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    渦街流量計在三氯乙烯裝置的應用
    發布時間:2020-12-7 08:38:03

    摘要:介紹了渦街流量計的測量原理和使用過程中出現的問題。結合實際經驗,總結了渦街流量計在儀表選型、設計安裝和使用過程中的注意事項,以及氣體流量測量時的溫度壓力補償組態計算。
    1渦街流量計的測量原理
      渦街流量計是應用流體振蕩原理來測量流量的,流體在管道中經過渦街流量變送器時,渦街流量變送器中設置有旋渦發生體(阻流體),在流體從旋渦發生體兩側交替地產生有規則的旋渦,這種旋渦稱為卡曼渦街。旋渦列在旋渦發生體下游非對稱地排列,對于確定的測量管內徑D和發生體迎流面寬度d.流體的狀態體積流量q,與渦街的旋渦頻率成正比,也就是說只要測量出頻率f,可知流量q,的大小,即:

      式中Sr是斯特勞哈系數,與Re有關;d為鈍體的迎流向寬度;D為管道內徑。
      由式可看出,用渦街流量計測量流體的體積流量,主要是通過測量旋渦頻率f來實現。而旋渦頻率只與流速f和發生體的幾何參數有關,而與被測流體的特性和組分無關。
    2渦街流量計的應用
    2.1渦街流量計的選型
      流量儀表選型原則根據氯堿化工行業特點,首先要考慮防爆性能。如本案列中的乙炔氣體為易燃易爆的介質,所以選型的第--步就是要考慮流量儀表的防爆性能。其次是弄清工藝介質的物理和化學特性。比如:介質的溫度、壓力、密度、粘度、電導率;流量測量范圍;充許的壓力損失;介質的腐蝕程度等等。
    2.2渦街流量計的安裝要求
      渦街流量計屬于對管道流速分布畸變、旋轉流和流動脈動等敏感的流量計,因此,對現場管道安裝條件應充分重視,嚴格遵照使安裝規范執行。
    (1)減小振動對渦街流量計的影響應該作為渦街流量計現場安裝的一個突出問題來關注,應盡量安裝在遠離振動源和電磁干擾較強的地方。
    (2)渦街流量計只能單向測量,安裝時注意保證介質流量方向與流量計箭頭所示方向--致,安裝地點周圍應有充裕的空間,以便安裝和維護。
    (3)渦街流量計首選安裝方式為垂直安裝,介質自下而上通過流量計。即將流量計安裝在豎直管道上,流量方向為自下向上,本項目中所有渦街流量計全部垂直安裝。
    (4)直管段要求:本項目中由于兩個流量參數的重要性,流量計全部安裝于調節閥的上游,直管段按前20D后10D要求完成配管。并直管段法蘭焊接時,應卸下流量計,一定不能帶著流量計焊接法蘭。
    (5)安裝時注意管道口徑應略大于或等于儀表的內徑,配管應與傳感器同心,同軸偏差應不小于0.5DN。使用密封圈時,注意密封圈內徑應略大于或等于儀表的內徑,密封圈中心位于管道中心。
    (6)要做好渦街流量計的防雨工作。如果渦街流量計安裝在露天,就必須加裝遮雨帽,防止變送器表頭進水,造成電子元件故障。
    (7)連接渦街流量計的電纜走向,應盡可能遠.離強電磁場的干擾場合。絕對不允許與高壓電纜一起敷設。屏蔽電纜應盡量縮短,最大長度不超過500m,且不得盤卷,以減少分布電感。
    2.3參數組態.
      實際應用中,乙炔、氯氣流量配比要求非常嚴格,一旦氯氣過量就可能引起裝置爆炸。為了生產過程的質量與安全,要求所測量的流量參數應為20℃,101.325kPa標準狀態下的體積流量,才可以實現對氣體的計量與控制,故必須對氣體流量進行壓力、溫度補償。實施過程中渦街流量計組態為工況流量,4-20mADC輸出至控制系統,由HoneywellExperionPKS系統中FLOWCOMP模塊完成流量的溫度壓力補償計算,該模塊簡化了復雜的過程控制邏輯編寫與調試過程,增加了測量和控制精度,提高了生產效率。
    2.3.1渦街流量計參數組態
      過程組態一工藝介質(gas)、參考K系數、內徑、PV單位(m3/h)、量程值-URV、LRV、PV阻尼等。
    2.3.2DCS系統溫度壓力補償組態
      在Honeywell的DCS中有專用的FLOWCOMP模塊進行流量補償。此模塊可用于補償溫度、壓力、比密度或分子量變化的流量測量。被測介質可以是氣體,蒸汽和液體。原理如圖1所示。

    FLOWCOMP模塊使用以下基本公式來計算補償的流量值作為其輸出。.
    PV=CPV*(CF1/CF2)*F*COMPTERM
    式中:PV---補償輸出;
    CPV---全面比例系數,缺省值為1;
    CF1,CF2--修正系數,缺省值為1;
    F--未補償的流量;
    COMPTERM----補償值。F
    LOWCOMP模塊的使用取決于Compterm的形式選擇。COMPTERM有5種形式-A液體,B氣體,蒸汽C氣體、蒸汽(特定引力),D氣體、蒸汽的體積流量,E蒸汽。補償輸入端引自各變量的PV輸入端。
    本項目選用公式B用實際的絕對溫度和絕對壓力來進行補償,具體如下:如果PVCHAR=SQUAREROOT,則

    式中:P--實際壓力測量值(表壓);
    T一實際溫度測量值;
    設計壓力;
    RT-設計溫度;
    P0---大氣壓,101.325kPa;
    T0-溫度,273.15K。
    FLOWCOMP模塊中的組態內容如下:
    PVEQN=EQB
    PVCHAR=NONE
    CPV=1.0
    CF1=1.0
    CF2=1.0
    COMPHILM(補償系數.上限)=8(缺省值為1.25)
    COMPHILM(補償系數下限)=0.8
    RP=0.101325
    RT=293.15
    PO=0.101325
    T0=273.15
      這樣工況體積流量就可以轉換為209C,101.325kPa標準狀態下的體積流量,便于計量和計量單位的統--,從而流量計量能夠更加準確合理,確保裝置的穩定運行。
    2.4常見故障處理及維護
      渦街流量計常見問題錯綜復雜,從設計安裝、參數整定、日常維護、運行環境中都存在不同程度的問題,結合多年來的維修經驗總結來說有以下幾方面內容。
    2.4.1選型安裝方面的問題
      在選型安裝任何一臺渦街流量計之前,必須考慮流量計的口徑、管路尺寸和安裝位置。正確的口徑對于流量計的性能很重要,流量計口徑選擇正確在應用中就可以擴大量程,并使壓力損失和氣穴產生的可能性降到最小。流量計安裝位置的正確選.擇,能保證得到一個清晰精確的輸出信號。本項目中,流量計的選型嚴格按照8800D型渦街流量計口徑計算程序選擇,安裝嚴格按照渦街流量計的安裝規范完成安裝,為后期的穩定運行奠定了基礎。
    2.4.2與475HART手操器的通訊問題
      475現場通訊器是渦街流量計現場組態的必備工具,在使用過程中不能與設備連接的原因主要從下面兩方面考慮:
    (1)檢查回路電阻(250到1000歐姆),本項中HoneywellEPKSC300系統回路電阻阻值在HART通訊要求之間,浙大中控的DCS系統通訊時就必須另串接250歐姆電阻。
    (2)檢查變送器端電源,最小值應為16.
    8VDC。
    2.4.34-20mA輸出不正確
    (1)檢查變送器端電源,最小值應為10.8VDC,檢查接線盒的是否進水或者腐蝕。
    (2)檢查URV、LRV、密度、單位、LFC等參數組態是否更改,如有必要更換電子系統。
    2.4.4管道內有流量但是流量計測量輸出錯誤
      渦街流量計流量測量值輸出值存在偏差是渦街流量計使用過程中的常見故障,其故障現象有可能是有流量無輸出,或者無流量有輸出,或者是有流量也有輸出但是測量值與實際值相差較大等。結合多年的使用經驗,故障排除方法主要從以下幾方面著手。
    2.4.4.1基本參數設置
      確定渦街流量計在使用過程中內部參數設置沒有發生變化,按下列次序檢查并修改組態參數:過程組態-變送器模式、工藝介質、參考K系數、連接管道內徑、PV單位、量程值-URV.LRV,PV阻尼、自動過濾器調節。
    2.4.4.2電子系統故障
      渦街流量計電子系統故障在使用過程中并不常見,在本項目34臺渦街流量計多年運行過程中緊發生--例故障,推薦故障排除方法:用475HART手操器進行回路測試或用傳感器模擬器輸入測試信號,如有必要更換電子部件。
    2.4.4.3傳感器故障
      壓電傳感器故障是本項目中出現的常見故障,故障原因為環境腐蝕性氣體長期侵蝕引起傳感器腐蝕,導致信號檢測錯誤,在使用過程中出現流量偏低現象。如該裝置FT2201_6流量計在裝置提量過程中發現總表流量升高了150Nm2/h,而該流量計變化只有10~20Nm2/h,經檢查確認傳感器故障,更換后運行正常。
    (1)傳感器故障檢測方法:查傳感器螺母.上的轉矩(32ft-lb)是否符合規范;檢查傳感器同軸電纜是否有裂縫,如有必要換一根;在工作溫度下,檢查傳感器輸入阻抗是否大于1兆歐(降到0.5兆歐時功能會下降)。如有必要更換傳感器;在SMA連接器處測量傳感器電容(115-700pF)。
    (2)傳感器安裝注意事項:
    A、清潔密封面:傳感器上的金屬0形圈用于密封傳感器內腔,事故時被測流體不會在腐蝕了表體后而進入傳感器內腔,不要擦傷和損傷傳感器的任何部分,傳感器內腔或傳感器螺母的螺紋。損傷了這些部分,就要更換整個傳感器或表體,也可能會使流量計發生危險。如果你安裝以前曾經使用過的傳感器,要采用下述步驟清潔傳感器上的金屬0形圈。如果你安裝的傳感器是新的,0形圈不必要進行清潔。
    B、要確保傳感器的中心對準支架。傳感器中心線和流量計中心線沒有對齊,在壓緊過程中傳感器將會損壞。
    C、施加力量要均勻加壓力把它按到支架上,然后將傳感器螺母旋進傳感器內腔,用開口力矩扳手將螺母旋緊至32ft-lbs(ANSI1500的表體為50ft-lbs)。必須注意流量計的精確穩定運行要求傳感器螺母必須旋緊到32ft-Ibs(ANSI1500的表體為50ft-lbs),不要旋緊過度。
    3結束語
      渦街流量計結構簡單牢固,安裝維護方便,對于運行中出現的故障,只要在實際工作中深入現場,仔細觀察,仔細分析,就可以發現問題并進行針對性的處理,從而確保流量計的高精度、高可靠性,保證了裝置的安全穩定運行,提高了單位的經濟效益。渦街流量計在該項目的成功應用值得氯堿化工行業推廣。

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