摘要 :質量流量計是一種較新型的流量測量儀表, 現在已越來越多地應用于 各個生產領域 。 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良技術產品發揮其應有的作用 。
作為新型的流量測量儀表 ———質量流量計,自1979 年美國 MICRO MOTION 公司首先開發成功以來,各大儀表廠家競相推出其公司的質量流量計 。這一高級的技術可直接用于測量介質的質量、密度、溫度。具有測量精度高、量程比寬、測量范圍廣等特點。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 。其產品具有一系列的耐腐蝕材料 ,具有隔爆 、本安等防爆產品。它正被越來越廣泛地應用于石化、化工、醫藥等各個領域 ,用于較重要的各種進料的混合和批量計量 、流量計量控制、快速多變的密度測量 、產品的質量控制和監視的測量場合 。而且, 由于其檢測器無可動部件, 因此日常維護量少,易于安裝和操作 。
1、質量流量計的安裝要求:
可垂直安裝、水平安裝。·無直管段要求 。·流量計不能安裝在管道的最高點 。·不要垂直安裝在垂直放空管側。·流量計兩側需支撐。支撐位置在上游 15D和下游15D 內為好 。
2、應用中的問題剖析:
在具體應用中, 如何根據現場情況正確安裝質量流量計,如何注意一些細節 ,使其達到應有的優秀性能,也是值得注意的問題 。
在某化工工程中 ,我們公司承擔了總承包的工作。此裝置中, 采用了 20 多臺質量流量計 。其精度按儀表制造廠的樣本顯示應達 0.15 %, 可是現場測試結果均在 0.3 %以下 。雖然 ,對于一般的現場儀表這一測量精度已相當精確, 但對于以高測量精度而著稱的質量流量計 ,業主有理由提出指責和否定 。為此,承包公司和生產廠家均十分著急 。于是,我們開展了以下幾個步驟的工作。
·由數據表重新計算所有流量計的口徑, 以確認選型的正確性。計算結果表明 ,除一臺質量流量計的計算精度為 0.16 %以外, 其余計算精度均可達到 0.14 %以上 。由此, 排除了因選型錯誤可能引起的精度誤差。
·業主提出質量流量計沒有水平安裝并設置前、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,質量流量計安裝無直管段要求 ,也不限于水平安裝 。眾所周知, 質量流量計依據牛頓第二定律 :力=質量 ×加速度(F =ma)工作, 其測量系統分為變送器和傳感器 ,即機械和電子兩部分。傳感器是根據科氏力的原理來測量流體的質量流量的 。科氏力是指物體在旋轉系統中作直線運動時所受到的力。
F c =2Δm( ω× v)式中 F c ———科氏力; Δm ———動物體的質量 ; ω———角速度 ; v ———旋轉或振動時的徑向速度。
科氏力與流體的質量流量成正比。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 。當流體流過測量管時,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 ,產生進口和出口的相位差 。
·當流量為零時 ,入口與出口相位差為零。
·當有流體流過時,入口處管子振動減速 ,出口處管子振動加速 ,入口與出口產生相位差。當質量流量增加時該相位差也增加 。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, 科氏力流量計所測到的質量流量與流體的溫度 、壓力 、粘度 、電導率和流體形狀無關 。是否水平安裝, 有無直管段并不影響儀表的測量精度。保證滿灌才是對質量流量計安裝的要求 。縱觀現場安裝的 20 多臺質量流量計 , 都達到了滿灌的要求。因此, 它也不是影響儀表精度的因素 。
2.1、現場安裝問題：
1)現場的質量流量計多安裝在泵出口不遠處 。
2)質量流量計的儀表支撐柱普遍較細 , 一般小于現場管線;一些垂直安裝的質量流量計所在的生產管線較粗 ,固定支撐件卻不夠穩固;有些質量流量計的支撐架一邊只有一個。
3)有些質量流量計的支撐件連在一起 。
4)一些支撐件安裝在檢測元件本體上 。
2.2、問題分析：
從質量流量計檢測原理可知, 質量流量計有本身固有的振動頻率, 而這振動頻率往往較小。我們采用的質量流量計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力腐蝕將直接影響質量流量計的測量精度。遠離振動源和正確、穩定的支撐將是保證質量流量計測量精度的重要因素 。剖析現場儀表的安裝情況可見:
1)質量流量計安裝在泵的附近 , 泵啟動后較大的振動必將干擾流量計的正常工作 。
2)流量計的儀表支撐柱普遍較細 , 有些質量流量計的支撐架一邊只有一個 。當管道應力傳輸至儀表安裝段時, 其支撐件不足以抵御管道應力 ,將降低質量流量計的測量精度。
3)質量流量計的支撐件連在一起 。 當其中一臺質量流量計受到振動干擾和應力時, 將不可避免地傳至其他流量計, 并可能產生共振。
4)一些垂直安裝的質量流量計固定支撐件不能穩定較重較大口徑的質量流量計本體 。管道由于流體通過或管線應力而產生的振動將影響質量流量計正確測量 。
5)支撐件安裝在流量計的流量管部或連接法蘭處, 也可能導致應力產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 ,引起質量流量計精度下降的原因是振動的干擾和應力的影響。對此 ,我們采取的措施為:
1)遠離振動泵 3m 以上 。
2)支撐件位置在流量計上 、下游 15D 內 , 儀表的兩邊分別設置兩個固定的支撐架,以抵御流體流經管道時產生的振動和管道的應力(尤其是當附近有較重的閥門時)。支撐架必須從儀表本體上移開,其直徑足以支撐質量流量計本體和管線的重量, 并且隔離振動。
3)當垂直管道直徑較大支撐件不易制作時 , 可將安裝流量計的管道設計成水平形式 。
4)各個質量流量計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第 2 個支撐架后的管線, 以產生一個小的背壓 ,避免虹吸現象 。
6)對振動過大的地區 , 應設置減振器或采用其他的減震措施 。
7)在質量流量計的安裝中還必須注意不同介質不同口徑的質量流量計的安裝方式和角度也各不相同。
a)當測量管線較細時 , 無論介質為潔凈液體 、氣體 、液體漿料時, 都可以按下圖安裝 。
b)當測量管線較粗且介質為潔凈液體時 , 安裝方式如下圖, 以保證測量管線中沒有氣泡駐留。
c)當測量管線較粗且介質為氣體時, 安裝方式如下圖避免氣體中的水分殘留在測量管線中。
d)當測量管線較粗且介質為液體漿料時 ,推薦安裝方式如下圖 , 實現其自清潔的功能, 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明的介質流動方向,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 , 即做到滿灌。
10)當管線進行吹掃 、清洗時 , 所有的質量流量計必須從管線中拆下 ,用管代替之 。待清掃工作結束時再重新安裝到位。總之 ,質量流量計是一種新型儀表, 具有其他流量計所無可比擬的優點。
在各種大 、中型工廠中正在被大量地應用 。選型合理、口徑計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用, 不僅會給生產控制帶來困難 , 而且浪費了購買流量計的資金, 不能發揮它的優越性,還會使人對儀表本身性能產生誤解, 給質量流量計的應用和推廣帶來阻礙 。為此, 在工程應用中,正確地安裝是我們決不可忽視的一大重要環節。
