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1.壓縮空氣流量計的設(shè)計
(1)傳感器技術(shù)的發(fā)展帶動了壓縮空氣流量計的推廣和使用,在石油化工裝置的工程設(shè)計中,工程設(shè)計人員往往因?yàn)閷鞲衅鞯奶匦粤私獠粔?,而造成設(shè)計和選型上的失誤。
渦街流量傳感器按其檢測方式可分為壓電應(yīng)力式、磁敏式、電容式、熱敏式和超聲波式等。壓縮空氣流量計可以測量氣體、蒸汽、液體流量,但由于各種介質(zhì)特性干差萬別,而傳感器型式結(jié)構(gòu)不同,其適應(yīng)性也不同。如熱敏式靈敏度高,適宜較低溫(<120℃)低密度氣體測量,但因熱敏電阻用玻璃封裝,較脆弱,故易受流體污物,有害物影響及顆粒物的損壞;壓電應(yīng)力式應(yīng)用較廣,但抗震性相對較差,信噪比較低場合,如測低密度、低流速氣體,環(huán)境振動較大時就不宜選用,另外,壓電應(yīng)力式傳感器采用的是壓電陶瓷,若長期在300℃狀態(tài)下工作,其絕緣電阻會急劇下降,輸出信號也變小,導(dǎo)致測量系統(tǒng)低頻特性惡化,因此,200℃以上中高溫介質(zhì)選用磁敏式、電容式;當(dāng)然電容式也有缺陷的地方,因傳感器空穴里充硅油,萬一膜損壞導(dǎo)致油泄放到管道中,這在某些場所是不允許的;超聲波式壓縮空氣流量計傳感器只可用于液體介質(zhì)的流量測量,不能用于氣體、蒸汽介質(zhì)的流量測量。
(2)卡門渦街是流體本身有規(guī)則的振蕩,壓縮空氣流量計對工藝管道機(jī)械振動很敏感,設(shè)計時應(yīng)切實(shí)了解現(xiàn)場條件。對于壓縮空氣流量計本身而言,管道振動與檢測靈敏度這對矛盾難以很好的解決。為降低機(jī)械振動對儀表測量精度的影響,勢必就要降低檢測靈敏度,降低檢測靈敏度當(dāng)然會出現(xiàn)檢測的“漏波”,而造成測量的非線性和超差。儀表廠商為保證儀表的精度,抗振性能指標(biāo)被迫放寬。但在煉油化工裝置中工藝管道不可能沒有振動。因此,在壓縮空氣流量計的工程設(shè)計中,要求壓縮空氣流量計安裝應(yīng)遠(yuǎn)離機(jī)械振動源,同時在設(shè)計中應(yīng)考慮采取克服管道振動的措施。
(3)壓縮空氣流量計出廠標(biāo)定系數(shù)K通常是以標(biāo)況下的空氣、水進(jìn)行標(biāo)定,在標(biāo)定時盡量滿足其理想物理條件。然而,在實(shí)際使用中卻存在著許多影響壓縮空氣流量計測量的因素。
例如,介質(zhì)溫度對儀表系數(shù)K的影響,理應(yīng)在設(shè)計初進(jìn)行計算補(bǔ)償,以減少實(shí)際使用中的誤差。
此步驟應(yīng)由儀表制造廠商完成。儀表訂貨時應(yīng)要求儀表制造廠商提供儀表的標(biāo)定曲線及工作狀態(tài)下儀表系數(shù)K 的補(bǔ)償公式,以便在實(shí)際使用過程中對儀表系數(shù)K進(jìn)行實(shí)時的修正。
2.壓縮空氣流量計安裝使用問題
(1)壓縮空氣流量計較孔板流量計而言,有更高的直管段要求,為解決安裝配管困難的問題,同時考慮壓縮空氣流量計無可動部件、耐磨損、免維護(hù)的特點(diǎn),壓縮空氣流量計安裝通常與孔板一樣,不加旁路、旁路閥和前后切斷閥,節(jié)省了投資。但帶來的問題是現(xiàn)場流量計不能被不停工拆卸維護(hù)。對特別重要的流量和惡劣的介質(zhì)條件下的壓縮空氣流量計應(yīng)考慮加旁路、旁路閥和前后截止閥,或是采用插入式帶切斷球閥的壓縮空氣流量計。但插入式壓縮空氣流量計的精度較低,必須是在滿足過程測量精度要求的情況下選用。
(2)壓縮空氣流量計在石油化工裝置中使用,為了避免損壞,壓縮空氣流量計應(yīng)在管道吹掃完畢后安裝上。但由于工藝停工對油品管道進(jìn)行蒸汽吹掃時,不能拆掉流量計,壓縮空氣流量計的使用溫度和安裝方式如果未考慮可能使用的吹掃用蒸汽的zui高溫度來選用和安裝的話,就不可避免地造成儀表的損壞。
3. 壓縮空氣流量計與管道內(nèi)徑匹配的問題
流量儀表一經(jīng)選定,其安裝正確與否便成為zui重要的問題。壓縮空氣流量計安裝時確保流速分布穩(wěn)定是儀表正常工作的zui關(guān)鍵條件之一,而儀表與管道內(nèi)徑的匹配就是其中的一個重要方面,但它往往沒有引起設(shè)計人員的足夠重視。進(jìn)口壓縮空氣流量計性能優(yōu)異,但由于國內(nèi)外工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的不同,管道內(nèi)徑往往相差較大,因而不可避免地造成儀表運(yùn)行效果的不理想。以德國E+H公司電容式壓縮空氣流量計為例,其內(nèi)徑尺寸多為德國標(biāo)準(zhǔn)(DIN),與中國國家標(biāo)準(zhǔn)(GB)的管道內(nèi)徑相差較大。該公司DN15O儀表實(shí)際內(nèi)徑為159.3mm ,而GB管道的實(shí)際內(nèi)徑為150mm ,兩者之差高達(dá)69/6。
渦街流量儀表與管道內(nèi)徑相等是zui為理想的,即在工程設(shè)計中保證流量計有足夠長的直管段(一般為15~18倍管道內(nèi)徑)。如果流量儀表與管道內(nèi)徑存在差異(即使公稱通徑相同),就可能產(chǎn)生附加誤差,具體可分為幾種情況:
(1)管道實(shí)際內(nèi)徑大于儀表內(nèi)徑,但兩者之差不超過后者的3 ,這時所產(chǎn)生的誤差很小,仍在儀表精度范圍之內(nèi),對測量無影響,不需要任何修正。
(2)管道實(shí)際內(nèi)徑小于儀表內(nèi)徑,但兩者之差在一定的范圍內(nèi),即通徑DN15~DN100≤39/6,DN15O≤1 ,則產(chǎn)生的誤差較小,這時可以通過對儀表系數(shù)K進(jìn)行修正來補(bǔ)償之,將影響消除。
(3)管道內(nèi)徑與儀表內(nèi)徑之差較大,超過上述允許范圍。這時所產(chǎn)生的誤差也較大,即使修正儀表系數(shù)K也無法滿足測量精度和穩(wěn)定性的要求。其原因是這種情況相當(dāng)于直管段為零的狀態(tài),由于管徑的突變使流體流速的分布受到擾動發(fā)生畸變,這種干擾隨著流速等參數(shù)的變化而變化,并非固定不變,是無法修正的變量。由此造成所產(chǎn)生的渦街不穩(wěn)定,輸出頻率信號與流速的比例關(guān)系失真,嚴(yán)重影響使用精度,甚至引起波動導(dǎo)致儀表無法正常工作。
在工程設(shè)計和儀表安裝時,如何解決儀表與管道內(nèi)徑匹配的問題。一是盡量選用儀表內(nèi)徑與中國普遍使用的管道內(nèi)徑相同或相近的儀表,應(yīng)盡可能選用管道內(nèi)徑略大于儀表內(nèi)徑,但兩者之差不超過后者的3 。二是使管道內(nèi)徑向儀表靠攏,這必須尋找合適的管道,對原有管道進(jìn)行改造,同時必須保證流量儀表對直管段的要求。壓縮空氣流量計安裝過程中應(yīng)避免流量計與管道錯位而產(chǎn)生臺階,保證壓縮空氣流量計與管道的同心度。