德?tīng)査土髁坑?jì)的安裝及維護(hù)*

王銀鎖

(蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院，蘭州 730060)

0　引言

德?tīng)査土髁坑?jì)是通過(guò)差壓來(lái)測(cè)量流量的裝置，是在皮托管流速測(cè)量原理的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，可測(cè)量液體、氣體以及蒸汽等流體的流量。由于沒(méi)有活動(dòng)部件，幾乎無(wú)壓力損失，安裝維修方便。

1　德?tīng)査土髁坑?jì)的工作原理

德?tīng)査土髁坑?jì)與孔板等差壓式流量傳感器一樣都遵循伯努利方程，德?tīng)査吞筋^的長(zhǎng)度等于管道內(nèi)徑，探頭前后各分布著一排不均勻分布的孔，孔徑為8mm，分別為高壓孔和低壓孔，高壓孔始終面向流體的流動(dòng)方向，見(jiàn)圖1。

圖1　德?tīng)査土髁坑?jì)工作原理圖

德?tīng)査吞筋^上開(kāi)設(shè)有按一定規(guī)則排列的兩對(duì)或多對(duì)取壓孔，分別測(cè)量管道軸線上流體每點(diǎn)的壓力，在其前部(迎流方向)測(cè)得流體的多點(diǎn)全壓力即高壓平均值p1(包括每點(diǎn)的動(dòng)壓力，又稱速度壓力和靜壓力的平均值)；低壓區(qū)的取壓孔在其側(cè)壁測(cè)得流體多點(diǎn)靜壓力平均值，即低壓平均值p2。Δp=p1-p2，故Δp反映了流體平均速度壓力，即平均流速的大小，以此可推算出流體的流量。其計(jì)算公式為：

式中：a為流量系數(shù)；ε為壓縮系數(shù)(當(dāng)為不可壓縮液體時(shí)，ε=1)；A為管道有效流通面積；Δp為差壓；ρ1為流體平均密度。

德?tīng)査土髁坑?jì)的測(cè)量系統(tǒng)將差壓引到閥組、差壓變送器，并輸出4～20mA給流量計(jì)算機(jī)(PLC/DCS)計(jì)算，同時(shí)進(jìn)行溫度和壓力補(bǔ)償(需要時(shí))，最終轉(zhuǎn)換成質(zhì)量流量。

德?tīng)査土髁坑?jì)測(cè)量的介質(zhì)必須充滿管道；流體必須是單相流，雙相流(如水氣混合流)是不能被測(cè)量的。探頭材料用特殊的1.4528和哈氏C4合金，專門針對(duì)各種強(qiáng)腐蝕介質(zhì)；低壓孔徑為8mm，防堵性能良好。

2　德?tīng)査土髁坑?jì)的安裝

2.1　一體化流量計(jì)和分體流量計(jì)的安裝

一體化流量計(jì)由流量探頭(帶橢圓法蘭)、工字形三閥組(或五閥組)、差壓變送器組成，不需要引壓管。

分體流量計(jì)由流量探頭(接口1/2″NPT或焊嘴)、截止閥(或球閥)、引壓管、T字形三閥組、差壓變送器組成。常用引壓管外徑14mm、內(nèi)徑不小于8mm；引壓管的長(zhǎng)度根據(jù)需要確定，一般小于20m，最長(zhǎng)不超過(guò)50m，避免測(cè)量滯后太大；兩管盡量平行靠攏，以避免引起兩管內(nèi)介質(zhì)之間溫度和密度的差異。

在德?tīng)査土髁刻筋^上標(biāo)有流體流向以及微差壓變送器連接時(shí)的標(biāo)志標(biāo)牌。流體方向的迎向流為“十”，背向?yàn)椤耙弧?。安裝差壓變送器時(shí)，注意流體的流向應(yīng)該與差壓變送器的極性相一致。

圖2(a)用于水平管道，當(dāng)介質(zhì)由左向右時(shí)，上面的正負(fù)號(hào)有效；由右向左時(shí)，下面的正負(fù)號(hào)有效。

圖2(b)用于垂直管道，判斷較水平管道復(fù)雜一些。判斷時(shí)，對(duì)螺紋連接的探頭，可將探頭前端朝上或想象探頭朝上，面對(duì)標(biāo)牌。當(dāng)介質(zhì)由下向上時(shí)，上面的正負(fù)號(hào)有效；由上向下時(shí)，下面的正負(fù)號(hào)有效。對(duì)法蘭連接的探頭，可根據(jù)法蘭上的標(biāo)牌直接判斷。

差壓變送器上標(biāo)有+、-極性，將探頭的高壓側(cè)(面向流體)與變送器的+極相連，低壓側(cè)(背向流體)與變送器的-極相連。

仔細(xì)閱讀差壓變送器使用手冊(cè)，進(jìn)行二線制接線。根據(jù)計(jì)算書(shū)的差壓范圍檢查或設(shè)置差壓變送器的量程范圍。

當(dāng)測(cè)量蒸汽時(shí)，德?tīng)査吞筋^中己經(jīng)配置了冷凝器，差壓信號(hào)經(jīng)過(guò)一段冷凝管道傳遞到差壓變送器。安裝時(shí)，務(wù)必要將左右二個(gè)冷凝器保持水平的位置(使用水平儀來(lái)保證它們的水平)，使它們?cè)谕粋€(gè)水平高度上。在冷凝器之后，有一段管道，分體或者一體化連接差壓變送器。

圖2　流體流向和差壓極性的標(biāo)牌

2.2　安裝探頭套管和引壓管的方向

德?tīng)査土髁坑?jì)有一體式和分體式。無(wú)論是何種介質(zhì)，探頭與差壓變送器均可以實(shí)現(xiàn)一體化連接或分體連接。分體式流量計(jì)一般由探頭、引壓管和差壓變送器等組成。探頭套管和引壓管的方向與被測(cè)流體的種類、安裝的管道(水平、垂直或者有一定傾斜角度)有關(guān)。

當(dāng)?shù)聽(tīng)査土髁坑?jì)測(cè)量液體時(shí)，差壓是經(jīng)過(guò)引壓管中的液體傳遞到差壓變送器的，如果液體中有氣泡將會(huì)引起測(cè)量的誤差，所以在安裝時(shí)，應(yīng)使在探頭套管、引導(dǎo)管和差壓變 送器中的氣泡能夠排回管道中。盡量從下向上安裝。水平安裝時(shí)，探頭套管需要向上傾斜，這樣使氣泡可以自動(dòng)排出，見(jiàn)圖3，引壓管要低于測(cè)量點(diǎn)位置，向上傾斜的角度3°～7°。安裝引壓管時(shí)，也需要向上傾斜，使氣泡可以自動(dòng)排出，避免氣泡進(jìn)入變送器造成的測(cè)量誤差。

圖3　水平管道，水平安裝

當(dāng)?shù)聽(tīng)査土髁坑?jì)測(cè)量氣體時(shí)。德?tīng)査土髁刻筋^中的冷凝水會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果帶來(lái)很大影響，所以在安裝時(shí)，必須將冷凝水排回管道，盡量從上向下安裝。如果必須水平安裝，安裝探頭套管時(shí)，需要向下傾斜，引壓管要高于測(cè)量點(diǎn)位置，使冷凝水可以自動(dòng)排出。在這種情況下，差壓變送器往往會(huì)通過(guò)多閥組安裝在支架上。探頭套管和引壓管必須保證向下稍微傾斜。引壓管的內(nèi)徑至少應(yīng)為8mm，長(zhǎng)度可以根據(jù)需要來(lái)確定。

3　雙向、多量程、冗余差壓變送器的應(yīng)用

對(duì)于探頭的特殊運(yùn)用，如對(duì)介質(zhì)進(jìn)行兩個(gè)方向測(cè)量、多個(gè)變送器熱備份運(yùn)行，或者將大范圍的流量自動(dòng)分成若干量程測(cè)量等，德?tīng)査土髁坑?jì)可以配備多個(gè)變送器，而且支持分體或者一體化安裝。

對(duì)雙向測(cè)量，變送器上的“+”“-”極連接到轉(zhuǎn)換器上進(jìn)行轉(zhuǎn)換，達(dá)到對(duì)反向的流量進(jìn)行計(jì)量的目的。

備份測(cè)量時(shí)，兩個(gè)變送器并聯(lián)于探頭差壓輸出端口同時(shí)測(cè)量，以滿足熱備份需要。

對(duì)于量程自動(dòng)分程，將具有適用于不同量程的差壓變送器并聯(lián)連接。

4　德?tīng)査土髁坑?jì)的故障現(xiàn)象及排除故障的方法

德?tīng)査土髁坑?jì)是一種高性能低維護(hù)的產(chǎn)品，德?tīng)査土髁坑?jì)的傳感器應(yīng)在工藝管道大修時(shí)進(jìn)行定期清洗。清洗的辦法很多，例如用氣源吹除檢測(cè)管內(nèi)積存污穢；用煤油和軟絲刷洗凈，使各取壓孔保持通暢。

在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)德?tīng)査土髁坑?jì)使用和維護(hù)時(shí)遇到的一些故障現(xiàn)象及排除故障的方法進(jìn)行了簡(jiǎn)要的總結(jié)。

1)故障現(xiàn)象：測(cè)量管道流體流動(dòng)，變送器無(wú)輸出

故障可能原因：一次閥或三閥組不正常；變送器的電源連接有錯(cuò)誤或變送器參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤；引壓管正壓側(cè)堵塞等情況均可造成變送器無(wú)輸出。

故障處理：檢查一次閥是否打開(kāi)和三閥組是否正常；檢查變送器的線路連接或重新設(shè)置變送器參數(shù)；檢查引壓管正壓側(cè)是否堵塞，如果堵塞打開(kāi)排污閥進(jìn)行疏通。

2)故障現(xiàn)象：流量偏大或偏小

故障可能原因：引壓管負(fù)壓側(cè)泄漏或引壓管正壓側(cè)泄漏導(dǎo)致流量偏大或偏??；變送器量程設(shè)置不正確；管道尺寸與探頭上標(biāo)注的尺寸不一致，ID偏小流量偏大，ID偏大流量偏小。

故障處理：用肥皂泡檢查引壓管確定是否泄漏并處理；對(duì)著計(jì)算書(shū)重新設(shè)置變送器量程；變更安裝位置或更換探頭使之一致。

3)故障現(xiàn)象：流量波動(dòng)大

故障可能原因：直管段太短或脈動(dòng)流體。

故障處理：當(dāng)流量顯示波動(dòng)時(shí)，可以通過(guò)增加變送器的阻尼時(shí)間或DCS系統(tǒng)濾波時(shí)間解決，一般在2～20s之間選擇。

5　結(jié)束語(yǔ)

德?tīng)査土髁坑?jì)具有精度高、可靠性好、使用安裝方便、維護(hù)量小、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)，德?tīng)査土髁坑?jì)壓力損失比孔板要小得多，只有孔板的5%～10%；一體化或分體安裝自由選擇；孔大不易堵。德?tīng)査土髁坑?jì)應(yīng)用范圍廣，可測(cè)量干氣、濕氣、液體以及蒸汽等多種介質(zhì)，不受介電常數(shù)限制；可選擇管道式及插入式，測(cè)量口徑從3mm至15000mm，適用于各種口徑的方管及圓管。對(duì)于高溫、腐蝕介質(zhì)，可采用特殊的探頭及管道連接材質(zhì)。德?tīng)査土髁坑?jì)廣泛應(yīng)用于冶金、電力、石油、化工、新能源等。

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