罗斯蒙特涡街流量计工作原理及常见故障处理

2022-09-12

一、概况

在炼油、化工等生产过程中, 对管道内液体和气体的流量进行测量和控制是实现生产过程自动化的重要组成部分。罗斯蒙特涡街流量计在塔西南化肥厂应用范围越来越广泛, 生产中遇到的问题也越来越多, 加之安装、使用、维护人员的水平差异, 使得出现的问题不能迅速解决, 一定程度上影响了生产的正常进行。

二、流量检测系统的组成及工作原理

检测系统由涡街流量计和配套的DCS系统组成。涡街流量计由漩涡发生体、漩涡频率检测元件及信号处理电路等几部分组成。涡街流量计又称卡门旋涡流量计, 它是流体自然振荡的原理制成的一种旋涡分离型流量计。当流体以足够大的流速流过柱状物体时, 在柱状物体的后面, 沿两条平行直线上产生整齐排列、转向相反的涡列, 称为“卡门涡街现象”。其漩涡频率正比于流体的平均流速及发生体的迎流宽度d, 有如下关系:

式中:f———涡街频率, Hz;

d———漩涡发生体宽度, m;

v———流体的平均流速, m/s;

St———斯特劳哈尔数, 无量纲, 它的数值范围为0.14-0.27。St是雷诺数的函数, St=f (l/Re) 。

当雷诺数Re在102-105范围内, St值约为0.2, 因此, 在测量中, 要尽量满足流体的雷诺数在102-105, 旋涡频率f=0.2v/d。

由此可知, 通过测量旋涡频率就可以计算出流过旋涡发生体的流体平均速度v, 再由式q=v A可以求出流量q, 其中A为流体流过旋涡发生体的截面积[1]。

涡街流量计由检测器、放大器和转换器等组成, 当旋涡在发生体两侧产生时, 利用压电传感器测出与流体流向垂直的交变升力变化, 将升力的变化转换为电的频率信号, 再将频率信号进行放大和整形, 直接以数字输出, 与数字显示仪表配套, 也可以通过D/A转换成4~20m A DC输出, 以便进行测量指示、记录、积算和控制等。

三、在实际应用中所遇问题及解决方案

罗斯蒙特8800C型涡街流量计具有无阻塞设计, 整个表体是一体化铸件或全焊接结构, 是涡街流量计市场上唯一的无孔, 无缝隙的设计, 还具有超级抗振性能, 可在线更换传感器以及诊断功能强等优势。在我厂共安装了32台, 主要用于测量蒸汽、天然气、二氧化碳、冷凝液等。下面结合我厂多年的使用, 谈谈罗斯蒙特8800C型涡街流量计出现的常见故障及处理方法。

故障类型可分为系统故障和仪表故障两大类, 出现故障后应首先检查系统故障, 如果查不出问题再检查是否是仪表故障。

系统故障包括:回路仪表接线问题、电磁干扰影响、供电问题、参数设置、安全栅、卡件、通道等故障。

仪表故障包括:涡街发生体、电子部件、传感器、同轴电缆等故障。

另外析检查仪表故障之前, 要向现场操作工人了解生产的负荷及原料的参数变化情况, 查看故障仪表的记录曲线, 进行综合分析, 以确定仪表故障原因所在。

1. 涡街流量计指示值不稳定, 时有时无

相应的处理方法:首先询问工艺操作有无变化, 如当时工艺操作没有变化, 则很可能是仪表控制系统本身的故障。

其次检查回路仪表接线是否接触不良有生锈、松动, 然后用兆欧表检查回路仪表接线。

若以上正常。再次检查传感器到电子部件的同轴电缆及传感器 (如图所示) 。

在我厂用于蒸汽测量的涡街流量计就出现过由于高温而造成传感器电缆老化折断及同轴电缆烤焦使指示值时有时无。更换后仪表就可正常工作。

2. 工艺有流量, 涡街流量计无指示值

相应的处理方法:首先检查仪表供电是否正常。

其次检查回路仪表接线是否正常, 有无断线。

再次人为改变一下参数, 看是否有指示, 如果没有指示, 检查参数设置, 是否参数设置不正确, 或者小信号切除过大。在我厂就出现过小信号切除过大的情况, 降低小信号切除后仪表指示正常。

若以上均正常, 就要检查传感器到电子部件的同轴电缆及传感器是否损坏, 用数字万用表测量传感器应大于1兆欧。

3. 工艺无流量, 涡街流量计有指示值

相应的处理方法:首先检查参数设置, 是否参数设置不正确, 或者小信号切除过小、灵敏度是否过高。

其次检查仪表接地, 是否是接地不良引入干扰。

再次检查环境是否有强电磁干扰, 如有大功率电器或变频器等强电设备。

然后检查管道是否有强烈的机械振动。

4. 测量误差大

相应的处理方法:首先检查参数设置, 是否参数设置不正确, 如一次仪表与DCS上的量程设置不一致。

其次检查确认测量的工艺介质是过热蒸汽还是饱和蒸汽, 饱和蒸汽在管道中传输时, 由于散热而温度降低, 压力下降, 并出现凝结水的密度远大于蒸汽, 因而, 蒸汽凝结将导致蒸汽流量明显变小。这时可以修改密度、温度及K系数来进行修正。此类故障在我厂曾出现过。

再次检查传感器是否沾污或损伤。拆下传感器进行清洗。 (如图所示)

四、涡街流量选型

选型主要包括涡街流量计的传感器选择一体式还是分体式、传感器输出信号类型。涡街流量计选型时要注明管道的口径、连接面标准及等级、被测量介质的名称及介质的状态、测量单位、工况下介质的密度、测量范围、工作温度、工作压力、最小流量、正常流量、最大流量、、电气连接标准、防护等级及防爆类别如果选型不正确, 涡街流量计会产生测量误差。