量计测量出现偏差,甚至工作失灵。浆液有好的导电率,因此测量浆液多使用电磁流量计进行测量。
现阶段笔者所在的工厂为化纤行业,测量液体中同样存在纤维,但由于所测液体的导电率低,电磁流量计就不适用,在流量计的选型方面考虑到工艺要求对流量要求高,就在非接触式流量计类型中选用测量精度高的科氏质量流量计,当然采用质量流量计的成本费用要高些。在测量蒸汽方面,受蒸汽的压力、温度等影响一般采用涡街流量计进行测量。因此在选用流量计方面,要分析各方面因素,收集各类仪表样本、技术数据和选用手册等,充分了解各类仪表规范性能,再分别按性能要求和仪表规范、流体特性、安装场所、环境条件和经济适用五个方面因素,逐一分析,列表比较。不同测量对象有各自测量目的,在仪表性能方面有其不同侧重点,考虑顺序一般先从“性能要求和仪表规范”开始,适当考虑其他因素。一般考虑以下几个方面:
(1)首先确定需要安装什么样的流量仪表。
在工作中有些地方需用计量的流量仪表,而有的地方只需要观测有没有流量,比如减速机的喷油润滑方面,如果只需要知道有没有润滑油通过,观测其大体流量我们可以用个流动窥视窗或指示器即可,对自动控制有自动连锁要求的,用个流量开关就可以满足要求,一些其他地方对流量要求不高,仅希望知道管道中流体是否在输送流动,也可以利用现场条件,不一定要专门安装流量传感器,如测量其它阻流体管段(如T型管)的压力降,通常也可达到同样目的。
(2)选用仪表要考虑仪表的度。
在流量控制系统中,流体测量如不是单纯计量总量,选用仪表度要考虑整个系统控制度,因为整个系统不仅有流量检测的误差,还包含有信号传输、控制调节、操作执行等环节的误差和各种影响因素。如操作执行环节往往有2%左右的回差,对测量仪表确定过高的度(比如说0.5级)是不合理和不经济的。
还要考虑仪表的重复性、 线性度等指标,严格地说重复性是指环境条件、介质参量等不变情况下,对某一个流量值一段时间内同方向进行多次测量的一致性。实际应用中,仪表优良的重复性受许多因素包括流体粘度、密度等变化影响,往往被误认为仪表重复性不好。因此有参量变化的场所,不要选择对此参量变化敏感的仪表。例如浮子流量计易受流体密度影响,涡轮流量计用于高粘度测量时易受流体粘度影响等。若仪表输出特性是非线性的,则影响更为突出。在线性度方面要考虑修正的能力,以提高仪表度。
(3)选型时要考虑范围度。
范围度为上限流量和下限流量的比值,其值愈大流量范围愈宽。线性仪表有较大范围度,一般为10:1;非线性仪表则较小,通常仅3:1,能满足一般过程控制用流量测量和商贸核算总量计量。某些型号的电磁流量计用户可自行调整流量上限值,上限可调比(大上限值和小上限值之比)可达10:1,有些制造厂为表示其范围度宽,把大上限流量的流速提得很高,液体7~10m/s,气体50~75m/s,实际上这么高的流速一般是用不上的,关键是下限流速是否适应测量要求,一般要求范围度宽而下限流速更低些才好。选择流量仪表的口径应按被测管道使用的流量范围和被选仪表的上限流量和下限流量来选配,而不是简单地按管道通径配用。
通常设计管道流体大流速是按经济流速来确定的。因为流速选择过低,管径粗、投资大,流速过高则输送功率大,增加运行费用。例如水等低粘度液体经济流速为1.5~3m/s,高粘度液体经济流速为0.2~1m/s。大部分流量仪表上限流量的流速接近或略高于管道经济流速,因此仪表选择口径与管径相同的机会较多,安装就比较方便。如不相同也不会相差太多,一般相差一档规格,采用异径管连接。同一口径不同类型的仪表上限流量受各自工作原理和结构的约束,差别很大。有些仪表流量上限值订购后就不能改变,如容积式仪表和浮子式仪表等;而孔板等差压式仪表设计确定后其下限流量不能改变,但流量上限变化可以通过调整差压变送器量程来适应;有些仪表则不经实流校验,用户可自行重新设定流量上限值,如某些型号的电磁流量计和超声流量计。
(4)要考虑到压力损失方面。
非接触式的流量计压力损失小,而其他接触式的仪表如果压力损失较大的话,短短几年为测量付出的泵送费用往往超过选用低压损价格较贵的仪表的购置费用。还有就是仪表的响应时间也是选型时要考虑的一个重要指标。
2、仪表的安装维护：
(1)仪表的安装质量对仪表的影响较大,一般的仪表在安装时要对安装位置、周围环境、维修空间、安装方式、接地等方面进行考虑。一般各类流量计对介质流动稳定性要求较高,通常要考虑仪表安装的直管段要求:前直管段长度为5~20D(D为管径),后直管段为2~5D;同时要考虑到周围环境有无噪声影响、有无腐蚀性影响、有无环境温度影响,要有足够的维修空间等。
安装方式要符合仪表的基本要求,在运行过程中必须保证介质充满管道。如安装在垂直管道上,应使流体自下向上流动。如果必须从上向下流动,则可在流量计后设置一个限流孔板,防止测量管被抽空。还要有可靠的接地,以防止外界的各类电磁干扰。要经常检查周围工作环境的变化,对出现影响仪表运行的因素要及时加以排除,还有现在的厂房多为钢构框架,仪表的安装要考虑到有良好的避雷装置,一般有电源避雷器、信号避雷器。对避雷器要经常检查,确保状态良好,损坏需及时更换。
(2)对于科氏质量流量计来说其安装对前后直管段无特殊要求,但也必须满足以下条件:
① 流量计上游管道口径不能小于流量计口径。前后应安装截止阀门,以方便运行前进行零点校正。
② 安装方式应满足对于液体介质,应使流量计处于管道低点。避免因背压过低而使介质不能充满管道,影响测量结果。而对于气体介质,不能使流量计处于管道局部低点,以避免测量管中有积液而产生测量误差。
③ 流量计与连接法兰必须*对准,否则会给测量管带来外应力而影响测量结果。
④ 要避免强电磁场造成干扰,流量计附近不能有大电机等干扰源。
⑤ 同型号的质量流量计相邻安装时考虑将振动频率错开,避免共振产生的负面影响,而且两台流量计的间距至少相当于仪表长度的4倍。并注意将流量计相位测量的固有振动频率与管道固有的振动频率错开,以免引起测量的波动。
⑥ 流量计应悬空安装,壳体不允许和其他物体接触。测量易于气化的液体,要对流量传感器加以保温保护,以免结露或结霜损坏传感器。
1、首先确定是否需要安装流量计：
如果您只想知道管道中的流体是否流动，请观察一般流程，然后您可以使用流量窗口或流量指示器以较低的成本实现此目的。由于其结构简单，国内流量计制造业对窥视窗和流量指示器的关注不够。只有少数公司提供产品。相比之下，更多的车站已经安装了石油化工、蒸汽轮机和其他国外成套设备。窥视窗口或指示器。
如果测量要求很高，则需要安装流量计。应充分利用现场条件。没有必要专门安装流量传感器。您可以使用管道系统中的弯管或其他阻流体段（例如T形管）的压降，通常可以达到相同的目的。通过进行一些简化的假设计算（例如弯头）或通过在电阻管部分的上游（或下游）的适当位置使用外部安装的便携式超声波流量计，可以在线比较流速和差压之间的关系。
2、分析因素：
收集各种仪器样品、技术数据和选型手册等，充分了解各种仪器规格的性能；然后根据性能要求和仪器规格、流体特性、安装现场、环境条件和经济应用五个因素，如后面提到的问题逐一分析并与列表进行比较。不同的测量对象有其自己的测量目的，并且它们对仪器的性能有不同的关注。例如，企业会计和存储需要高精度；连续测量过程控制通常需要良好的可靠性和可重复性，有时需要较宽的测量范围，并且测量精度要求被置于次要位置；我希望精度高于生产。考虑顺序通常以“性能要求和仪器规格”开头，并充分考虑其他因素。如果“经济因素”被认为是主要因素（例如需要低抽水成本的大抽水要求，、，商业会计需要较少的测量误差），那么其他因素是次要因素。
3、精度：如果流体测量不是简单测量，而是应用于流量控制系统，则应在整个系统控制精度下确定测试仪器的精度，因为整个系统不仅具有流量检测误差，还包括信号传输、控制调整、操作和其他方面的误差和各种影响因素，如执行链路的操作往往有差别约2％，测量仪器的准确度确定过高（如0 5）不合理且不经济。就流量计本身而言，还应适当地确定检测部件（或传感器）与转换显示仪表之间的准确度。例如，恒速管、楔形管、弯头和其他差压装置误差不为0.在5％和5％之间，使用高精度差压计来匹配它是没有意义的（目前用于的ROSEMOUNT3051）我们工厂的误差为0.075％）。
流量计规格中显示的精度等级在很宽的流量范围内。如果使用条件是特定流量或窄流量范围，此时使用的测量精度可能高于规定值；具体校准测量点以提高精度，例如，从0.5到0.25或更高。对于商业会计、当存储和物料平衡需要更高的准确性时，您还应考虑准确性的持久性，关键因素，如轻松重新验证以及在线验证的可能性。
4、重复性：
可重复性是过程控制应用中的重要指标。它取决于仪器本身的原理和制造质量。精度取决于可重复性，并与校准系统有关。严格地说，重复性是指在环境条件为、的一段时间内对于特定流量值在相同方向上的多个测量的一致性。然而，在实际应用中，仪表的优异可重复性受许多因素的影响，包括流体粘度、密度，并且经常被误认为重复性差。因此，如果参数发生变化，请不要选择对此参数变化敏感的仪器。例如，浮子流量计易受流体密度影响，并且当用于高粘度测量时，涡轮流量计易受流体粘度的影响。如果仪表输出特性是非线性的，则影响更明显。
5、线性流量计：输出主要有两种线性和平方根非线性。大多数流量计的非线性误差不列出单个指标，但包含在基本误差中。但是，对于宽流量范围脉冲输出作为总体积计算的仪表，线性度是一个重要的指标。在流量范围内使用相同的仪表常数。线性差异可能降低仪表的精度。随着微处理器技术的发展，信号自适应技术可用于校正仪器系统的非线性，从而提高仪器的精度和扩大流量范围。
6、上限流量和流量范围：
上限流量也称为全流量。所选流量计的直径应根据待测管道的流量范围和所选仪器的上下流速进行选择，而不是简单地根据管道直径选择。管流体的大流速通常设计为由经济流速决定。由于流量选择过低，管径大，投资大，流量过高，传输功率大，运行成本增加。例如，水等低粘度液体的经济流量为1.5~3m / s，高粘度液体的经济流量为0·2~1m / s。大多数流量计的上限流量的流量接近或略高于管道的经济流量。因此，仪器有更多选择相同直径和直径的机会，安装更方便。如果它们不相同，它们就不会有太大差别。通常，它们相差一个尺寸并通过不同直径的管道连接。不同类型的相同口径的器械的上限流量受制于不同的工作原理和结构，并且变化很大。有些仪表流量上限值在订购后无法更改，如体积计和浮子式仪表；差压式仪表孔板设计用于确定下限流量不能改变，但流量上限变化可以调节差压变送器的范围。适应；某些仪器可以在没有实际流量校准的情况下重新设置流量上限，例如某些类型的电磁流量计和超声波流量计。
7、范围：范围是上限流量与下限流量的比率，值越大，流量范围越宽。线性仪器的范围很大，一般为10：1；非线性仪表很小，通常只有3：1，这可以满足一般过程控制流量测量和业务核算的总计测量。然而，一些用于商业会计的工具需要广泛的范围，例如，公用事业的自来水计量的效用以及冬季和夏季之间的巨大差异需要广泛的范围。近年来，差压计的范围已经扩大。差压变送器和微电脑技术的应用已经采取了一些措施，可以达到10：1，但仪器的价格却翻了一倍多。某些型号的电磁流量计用户可以调节流量的上限。上限可调比率（大上限和小上限的比率）可以达到10，然后将上限乘以20：1。仪表扩展的含义范围（即考虑上限可调比）高为（50~200）：1，有些型号具有自动切换上限流量值的功能。一些制造商表明该范围很宽，并且大上限流量的流速非常高。液体为7~10m / s，气体为50~75m / s。实际上，通常不使用如此高的流速。关键是下限流量是否适合测量要求，通常要求宽度范围和下限流量要低。
8、压力损失：
除了*的流量传感器（电磁、超声波等），大多数流量传感器要么改变流向，要么设置流量管道中的静态或主动检测元件，以产生不可恢复的压力作为流量的函数。损失，有时值高达10 kPa。泵送能量消耗与压力损失和流体密度、流速成比例。选择不当导致的过度压力损失通常会影响过程效率。对于直径大于500mm的流量计，应考虑压力损失引起的能量损失。如果压力损失太大，不要增加泵送成本。几年内通常会超过测量的泵送成本。低压损失的价格比购买和操作仪器更昂贵。
9、响应时间：
对于脉动流动位置的应用，应注意仪器对流动步骤变化的响应。一些用途要求仪表输出遵循流量变化，而其他用途仅需要较慢的响应输出以实现复合平均值。瞬态响应通常以时间常数或响应频率表示。前一个值从几毫秒到几秒。后者低于几百赫兹。使用显示仪器可能会大大增加响应时间。仪表的流量上升和下降动态响应不对称可以大大增加测量误差。流量计的选择是系统工程。可以在特定应用场所使用该仪器的多种选项。选择时，只需根据过去的经验做出决定，只考虑初始安装成本，可能会失去选择，适合仪器。机会。因此，在流量测量设计中，根据现场条件选择的仪器性能可以满足实际运行参数，以充分发挥其作用，实现测量。
