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存在問(wèn)題
中石化某分公司精細(xì)化工事業(yè)部提出,有一套孔板流量計(jì)用來(lái)測(cè)量某裝置蒸汽流量,裝置已停車流量計(jì)仍指示很高流量,檢查相關(guān)變送器、傳感器及二次表均正常,正負(fù)壓管排污掃線不堵不漏。后因結(jié)冰季節(jié)已過(guò),順手將伴熱保溫用蒸汽關(guān)掉,流量計(jì)示值恢復(fù)正常。
分析與診斷
這是個(gè)典型的伴熱保溫不良引起儀表誤差的案例。
(1)伴熱保溫不良引起差壓式蒸汽流量計(jì)產(chǎn)生誤差的原理
在石化和化工行業(yè),常用差壓式流量計(jì)測(cè)量蒸汽流量。差壓裝置送出的蒸汽差壓信號(hào),經(jīng)冷凝罐轉(zhuǎn)換成凝結(jié)水差壓,再送差壓變送器。由于大直徑蒸汽管道大多安裝在管架上,而差壓變送器大多安裝在地面以上1m左右的高度,這樣,導(dǎo)壓管內(nèi)的凝結(jié)水就有較大的高度差。
由于伴熱保溫不合理,引起正負(fù)壓管的凝結(jié)水平均密度出現(xiàn)差異,在如圖2.23所示的系統(tǒng)中,冷凝罐以下部分由于伴熱保溫不良引起的差壓信號(hào)傳遞失真數(shù)值可用下式計(jì)算:dP=(ρ+-ρ-)hg
式中dP—傳遞失真引起的附加差壓值,Pa;
ρ+—正壓管內(nèi)凝結(jié)水平均密度,kg/m3;
ρ-—負(fù)壓管內(nèi)凝結(jié)水平均密度,kg/m3;
h—高度差,m;
g—重力加速度,9.8m/s2。
例如,有一臺(tái)差壓式流量計(jì),正壓管內(nèi)凝結(jié)水平均溫度為30℃,相應(yīng)的密度ρ+為995. 7kg/cm3;負(fù)壓管內(nèi)凝結(jié)水平均溫度為40℃,相應(yīng)的密度ρ-為992.2kg/m3;高度差h=6m將這些數(shù)據(jù)代入式(2.24),計(jì)算得到
dp=(995.7-992.2)×6×9.8=206Pa
(2)差壓信號(hào)傳遞失真對(duì)流且示值的影響
因傳遞失真引起的差壓信號(hào)偏移,在其數(shù)值確定之后,要進(jìn)一步計(jì)算對(duì)流量示值的影響。影響的幅值與該套儀表的差壓上限△pmax。有關(guān),還與當(dāng)前的流量qm有關(guān)。
先計(jì)算差壓測(cè)量誤差:
式中δ△P—差壓測(cè)量示值;
dp—傳遞失真引起的差壓偏移,Pa;
qm—當(dāng)前流量,kg/h;
qmmax—滿量程流量.kg/h;
△pmax—差壓變送器上限值,Pa.
從2.12節(jié)中的式(2.22)知,差壓測(cè)量誤差所引起的流量測(cè)量誤差;
式中δq—流量測(cè)量示值誤差,0~;
δ△P—差壓測(cè)量示值誤差,0~;
例如本例中的流量計(jì),△pmax=20kPa,在qm/qmmax-0.7時(shí),dp=206Pa引起的差壓測(cè)量誤差
從數(shù)值來(lái)看,所引起的流量示值誤差并不嚴(yán)重,所以操作和管理人員未察覺(jué)。但在裝置停車時(shí),主管道閥門已關(guān),實(shí)際流量為0,此時(shí)的差壓即為dp,相應(yīng)的流量示值應(yīng)為
如此大的流量,人們想忽略也辦不到。
討論
(1)伴熱保溫的意義
在差壓式流量計(jì)中,如果引壓管內(nèi)傳遞差壓信號(hào)的介質(zhì)為液體,有些會(huì)因環(huán)境溫度太低而凝固、結(jié)晶或結(jié)冰,因此需要伴熱保溫。例如我國(guó)的北方和中部地區(qū),冬季都會(huì)結(jié)冰,用來(lái)測(cè)量蒸汽流量的引壓管內(nèi),介質(zhì)為水,如果不加伴熱,也未采取其他防凍措施,就容易結(jié)冰,影響正常測(cè)量,甚至凍壞儀表。
(2)伴熱保溫中的常見(jiàn)問(wèn)題
伴熱保溫常用電熱帶、蒸汽及熱水作熱源,此項(xiàng)工作大家都認(rèn)為太簡(jiǎn)單了,只要做了就行,不會(huì)有什么嚴(yán)重后果。其實(shí)從現(xiàn)場(chǎng)的情況來(lái)看并非如此,主要問(wèn)題如下。
①不對(duì)稱加熱。為了使正、負(fù)壓管內(nèi)液體溫度盡量相等,提供熱源的電熱帶、熱水管或伴熱蒸汽管應(yīng)敷設(shè)在兩根導(dǎo)壓管線之間,盡量保持等距離。但有的安裝人員為了方便,卻將正負(fù)壓管保持?jǐn)?shù)十厘米距離,而將伴熱管同導(dǎo)壓管中的一根靠得很近,以致兩根導(dǎo)壓管內(nèi)的液體溫差很大。
②將信號(hào)管和伴熱管分別做絕熱保溫,導(dǎo)致伴熱管的熱量傳不到導(dǎo)壓管上,喪失伴熱作用。
③用通有蒸汽的紫銅管直接繞在信號(hào)管上,可能導(dǎo)致介質(zhì)部分汽化言管中介質(zhì)密度變得很低,出現(xiàn)虛假差壓。
④本節(jié)中的式(2.24)與2.1節(jié)中的公式描述的都是引壓管內(nèi)凝結(jié)水溫度差所引起的差壓信號(hào)傳遞失真,但由于冷凝罐的高度不同,2.1節(jié)中冷凝罐是在取壓口的上方,而本節(jié)中冷凝罐是在取壓口的下方,對(duì)差壓偏移的作用方向不同.所以表達(dá)式也有所不同。
整改措施
由導(dǎo)壓管伴熱保溫不合理引起誤差的例子不勝枚舉,整改的措施有:
①按規(guī)范要求認(rèn)真做好伴熱保溫工作;
②采用一體化差壓流量計(jì)的結(jié)構(gòu),從而使式((2.24)的h大大減小;
③取消伴熱保溢,改用充灌防凍液的方法消滅凍害,如果處理得當(dāng),不僅*由伴熱保溫引起的差壓信號(hào)傳遞失真,而且可節(jié)省伴熱保沮所消耗的能源。