摘要 :質(zhì)量流量計(jì)是一種較新型的流量測量儀表, 現(xiàn)在已越來越多地應(yīng)用于 各個生產(chǎn)領(lǐng)域 。 但 在具體的工程中 , 必須正確地安裝 、使用 , 才能使這一高級的優(yōu)良技術(shù)產(chǎn)品發(fā)揮其應(yīng)有的作用 。
作為新型的流量測量儀表 ———質(zhì)量流量計(jì),自1979 年美國 MICRO MOTION 公司首先開發(fā)成功以來,各大儀表廠家競相推出其公司的質(zhì)量流量計(jì) 。這一高級的技術(shù)可直接用于測量介質(zhì)的質(zhì)量、密度、溫度。具有測量精度高、量程比寬、測量范圍廣等特點(diǎn)。而 且, 由于其測量原理的特殊性 ,還可用于測量高壓氣體 、高粘度流體 、非牛頓流體等較特殊的介質(zhì) 。其產(chǎn)品具有一系列的耐腐蝕材料 ,具有隔爆 、本安等防爆產(chǎn)品。它正被越來越廣泛地應(yīng)用于石化、化工、醫(yī)藥等各個領(lǐng)域 ,用于較重要的各種進(jìn)料的混合和批量計(jì)量 、流量計(jì)量控制、快速多變的密度測量 、產(chǎn)品的質(zhì)量控制和監(jiān)視的測量場合 。而且, 由于其檢測器無可動部件, 因此日常維護(hù)量少,易于安裝和操作 。
1、質(zhì)量流量計(jì)的安裝要求:
可垂直安裝、水平安裝?！o直管段要求 ?！ち髁坑?jì)不能安裝在管道的最高點(diǎn) ?！げ灰怪卑惭b在垂直放空管側(cè)?！ち髁坑?jì)兩側(cè)需支撐。支撐位置在上游 15D和下游15D 內(nèi)為好 。
2、應(yīng)用中的問題剖析:
在具體應(yīng)用中, 如何根據(jù)現(xiàn)場情況正確安裝質(zhì)量流量計(jì),如何注意一些細(xì)節(jié) ,使其達(dá)到應(yīng)有的優(yōu)秀性能,也是值得注意的問題 。
在某化工工程中 ,我們公司承擔(dān)了總承包的工作。此裝置中, 采用了 20 多臺質(zhì)量流量計(jì) 。其精度按儀表制造廠的樣本顯示應(yīng)達(dá) 0.15 %, 可是現(xiàn)場測試結(jié)果均在 0.3 %以下 。雖然 ,對于一般的現(xiàn)場儀表這一測量精度已相當(dāng)精確, 但對于以高測量精度而著稱的質(zhì)量流量計(jì) ,業(yè)主有理由提出指責(zé)和否定 。為此,承包公司和生產(chǎn)廠家均十分著急 。于是,我們開展了以下幾個步驟的工作。
·由數(shù)據(jù)表重新計(jì)算所有流量計(jì)的口徑, 以確認(rèn)選型的正確性。計(jì)算結(jié)果表明 ,除一臺質(zhì)量流量計(jì)的計(jì)算精度為 0.16 %以外, 其余計(jì)算精度均可達(dá)到 0.14 %以上 。由此, 排除了因選型錯誤可能引起的精度誤差。
·業(yè)主提出質(zhì)量流量計(jì)沒有水平安裝并設(shè)置前、后直管段 。指出這是造成精度降低的原因。為此, 我們再次探討了其測量原理。在樣本上明確指出,質(zhì)量流量計(jì)安裝無直管段要求 ,也不限于水平安裝 。眾所周知, 質(zhì)量流量計(jì)依據(jù)牛頓第二定律 :力=質(zhì)量 ×加速度(F =ma)工作, 其測量系統(tǒng)分為變送器和傳感器 ,即機(jī)械和電子兩部分。傳感器是根據(jù)科氏力的原理來測量流體的質(zhì)量流量的 。科氏力是指物體在旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)中作直線運(yùn)動時(shí)所受到的力。
F c =2Δm( ω× v)式中 F c ———科氏力; Δm ———動物體的質(zhì)量 ; ω———角速度 ; v ———旋轉(zhuǎn)或振動時(shí)的徑向速度。
科氏力與流體的質(zhì)量流量成正比。傳感器用測量管振蕩來代替恒定的角速度 ω,即在一般的情況下測量管以一定的頻率振動,象音叉一樣 。當(dāng)流體流過測量管時(shí),流體就會受到科氏力的作用。測量管里流體所受科氏力的反作用 ,產(chǎn)生進(jìn)口和出口的相位差 。
·當(dāng)流量為零時(shí) ,入口與出口相位差為零。
·當(dāng)有流體流過時(shí),入口處管子振動減速 ,出口處管子振動加速 ,入口與出口產(chǎn)生相位差。當(dāng)質(zhì)量流量增加時(shí)該相位差也增加 。在儀表的入口和出口可分別裝上電磁式相位傳感器來檢測管子的相位。由此可見, 科氏力流量計(jì)所測到的質(zhì)量流量與流體的溫度 、壓力 、粘度 、電導(dǎo)率和流體形狀無關(guān) 。是否水平安裝, 有無直管段并不影響儀表的測量精度。保證滿灌才是對質(zhì)量流量計(jì)安裝的要求 。縱觀現(xiàn)場安裝的 20 多臺質(zhì)量流量計(jì) , 都達(dá)到了滿灌的要求。因此, 它也不是影響儀表精度的因素 。
2.1、現(xiàn)場安裝問題：
1)現(xiàn)場的質(zhì)量流量計(jì)多安裝在泵出口不遠(yuǎn)處 。
2)質(zhì)量流量計(jì)的儀表支撐柱普遍較細(xì) , 一般小于現(xiàn)場管線;一些垂直安裝的質(zhì)量流量計(jì)所在的生產(chǎn)管線較粗 ,固定支撐件卻不夠穩(wěn)固;有些質(zhì)量流量計(jì)的支撐架一邊只有一個。
3)有些質(zhì)量流量計(jì)的支撐件連在一起 。
4)一些支撐件安裝在檢測元件本體上 。
2.2、問題分析：
從質(zhì)量流量計(jì)檢測原理可知, 質(zhì)量流量計(jì)有本身固有的振動頻率, 而這振動頻率往往較小。我們采用的質(zhì)量流量計(jì)的固有振動頻率的振幅小于1mm , 頻率大約在 80Hz 。 由此 , 附近較大的振動和管道的應(yīng)力腐蝕將直接影響質(zhì)量流量計(jì)的測量精度。遠(yuǎn)離振動源和正確、穩(wěn)定的支撐將是保證質(zhì)量流量計(jì)測量精度的重要因素 。剖析現(xiàn)場儀表的安裝情況可見:
1)質(zhì)量流量計(jì)安裝在泵的附近 , 泵啟動后較大的振動必將干擾流量計(jì)的正常工作 。
2)流量計(jì)的儀表支撐柱普遍較細(xì) , 有些質(zhì)量流量計(jì)的支撐架一邊只有一個 。當(dāng)管道應(yīng)力傳輸至儀表安裝段時(shí), 其支撐件不足以抵御管道應(yīng)力 ,將降低質(zhì)量流量計(jì)的測量精度。
3)質(zhì)量流量計(jì)的支撐件連在一起 。 當(dāng)其中一臺質(zhì)量流量計(jì)受到振動干擾和應(yīng)力時(shí), 將不可避免地傳至其他流量計(jì), 并可能產(chǎn)生共振。
4)一些垂直安裝的質(zhì)量流量計(jì)固定支撐件不能穩(wěn)定較重較大口徑的質(zhì)量流量計(jì)本體 。管道由于流體通過或管線應(yīng)力而產(chǎn)生的振動將影響質(zhì)量流量計(jì)正確測量 。
5)支撐件安裝在流量計(jì)的流量管部或連接法蘭處, 也可能導(dǎo)致應(yīng)力產(chǎn)生而干擾流量管振動頻率,造成精度偏差
2.3、采取的措施：
綜上所述 ,引起質(zhì)量流量計(jì)精度下降的原因是振動的干擾和應(yīng)力的影響。對此 ,我們采取的措施為:
1)遠(yuǎn)離振動泵 3m 以上 。
2)支撐件位置在流量計(jì)上 、下游 15D 內(nèi) , 儀表的兩邊分別設(shè)置兩個固定的支撐架,以抵御流體流經(jīng)管道時(shí)產(chǎn)生的振動和管道的應(yīng)力(尤其是當(dāng)附近有較重的閥門時(shí))。支撐架必須從儀表本體上移開,其直徑足以支撐質(zhì)量流量計(jì)本體和管線的重量, 并且隔離振動。
3)當(dāng)垂直管道直徑較大支撐件不易制作時(shí) , 可將安裝流量計(jì)的管道設(shè)計(jì)成水平形式 。
4)各個質(zhì)量流量計(jì)的支撐件不可公用或連在一起 ,必須分開。
5)儀表出口管線最好高于流量計(jì)第 2 個支撐架后的管線, 以產(chǎn)生一個小的背壓 ,避免虹吸現(xiàn)象 。
6)對振動過大的地區(qū) , 應(yīng)設(shè)置減振器或采用其他的減震措施 。
7)在質(zhì)量流量計(jì)的安裝中還必須注意不同介質(zhì)不同口徑的質(zhì)量流量計(jì)的安裝方式和角度也各不相同。
a)當(dāng)測量管線較細(xì)時(shí) , 無論介質(zhì)為潔凈液體 、氣體 、液體漿料時(shí), 都可以按下圖安裝 。
b)當(dāng)測量管線較粗且介質(zhì)為潔凈液體時(shí) , 安裝方式如下圖, 以保證測量管線中沒有氣泡駐留。
c)當(dāng)測量管線較粗且介質(zhì)為氣體時(shí), 安裝方式如下圖避免氣體中的水分殘留在測量管線中。
d)當(dāng)測量管線較粗且介質(zhì)為液體漿料時(shí) ,推薦安裝方式如下圖 , 實(shí)現(xiàn)其自清潔的功能, 避免小顆粒在檢測器中的積累 。
8)在安裝中必須注意檢測器上標(biāo)明的介質(zhì)流動方向,按其箭頭所示施工,切勿反裝。
9)安裝儀表的管道中必須保證充滿介質(zhì) , 即做到滿灌。
10)當(dāng)管線進(jìn)行吹掃 、清洗時(shí) , 所有的質(zhì)量流量計(jì)必須從管線中拆下 ,用管代替之 。待清掃工作結(jié)束時(shí)再重新安裝到位?？傊?,質(zhì)量流量計(jì)是一種新型儀表, 具有其他流量計(jì)所無可比擬的優(yōu)點(diǎn)。
在各種大 、中型工廠中正在被大量地應(yīng)用 。選型合理、口徑計(jì)算正確是其選用的前提。但如果安裝不正確 ,使貴重的儀表得不到很好地應(yīng)用, 不僅會給生產(chǎn)控制帶來困難 , 而且浪費(fèi)了購買流量計(jì)的資金, 不能發(fā)揮它的優(yōu)越性,還會使人對儀表本身性能產(chǎn)生誤解, 給質(zhì)量流量計(jì)的應(yīng)用和推廣帶來阻礙 。為此, 在工程應(yīng)用中,正確地安裝是我們決不可忽視的一大重要環(huán)節(jié)。
