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技術(shù)文章

渦街流量計(jì)在氮肥廠的成功應(yīng)用

閱讀:787          發(fā)布時(shí)間:2014-4-18

                   渦街流量計(jì)在氮肥廠的成功應(yīng)用

E+H渦街流量計(jì)  橫河渦街流量計(jì)的測(cè)量原理

圖1 卡門(mén)漩渦

    渦街流量計(jì)是根據(jù)卡門(mén)渦街原理制成的,在流動(dòng)的液體中插入一個(gè)非流線(xiàn)型柱狀物,則在柱體下游會(huì)產(chǎn)生如圖1所示的兩列不對(duì)稱(chēng)且又有規(guī)律的漩渦。該漩渦在柱體的側(cè)后方產(chǎn)生、分開(kāi),形成漩渦列,通常稱(chēng)作卡門(mén)渦街或者卡門(mén)渦列。當(dāng)滿(mǎn)足h'/1=0.281時(shí),所產(chǎn)生的卡門(mén)漩渦是穩(wěn)定的,而且產(chǎn)生單列漩渦的頻率與圓柱體的直徑和流體流速有如下關(guān)系:

    式中:f-旋渦的釋放頻率/Hz;υ-流過(guò)旋渦發(fā)生體的流體平均速度/m/s;d-旋渦發(fā)生體特征寬度/m;St為斯特羅哈數(shù),無(wú)量綱,數(shù)值范圍為0.14~0.27,St是雷諾數(shù)的函數(shù),St=f(l/Re)。

    當(dāng)雷諾數(shù)Re在102~105范圍內(nèi),St值約為0.2,因此,在測(cè)量中,要盡量滿(mǎn)足流體的雷諾數(shù)在102~105,旋渦頻率f=0.2υ/d。

    由此可知,通過(guò)測(cè)量旋渦頻率就可以計(jì)算出流過(guò)旋渦發(fā)生體的流體平均速度v,再由式q=υA可以求出流量q,其中A為流體流過(guò)旋渦發(fā)生體的截面積。   

    渦街流量計(jì)由檢測(cè)器、放大器和轉(zhuǎn)換器等組成,當(dāng)旋渦在發(fā)生體兩側(cè)產(chǎn)生時(shí),利用壓電傳感器測(cè)出與流體流向垂直的交變升力變化,將升力的變化轉(zhuǎn)換為電的頻率信號(hào),再將頻率信號(hào)進(jìn)行放大和整形,直接以數(shù)字輸出,與數(shù)字顯示儀表配套,也可以通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換成4mA~20mADC輸出,以便進(jìn)行測(cè)量指示、記錄、積算和控制等。

橫河渦街流量計(jì)在塔西南化肥廠的應(yīng)用

    塔西南化肥廠主要生產(chǎn)裝置合成氨裝置和尿素裝置流量?jī)x表共116塊,其中渦街流量計(jì)32塊,占28%,主要用于測(cè)量蒸汽、天然氣、二氧化碳、冷凝液等。用于蒸汽測(cè)量的渦街流量計(jì)的效果zui為明顯,在塔西南化肥廠的中壓蒸汽中加入了磷酸三鈉,磷酸三鈉易結(jié)晶,采用差壓式流量計(jì),如果現(xiàn)場(chǎng)一次表的排污閥等有泄漏現(xiàn)象,磷酸三鈉就會(huì)在引壓管線(xiàn)中沉淀、析出,造成引壓管線(xiàn)的堵塞,從而導(dǎo)致流量?jī)x表指示不準(zhǔn)確或者波動(dòng)大,給工藝人員的正常操作和控制帶來(lái)困難。下面結(jié)合塔西南化肥廠用于中壓蒸汽測(cè)量的渦街流量計(jì)FT-3002,談?wù)劀u街流量計(jì)的安裝、故障處理及常規(guī)維護(hù)。

e+h渦街流量計(jì)的安裝

    (1)渦街流量計(jì)盡量安裝在遠(yuǎn)離振動(dòng)源和電磁干擾較強(qiáng)的地方,F(xiàn)T-3002安裝位置附近無(wú)電磁流量計(jì)等高頻率電磁設(shè)備。

    (2)閥門(mén)位置和直管段長(zhǎng)度選擇。一般來(lái)講,把渦街流量計(jì)安裝在閥門(mén)的上游,直管段較長(zhǎng),前后直管段要滿(mǎn)足渦街流量計(jì)的要求。塔西南化肥廠的中壓蒸汽由輔助鍋爐提供,中壓蒸汽的流量控制由調(diào)節(jié)閥完成,F(xiàn)T-3002的安裝位置距離調(diào)節(jié)閥大約200m左右,流量計(jì)前后直管段約20m左右,這樣由于調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)帶來(lái)的流體振動(dòng)就不會(huì)對(duì)渦街流量計(jì)的測(cè)量產(chǎn)生任何影響,保證了測(cè)量的穩(wěn)定和準(zhǔn)確。

    (3)有縮頸、擴(kuò)頸和彎管時(shí),應(yīng)配置合理的上、下游直管段,如果管道中有一個(gè)彎管接頭,那么流量計(jì)和旋渦發(fā)生體與彎管接頭應(yīng)在同一平面。

    (4)設(shè)計(jì)流量計(jì)的安裝管道時(shí),應(yīng)設(shè)計(jì)旁路管道,方便拆卸、維修和調(diào)試。新安裝的管道或維修過(guò)的管道,運(yùn)行前應(yīng)沖洗掉管內(nèi)的鐵銹、水垢渣和污泥。FT-3002安裝位置較高,搭建了專(zhuān)門(mén)的維護(hù)平臺(tái),這樣保證了儀表維護(hù)人員的人生安全。

    (5)要做好渦街流量計(jì)的防雨、防雷電工作。如果渦街流量計(jì)安裝在露天,就必須加裝遮雨帽,防止變送器表頭進(jìn)水,造成電子元件故障;安裝渦街流量計(jì)的地方應(yīng)當(dāng)遠(yuǎn)離高大設(shè)備及建筑物,以防雷擊。

    用通訊器調(diào)整好渦街流量計(jì)的量程、單位等參數(shù)。蒸汽流量受介質(zhì)溫度和壓力的影響很大,所以在距離渦街流量計(jì)較近的合適位置應(yīng)當(dāng)安裝壓力變送器和溫度計(jì),在DCS系統(tǒng)里,應(yīng)當(dāng)做好溫壓補(bǔ)償?shù)慕M態(tài),保證測(cè)量的準(zhǔn)確。

渦街流量計(jì)常見(jiàn)故障處理及常規(guī)維護(hù)

    (1)參數(shù)整定故障。由于參數(shù)錯(cuò)誤,導(dǎo)致儀表指示有誤。參數(shù)錯(cuò)誤使得二次儀表滿(mǎn)度頻率計(jì)算錯(cuò)誤。滿(mǎn)度頻率相差不多的使得指示長(zhǎng)期不準(zhǔn),實(shí)際滿(mǎn)度頻率大于計(jì)算的滿(mǎn)度頻率的使得指示大范圍波動(dòng),無(wú)法讀數(shù),而資料上參數(shù)的不一致性又影響了參數(shù)的zui終確定,zui終通過(guò)重新標(biāo)定結(jié)合相互比較確定了參數(shù),解決了這一問(wèn)題。

    (2)二次表故障。這部分故障較多,包括:一次儀表電路板有斷線(xiàn)之處,量程設(shè)定有個(gè)別位顯示壞,K系數(shù)設(shè)定有個(gè)別位顯示壞,使得無(wú)法確定量程設(shè)定以及K系數(shù)設(shè)定,通過(guò)修復(fù)相應(yīng)的故障,問(wèn)題得以解決。

    (3)四路線(xiàn)路連接問(wèn)題。部分回路表面上看線(xiàn)路連接很好,仔細(xì)檢查,有的接頭實(shí)際已松動(dòng)造成回路中斷,有的接頭雖連接很緊但由于副線(xiàn)問(wèn)題緊固螺釘緊固在了線(xiàn)皮上,也使得回路中斷。

    (4)漩渦變送器輸出信號(hào)不穩(wěn)。漩渦發(fā)生體和儀表測(cè)量管結(jié)垢或阻塞,清洗變送器即可解決問(wèn)題。

    (5)如果是分體式的渦街流量計(jì),應(yīng)當(dāng)經(jīng)常檢查接線(xiàn)是否正常。

    (6)定期對(duì)渦街流量計(jì)進(jìn)行校驗(yàn)。校驗(yàn)時(shí)應(yīng)當(dāng)選擇具有相關(guān)資質(zhì)的校驗(yàn)機(jī)構(gòu)。

    (7)在非鑒定期內(nèi),如果工藝條件具備,應(yīng)當(dāng)拆下流量計(jì),清洗漩渦發(fā)生體,清除發(fā)生體上的結(jié)垢。

    (8)儀表的數(shù)據(jù)資料的管理應(yīng)引起足夠的重視,以利于日后的工作。

橫河渦街流量計(jì)利用“卡門(mén)渦街”測(cè)量原理,測(cè)量封閉管道內(nèi)介質(zhì)的工況體積流量,它具有其他流量計(jì)不可兼得的較多優(yōu)點(diǎn),20世紀(jì)70年代以來(lái)得到了迅速的發(fā)展。與渦輪流量計(jì)相比,它沒(méi)有可動(dòng)的機(jī)械部件,從而維護(hù)量小,儀表常數(shù)穩(wěn)定,容易在工作環(huán)境中保證精度;與孔板相比,它的測(cè)量范圍大,壓力損失小,準(zhǔn)確度高。渦街流量計(jì)屬于流體振動(dòng)式流量計(jì),可用于測(cè)量飽和蒸汽、過(guò)熱蒸汽、各種氣體(如煤氣、天然氣、壓縮空氣、氧氣、氮?dú)?、氬氣、氫氣、二氧化碳等)、水及低粘度、低溫液體(如鹽水、液氮)。汽液通用,無(wú)需實(shí)液標(biāo)定;可準(zhǔn)確測(cè)量封閉管道中蒸汽、氣體和液體的流量。有抗振、耐腐、高溫、防爆等多種類(lèi)型供選用。通徑DN200以上為插入式;適用于冶金、化工、石油、煤氣、城市供排水、食品、紡織、礦山等工業(yè)過(guò)程、能源管理和環(huán)境工程行業(yè)。塔西南化肥廠32臺(tái)渦街流量計(jì)主要用于蒸汽、天然氣、二氧化碳、冷凝液等的測(cè)量。

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