渦輪流量計(jì)安裝使用和維護(hù)

1、傳感器的安裝

1）傳感器一般應(yīng)該水平安裝，流體流向必須和箭頭指向一致。并符合說明書的安裝環(huán)境要求。

2）和傳感器相連接的前后管道的內(nèi)徑應(yīng)與傳感器口徑一致。管道和傳感器連接處，不準(zhǔn)有凸出物（如凸出的焊縫和墊片等）伸入管道內(nèi)，以免改變通道截面和傳感器進(jìn)口流場分布，并要求管道中心和傳感器中心一致。傳感器上游直管段長度L與管道內(nèi)徑D的比值應(yīng)滿足式（6-24）的要求。

式中，f是管道內(nèi)壁摩擦系數(shù)，流動(dòng)處于湍流狀態(tài)時(shí)一般可取0.0175；R是旋渦速度比，取決于傳感器上游局部阻流件的類型。K值與上游直管段長度如表6-1所示。

若上游局部阻流件狀況不明確，一般推薦上游直管段長度應(yīng)不小于20D，下游直管段長度不小于5D。當(dāng)上游直管段長度不能滿足要求時(shí)。應(yīng)在傳感器與阻流件之間安裝流動(dòng)調(diào)整器。傳感器安裝在室外時(shí)，應(yīng)有避免陽光直射和防雨淋措施（如安裝防護(hù)箱等）。

2、連接管道的安裝

1）在需要運(yùn)行不能停流的場合，應(yīng)安裝旁路管道和可靠的截止閥，測量時(shí)應(yīng)保證旁路管道無泄漏。在其他場合，一般希望設(shè)置旁路管道，既利于啟動(dòng)時(shí)起保護(hù)作用，又利于不影響流體正常輸送情況下的維修。

2）傳感器前一般應(yīng)安裝過濾器，以消除雜質(zhì)；在測量單向流的場合，應(yīng)在傳感器的下游處設(shè)一單向閥（逆止閥），以防止因流體的反流水錘現(xiàn)象影響傳感器特性。凡測量易氣化的液體時(shí)，應(yīng)安裝消氣器，以消除管道內(nèi)氣體。為了防止發(fā)生氣穴，提高測量精度和使用壽命，傳感器進(jìn)口端壓力應(yīng)高于式（6-25）計(jì)算的*低壓力Pmin：

Pmin=2△p+1.25pv

式中△p是傳感器*大流量時(shí)的壓力損失；pv是被測液體*高使用溫度時(shí)的蒸汽壓。

3）流量調(diào)節(jié)閥應(yīng)置于傳感器下游處，以減少來自上游的流場干擾，以利流量的穩(wěn)定調(diào)節(jié)。壓力表可設(shè)置在傳感器的進(jìn)口或出口處，溫度計(jì)應(yīng)設(shè)置在傳感器的下游5D處。

4）傳感器管道安裝過程中，應(yīng)盡量減小應(yīng)力，避免由于安裝應(yīng)力所引起的變形和由于熱脹冷縮所引起的畸變。對于造成管道過分振動(dòng)的現(xiàn)象也應(yīng)避免。

5）對不帶信號檢測放大器的傳感器，其傳感器和信號檢測放大器之間的間距不得超過3～5m，傳感器輸出信號應(yīng)該采用雙芯屏蔽電纜傳輸至信號檢測放大器的輸入端。

6）傳感器安裝前，應(yīng)將管路內(nèi)鐵末、焊渣清除干凈。啟動(dòng)前，應(yīng)排除管道內(nèi)氣體。啟動(dòng)時(shí)，就避免過載流量流經(jīng)傳感器。

3、傳感器的選用

1）適宜測量的流體

傳感器*適用于測量潔凈（或基本潔凈）的低粘度單相流體（氣體或液體），如水、輕油、石油溶劑、酸（硫酸流量計(jì)）、堿、液氧、液氮、液氫及空氣(空氣流量計(jì))、氧氣等。若測量高粘度液體，由于粘度對傳感器性能的影響，將降低測量精確度。若測量混有固體顆粒的液體，因易損壞軸承，渦輪流量計(jì)不適合使用。對測量強(qiáng)腐蝕性的液體，將造成葉輪等主要零部件的選材困難，其耐腐蝕性有一定的局限性，要慎重選擇。對氣體測量是可以的，但因氣體密度低、流速高，所以必須對結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)作特殊考慮。一般不能用于氣液混相流和蒸汽的測量。

2）口徑的選用

每種口徑的傳感器都有一定的流量測量范圍度。一般傳感器口徑的選用是由流量范圍來決定的。即使用時(shí)的*小流量不得低于該口徑允許測量的*小流量，使用時(shí)的*大流量不得高于該口徑允許測量的*大流量。從測量精確度和使用壽命兩方面考慮，一般認(rèn)為在斷續(xù)使用（每日實(shí)際運(yùn)行8h以下）的場合，按實(shí)際使用時(shí)的*大流量的1.3倍選擇傳感器口徑。連續(xù)使用（每日實(shí)際運(yùn)行8h以上）的場合，按實(shí)際使用時(shí)的*大流量的1.4倍選擇傳感器口徑。至于在惡劣工況條件下使用（如易氣化的液體、含微小顆粒的液體等），則使用時(shí)的*大流量應(yīng)該為該口徑允許*大流量的40%。如果傳感器口徑與流程管道通徑不一致時(shí)，則應(yīng)以異徑接管和等徑直管改裝管道。一般情況下，傳感器流量范圍下限附近誤差稍大，通常將實(shí)際*小流量的0.8倍作為選用傳感器流量范圍下限值，使保證有一定的余量。

3）軸承的選擇

為了提高傳感器的測量精確度，力求軸與軸承間的摩擦力矩為*小。一般滾動(dòng)軸承用于潤滑性好的流體（汽油、煤油等）測量；具有自潤滑性的滑動(dòng)軸承（如塑料類、石墨碳素類軸承等），在非潤滑性的液體測量中被采用；超硬合金軸承（如碳化鎢類軸承等）用于易于汽化的流體、混有微小顆粒的流體以及具有腐蝕性的流體測量以及需要連續(xù)使用的場合。

4、流量指示積算儀的安裝和使用

1）安裝

流量指示積算儀應(yīng)水平放置或水平安裝在儀表屏上，安裝高度應(yīng)以讀數(shù)和操作方便為準(zhǔn)，一般為1.5m左右。

2）接線

a）流量指示積算儀所用電源為220V、50Hz交流，按接線端子板規(guī)定的“相”、“中”、“接地”三接線點(diǎn)與交流電源相連。電源三接線點(diǎn)不得想混使用，其它任何引線不要隨便接入。

b）接線端子板上“輸入”部分是指流量指示積算儀工作信號輸入的諸接線點(diǎn)：

“信號”端子接傳感器經(jīng)信號檢測放大器放大后的輸出；

“接地”端子接傳感器信號檢測放大器公共地線（不接殼）；

“-E”端子引出提供傳感器信號檢測放大器工作電源（一般為-12V）。

c）0～10mA直流電流輸出部分共四個(gè)接線點(diǎn)，供引出0～10mA直流電流信號，可配調(diào)節(jié)器和記錄儀等。根據(jù)不同的負(fù)載，可在“0～0.5kΩ”、“0.5～1kΩ”、“1～2kΩ”選擇使用，負(fù)載的地接線在“丄”端子上。

d）標(biāo)準(zhǔn)頻率（10～100kHz）輸出部分是指石英晶體振蕩器振蕩頻率經(jīng)運(yùn)算后的輸出，可作簡易信號源使用。

3）接線須知

a）后面板接地螺釘要求接地良好。

b）信號檢測放大器與流量指示積算儀的輸入端連接，應(yīng)將屏蔽線的屏蔽網(wǎng)接地，不要誤接在機(jī)殼上。

c）接線時(shí)，要嚴(yán)格遵照接線圖規(guī)定連接，以防干擾引入。

d）只需指示流量和積算總量時(shí)，“輸出”部門不必與外面連接。

5、流體物性的影響

1）密度的影響

渦輪流量計(jì)屬于速度式儀表，密度的變化將使作用于葉輪上的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩也按比例地增減，從而影響顯示的體積流量。在測量液體的場合，由于液體的密度變化小，且設(shè)計(jì)時(shí)又力求軸承摩擦力矩甚小，所以密度的影響一般可以忽略。在測量氣體的場合，由于氣體的密度在常壓下為液體密度的千分之一，欲保持氣體具有和液體相同的轉(zhuǎn)矩效應(yīng)，則流速要增大30余倍。同樣，葉輪的轉(zhuǎn)速也必然要激劇增大而直接影響傳感器使用壽命。為此，氣體用流量傳感器的設(shè)計(jì)必須減小葉片傾角以降低葉輪轉(zhuǎn)速。同時(shí)，盡可能減小軸承摩擦力矩。一旦被測流體的溫度、壓力或密度出現(xiàn)較大幅度變化時(shí)，則對傳感器的流量系數(shù)應(yīng)予修正。

2）壓力影響

為了保證渦輪流量計(jì)在量程范圍內(nèi)的正常運(yùn)行，防止出現(xiàn)氣穴，傳感器應(yīng)保證一定的出口壓力。另外，當(dāng)傳感器內(nèi)被測流體的壓力變化較大時(shí)，將引起傳感器內(nèi)部尺寸和流體體積的變化，從而造成傳感器儀表系數(shù)的變化，對此應(yīng)予修正。

a）壓力變化引起傳感器尺寸變化，修正系數(shù)

Cp=1+ε·△p

式中ε稱渦輪流量計(jì)模數(shù)，它與傳感器的材料、尺寸有關(guān)，一般由制造廠給出?！鱬為工作壓力與標(biāo)定壓力之差。由于ε值很小，因此在工業(yè)上Cp這個(gè)修正系數(shù)可忽略，即Cp≈1。

b）壓力變化引起流體體積變化，修正系數(shù)

式中，p是工作時(shí)傳感器內(nèi)的壓力（Pa）；po是標(biāo)定時(shí)傳感器內(nèi)的壓力（P8）；β是工作溫度下被測液體的壓縮系數(shù)（1/Pa）；β0是標(biāo)定溫度下被測液體的壓縮系數(shù)（1/Pa）。

3）溫度影響

當(dāng)傳感器內(nèi)被測流體的溫度變化較大時(shí)，將引起傳感器內(nèi)部尺寸和流體體積的變化，從而造成傳感器儀表系數(shù)的變化，對此應(yīng)予修正。

a）溫度變化引起傳感器尺寸變化，修正系數(shù)

Ct=（1+a1△t）2（1+a2△t）

式中，a1是傳感器殼體材料平均熱膨脹系數(shù)；a2是傳感器葉輪材料平均熱膨脹系數(shù)；△t是工作溫度與標(biāo)定溫度之差，工作溫度比標(biāo)定溫度低時(shí)，以負(fù)值代入公式。

b）溫度變化引起流體體積變化，修正系數(shù)

Ctv=1+△ta

式中，a是被測流體體膨脹系數(shù)（1/℃）。

如果渦輪流量計(jì)測量的是體積流量，則只考慮傳感器物理尺寸變化的影響。

式中，N是工作時(shí)累計(jì)脈沖數(shù)(次)；K是傳感器出廠的儀表系數(shù)（次/m3）；qv是工作狀態(tài)下，根據(jù)累計(jì)脈沖數(shù)N和儀表系數(shù)K求得的名義體積流量值（m3/h）。

如果渦輪流量計(jì)測量的是質(zhì)量流量，則修正系數(shù)應(yīng)同時(shí)考慮溫度，壓力對傳感器物理尺寸及流體體積的影響。

對于液體，Cpv=1，上式可寫成

式中，qm是工作狀態(tài)下實(shí)際的質(zhì)量流量（kg/h）。

4）粘度影響

被測流體的粘度變化將影響傳感器特性。定性分析認(rèn)為：隨著流體粘度的增高，對任何口徑的傳感器來說，其線性范圍都減小。對一定口徑的傳感器來說，粘度變化對特性曲線的小流量段影響*顯著，隨著流量增大，則其影響減小。對不同口徑的傳感器來說，粘度變化對大口徑傳感器的影響小；對小口徑傳感器的影響大。圖6-12a和b分別表示直葉片和螺旋葉片渦輪流量傳感器液體粘度與儀表系數(shù)K之間的關(guān)系。由圖6-12可見，粘度增大時(shí)，儀表系數(shù)線性區(qū)域變窄，下限流量相應(yīng)增大；當(dāng)粘度增大到一定數(shù)值時(shí)甚至無線性區(qū)域（但螺旋葉片的情況要比直葉片好得多）。所以，當(dāng)采用以水標(biāo)定的渦輪流量計(jì)來測量較高粘度的流體時(shí)，要獲得較高的測量準(zhǔn)確度，則須提高測量下限值且縮小范圍度。若要獲得更高的測量準(zhǔn)確度，則需在現(xiàn)場用實(shí)際的液體進(jìn)行標(biāo)定。通常當(dāng)被測流體的運(yùn)動(dòng)粘度在1×10-6～5×10-6m2/s，可以用水標(biāo)定的儀表系數(shù)進(jìn)行流量計(jì)算。當(dāng)被測流體粘度在5×10-6～15×10-6m2/s，用水標(biāo)定的儀表系數(shù)進(jìn)行流量計(jì)量將降低計(jì)量準(zhǔn)確度，應(yīng)予修正。當(dāng)被測流體的運(yùn)動(dòng)粘度大于15×10-6m2/s時(shí)，該儀表必須在工作條件下采用實(shí)際的液體進(jìn)行標(biāo)定。

 

6、使用注意事項(xiàng)

1）未安裝旁路管道的流量傳感器，應(yīng)先以中等開度開啟流量傳感器上游閥，然后緩慢開啟下游閥。以較小的流量運(yùn)行一段時(shí)間（如10min），然后全開上游閥，再開大下游閥開度，調(diào)節(jié)到所需正常流量。

2）對于裝有旁路管道的流量傳感器，先全開旁路管閥門，以中等開度開啟流量傳感器上游閥，再緩慢開啟下游閥，關(guān)小旁路閥開度，使儀表以較小的流量運(yùn)行一段時(shí)間。然后全開上游閥，全關(guān)旁路閥（必須保證旁路閥無泄漏），*后調(diào)節(jié)下游閥開度到所需的流量。

3）對于低溫和高溫流體，在流通前要排凈管道中的水分，通流時(shí)先以很小流量運(yùn)行15min，再逐漸上升至正常流量。停流時(shí)也要緩慢進(jìn)行，使管道溫度和環(huán)境溫度逐漸接近。

4）啟閉閥門應(yīng)盡可能平緩，如采用自動(dòng)控制閥門的啟閉，*好采用“兩段開啟，兩段關(guān)閉”的方式，以防止流體突然沖擊葉輪甚至發(fā)生水錘現(xiàn)象損壞葉輪。

5）當(dāng)管道壓力不高時(shí)，應(yīng)核查流量傳感器下游壓力。一般在投入運(yùn)行初期觀察*大流量時(shí)傳感器下游的壓力是否大于式（6-25）的Pmin，否則應(yīng)采取措施以防止產(chǎn)生氣穴。

6）正確處理流量傳感器的一般系數(shù)，渦輪流量計(jì)的一般系數(shù)K由制造廠填寫在給用戶的校驗(yàn)單上，謹(jǐn)防丟失。使用時(shí)應(yīng)仔細(xì)檢查配套用的顯示儀表內(nèi)部系數(shù)開關(guān)和倍乘開關(guān)，其位置應(yīng)與對應(yīng)的傳感器儀表系數(shù)一致。渦輪流量傳感器長期使用后因軸承磨損等原因，儀表系數(shù)K會(huì)發(fā)生變化，應(yīng)定期現(xiàn)場或離線校驗(yàn)。若測量誤差超過范圍，應(yīng)及時(shí)調(diào)換備用傳感器，并按新傳感器的儀表系數(shù)及時(shí)重新設(shè)定顯示儀表。

7）要求定期清掃管線的工藝流程（如輸送成品油管線更換油品或停用時(shí)），掃線清管時(shí)所用流體的流向、流量、壓力、溫度等均應(yīng)符合渦輪流量傳感器的規(guī)定。

8）當(dāng)用高溫蒸汽清掃管道時(shí)，切記高溫蒸汽流經(jīng)傳感器以免損壞。

7、維護(hù)和故障處理

（1）維護(hù)

為保證渦輪流量計(jì)長期正常工作，必須經(jīng)常檢查傳感器、顯示儀表以及輔助設(shè)備的運(yùn)行狀況，做好維護(hù)工作，出現(xiàn)異常時(shí)應(yīng)及時(shí)排除。

1）定期對傳感器進(jìn)行拆洗、檢查和復(fù)校；設(shè)有潤滑油或清洗液主入口的傳感器，應(yīng)按說明書的要求定期注入潤滑油或清洗液，維護(hù)葉輪良好運(yùn)行。如葉輪出現(xiàn)異常聲音，應(yīng)及時(shí)卸下檢查傳感器內(nèi)部零件。軸承和軸嚴(yán)重磨損時(shí)，應(yīng)進(jìn)行更換且重新標(biāo)定。

2）監(jiān)察顯示儀表工作狀況（撥向“自校”檔），評估顯示儀表讀數(shù)，如懷疑有不正?，F(xiàn)象應(yīng)及時(shí)檢查。

3）保持過濾器暢通，過濾器被雜質(zhì)堵塞，可以從其入口、出口處壓力表讀數(shù)差的增大來判斷，并及時(shí)清除，否則堵塞嚴(yán)重會(huì)降低流量。定期排放消氣器中從液體逸出的氣體。傳感器從管道上拆下暫時(shí)不用時(shí)，應(yīng)用輕質(zhì)油清洗干凈并在兩端加蓋防護(hù)，以防銹蝕或雜質(zhì)進(jìn)入儀表內(nèi)。

（2）故障現(xiàn)象、原因及處理方法

1）故障現(xiàn)象：通電后無流量時(shí)有流量輸出信號

   

故障原因：a、輸入屏蔽或接地不良，引入電磁干擾

處理方法：改善屏蔽與接地，排除電磁干擾

故障原因：b、傳感器靠近干擾源或管道振動(dòng)

處理方法：遠(yuǎn)離干擾源安裝，采取防振措施

故障原因：c、截止閥關(guān)閉不嚴(yán)泄漏

處理方法：檢修或更換閥

 

2）故障現(xiàn)象：通電、通流后無流量輸出信號

 

故障原因：a、感應(yīng)線圈斷線或焊點(diǎn)脫焊

處理方法：更換感應(yīng)線圈或重焊

故障原因：b、前置放大電路元件損壞

處理方法：檢查并更換元器件

故障原因：c、葉輪被雜物或臟物卡死

處理方法：拆下葉輪進(jìn)行清洗或更換，更換后須重新標(biāo)定

故障原因：d、軸承和軸被雜物卡主或斷裂

處理方法：拆下進(jìn)行清洗或更換，更換后須重新標(biāo)定

故障原因：e、管道、閥門被堵塞

處理方法：檢查、清理管道，閥門及傳感器

 

3）故障現(xiàn)象：流量輸出信號不規(guī)則，不穩(wěn)定

 

故障原因：a、有較強(qiáng)電干擾信號

處理方法：加強(qiáng)屏蔽和接地

故障原因：b、葉輪動(dòng)平衡差

處理方法：調(diào)整葉輪動(dòng)平衡

故障原因：c、管道、閥門、傳感器等進(jìn)入雜物

處理方法：檢查、清理管道、閥門及傳感器

故障原因：d、傳感器受損或有氣穴

處理方法：檢查傳感器及增加背壓

故障原因：e、管道振動(dòng)使葉輪抖動(dòng)

處理方法：加固管線或在傳感器前后加裝支架，防止振動(dòng)