流量?jī)x表應(yīng)用常見(jiàn)失誤情況分析
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時(shí)間：2013-09-06
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2 流動(dòng)調(diào)整器
在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織技術(shù)委員會(huì)草案ISO/CD5167 1《用安裝在充滿(mǎn)流體的圓形截面管道中差壓裝置測(cè)量流量第1部分———總則》[3]中，資料性質(zhì)的“附錄C”將流動(dòng)調(diào)整器分類(lèi)為流動(dòng)整直器(flow straightener)和真流動(dòng)調(diào)整器(true flow condition er)。前者的功能僅消除或顯著減小旋渦，而并不同時(shí)調(diào)整流速分布使之接近于充分發(fā)展的流速分布；后者在消除或減小旋渦的同時(shí)調(diào)整流速分布狀況。ISO5167 1將徑向葉片(Etoile)式、柵格(AMCA)式、斯普倫克爾(ASME)式和管束式劃歸為流動(dòng)整直器，而將平板交叉式(贊克(ISO)式)和三菱式(多孔板式)劃歸為真流動(dòng)調(diào)整器。
文獻(xiàn)[1]列有包括上述多種流動(dòng)調(diào)整器的結(jié)構(gòu)外形、管束直徑和開(kāi)孔尺寸等；裝用后對(duì)畸變和旋渦的改善效果；以及它們的壓力損失計(jì)算式和永久壓力損失系數(shù)。
流動(dòng)調(diào)整器(廣義)有時(shí)如安裝不慎，會(huì)產(chǎn)生副作用而不能使流動(dòng)有所改善。裝用時(shí)應(yīng)遵循以下基本準(zhǔn)則。
1)與三菱式相似的多孔板流動(dòng)調(diào)整器即使非常接近流動(dòng)擾動(dòng)源，也能很好地起作用，因此可以直接裝到彎管和閥等的出口法蘭上。
2)其余各類(lèi)流動(dòng)調(diào)整器必須安裝在擾動(dòng)源下游至少3D的距離，否則易被剛產(chǎn)生的擾動(dòng)削弱調(diào)整作用。
3)從流動(dòng)調(diào)整器流出的速度分布還存在一些畸變，因此在其下游與流量傳感器之間還應(yīng)有一段直管段以削除畸變。該直管段的理想長(zhǎng)度宜為20D以上，至少應(yīng)不低于10D。如將流動(dòng)調(diào)整器和流量傳感器安裝在一起進(jìn)行實(shí)流校準(zhǔn)，則直管段長(zhǎng)度有5D就夠了。
3 氣穴形成的失誤
在測(cè)量液體流量時(shí)，儀表流量檢測(cè)部位產(chǎn)生氣穴(蝕)將導(dǎo)致錯(cuò)誤的測(cè)量。氣穴產(chǎn)生的原因是儀表內(nèi)部壓力低于液體蒸氣壓所致。應(yīng)提高工作壓力或在儀表下游裝背壓閥以提高儀表內(nèi)部壓力，勿使其低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范或制造廠(chǎng)規(guī)定的壓力值。
儀表上游管線(xiàn)配件產(chǎn)生氣穴是常被忽視的一個(gè)禍源，特別是燃料、石油加工產(chǎn)品或有機(jī)溶劑產(chǎn)生的氣穴，形成云霧狀氣泡在其下游會(huì)保持相當(dāng)長(zhǎng)的距離，極易造成儀表測(cè)量誤差。流量控制閥在接近關(guān)閉狀態(tài)流動(dòng)時(shí)最易產(chǎn)生氣穴；某些三通閥和四通閥在改變流通方向時(shí)也容易產(chǎn)生強(qiáng)烈的氣穴。這些都是值得引起注意的。
4 液體中混有氣體(泡)
液體中混有氣體(泡)，是液體流量測(cè)量產(chǎn)生測(cè)量誤差和輸出不穩(wěn)等故障出現(xiàn)頻率頗高的原因之一。除上面所述氣穴產(chǎn)生氣泡外，還有以下幾種途徑會(huì)導(dǎo)致在液體中進(jìn)入空氣或產(chǎn)生游離氣體(氣霧或氣泡)。
1)旋渦等卷入空氣：儲(chǔ)存容器液位高度下降到略高于吸入管進(jìn)口端，或該高度只有1～2倍進(jìn)口直徑D的距離時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生旋渦，極易將氣液界面的空氣卷入液體進(jìn)入管道。通常要求液位要高于進(jìn)口2～5D(取決于吸入流速)，才能保證不形成旋渦。在實(shí)踐中遇到這樣的失誤案例很多，也可能是管道進(jìn)入空氣最普遍和進(jìn)氣量最多的原因。在流程工業(yè)方面配比混合容器攪拌時(shí)混入空氣，也是在實(shí)踐中常會(huì)遇到的。
2)管道充液不全殘留空氣：檢修管道系統(tǒng)先要排盡液體，結(jié)束后重新充液。然而有時(shí)候要完全充滿(mǎn)亦相當(dāng)困難，因?yàn)樵诠艿老到y(tǒng)高點(diǎn)(如倒Ｕ形管頂部)和死角，易聚存氣團(tuán)，日后遇到壓力或流量突然波動(dòng)，氣團(tuán)破裂便會(huì)被液體帶走部分氣體。這常是管線(xiàn)投入運(yùn)行初期流量?jī)x表測(cè)量不準(zhǔn)確的原因之一。因此在必要時(shí)在高點(diǎn)設(shè)置排氣閥，以便人工排放潴留氣體。
3)密封泄漏：氣體的粘度遠(yuǎn)比液體小，某處液壓密封試驗(yàn)時(shí)能保持管內(nèi)液體不外泄，卻不一定能保證管內(nèi)氣體不外泄或吸入。負(fù)壓管道連接處的密封稍有不慎，極易將空氣吸入管內(nèi)；正壓管道系統(tǒng)泵吸入端負(fù)壓管段密封不良或泵轉(zhuǎn)軸填料老化泄漏也會(huì)吸入空氣。負(fù)壓管道系統(tǒng)吸入空氣尚易為人們想到，然而若管道內(nèi)略高于大氣壓且出現(xiàn)脈動(dòng)流，亦會(huì)出現(xiàn)瞬間壓力低于大氣壓而吸入空氣的現(xiàn)象，就往往會(huì)被忽視了。
4)液體中溶解的氣體因溫度、壓力變化游離成氣泡：當(dāng)液體壓力降低或溫度升高時(shí)，溶解在液體中的氣體會(huì)分離出游離氣霧或氣泡。例如石油加工產(chǎn)品若溫度升高15℃，溶解空氣形成游離氣泡體積達(dá)1%～1 5%。
5)冷卻收縮形成的氣泡：這是一種比較隱蔽的液體中混入氣體的方式。當(dāng)充滿(mǎn)液體的管道系統(tǒng)欲停止運(yùn)行時(shí)，關(guān)閉進(jìn)出口截止閥后逐漸冷卻。由于液體體積的收縮比管道系統(tǒng)空腔的收縮大得多，至使管內(nèi)形成真空的收縮空間。液體中溶解的氣體分離成游離氣泡積聚于管道系統(tǒng)內(nèi)的高點(diǎn)，在重新開(kāi)車(chē)時(shí)便會(huì)出現(xiàn)測(cè)量誤差。
5 氣體中冷凝液
通常氣體中水蒸汽的凝結(jié)對(duì)測(cè)量精度影響不大，只有測(cè)量空氣或氣體流量的精確度要求較高時(shí)才予以注意，并且應(yīng)盡可能避免凝結(jié)。最有把握避免凝結(jié)的方法是使氣體處于干燥狀態(tài)，然而在實(shí)踐中又往往不易辦到。較簡(jiǎn)便的方法是控制管道內(nèi)的壓力和(或)溫度，使管道系統(tǒng)中的水蒸汽不要處于飽和狀態(tài)。
6 磨損和沉積結(jié)垢
通常，使用者希望流量?jī)x表安裝調(diào)試好后，一直能進(jìn)行準(zhǔn)確地測(cè)量，直到不能應(yīng)用為止。這當(dāng)然是一種愿望。人們對(duì)有活動(dòng)測(cè)量零部件的渦輪式、容積式儀表中軸承磨損，活動(dòng)件和靜止件間的間隙變化(磨損增加間隙，結(jié)垢減少間隙)影響測(cè)量性能，易予以重視；對(duì)無(wú)活動(dòng)零部件的儀表如節(jié)流差壓式、渦街式等儀表，受磨損與結(jié)垢沉積的影響常被忽視。
實(shí)際上這些流量?jī)x表測(cè)量通道因磨損、沉積引起尺寸變化的影響不是微不足道的。例如DＮ100管道管壁變化±0 5mm(沉積或磨損)，流量測(cè)量值就要變化±1%，對(duì)于0 5級(jí)表就不是可以忽視的小數(shù)目了。
標(biāo)準(zhǔn)孔板孔的上游銳邊緣嚴(yán)格要求邊緣半徑r≤0 0004d(d為節(jié)流孔直徑)。若銳邊緣磨鈍至r/d=0.002，流出系數(shù)變化+1 2%；r/d=0 004，流出系數(shù)變化+2 2%；r/d=0 008，流出系數(shù)則變化+4%[4]。標(biāo)準(zhǔn)孔板迎流端面沉積也要影響流出系數(shù)，例如DＮ100測(cè)量管孔板迎流端面沉積厚度2 5mm；孔板節(jié)流孔與管道直徑之比β=d/D=0 7時(shí)，流出系數(shù)變化+3%；β=0 2時(shí)，流出系數(shù)變化高達(dá)+6 2%[4]。
渦街流量計(jì)旋渦發(fā)生體迎流端面沉積也會(huì)影響流量測(cè)量值。據(jù)日本Oｖal公司工作人員著文透露模擬試驗(yàn)結(jié)果，在該公司三角柱發(fā)生體端的堆積物厚度Ｙ為0 01D時(shí)附加誤差為-2%；Ｙ=0 02D時(shí)，附加誤差為-3 4%[5]。
對(duì)于電磁流量計(jì)，沉積結(jié)垢除去對(duì)流通面積產(chǎn)生影響外，若是絕緣性的沉積層覆蓋電極表面，則該量信號(hào)被斷路；若是導(dǎo)電性垢層沉積于測(cè)量管內(nèi)壁，則流量信號(hào)被短路，二者都會(huì)使電磁流量計(jì)無(wú)法正常工作。
對(duì)于應(yīng)用日益增多的江河原水計(jì)量，應(yīng)注意儀表測(cè)量管內(nèi)壁沉積層的厚度，并要定期清除。例如上海某水廠(chǎng)DＮ1600黃浦江原水輸水管所裝電磁流量計(jì)，啟用2年后感到計(jì)量減少，然而檢查儀表本身卻正常。因?yàn)椴荒芡Ａ鱽?lái)檢查流量傳感器測(cè)量通道的狀況，所以直到使用6年后進(jìn)入流量傳感器測(cè)量管檢查，淤泥沉積厚度竟已達(dá)到10mm。這類(lèi)場(chǎng)所要定期清除淤泥，并預(yù)設(shè)能進(jìn)入管道和傳感器的入孔等。
7 正常運(yùn)行的誤解
常有用戶(hù)反映儀表測(cè)量不準(zhǔn)確或運(yùn)行不正常，但現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，故障往往實(shí)際上不是儀表本身的原因，而是由系統(tǒng)原因所引起的，即產(chǎn)生了誤解。
1)旁路管截止閥泄漏：為便于維修，流量?jī)x表通常裝有旁路管，旁路管截止閥泄漏必然減小儀表讀數(shù)，而閥的微量泄漏又不易察覺(jué)，常被誤認(rèn)為測(cè)量不準(zhǔn)確。更有甚者，在有些核算或節(jié)約有獎(jiǎng)的介質(zhì)測(cè)量場(chǎng)所，在旁路閥上弄虛作假，人為地不密閉，則可采取在閥手輪上系線(xiàn)錯(cuò)封等防范措施。
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