差壓式流量計(jì)常見故障、原因及排除方法。
1、指示零或移動(dòng)很小。
其原因?yàn)椋?/p>
（1）平衡閥未全部關(guān)閉或泄漏；
（2）節(jié)流裝置根部高低壓閥未打開；
（3）節(jié)流裝置至差壓計(jì)間閥門、管路堵塞；
（4）蒸氣導(dǎo)壓管未完全冷凝；
（5）節(jié)流裝置和工藝管道間襯墊不嚴(yán)密；
（6）差壓計(jì)內(nèi)部故障。
其對應(yīng)處理方法為：
（1）關(guān)閉平衡閥，修理或換新；
（2）打開；
（3）沖洗管路，修復(fù)或換閥；
（4）待完全冷凝后開表；
（5）擰緊螺栓或換墊；
（6）檢查、修復(fù)。
2、指示在零下。
其原因?yàn)椋?/p>
（1）高低壓管路反接；
（2）信號(hào)線路反接；
（3）高壓側(cè)管路嚴(yán)重泄漏或破裂。
其對應(yīng)處理方法為：
（1）檢查并正確連接好；
（2）檢查并正確連接好；
（3）換件或換管道。
3、指示偏低。
其原因?yàn)椋?/p>
（1）高壓側(cè)管路不嚴(yán)密；
（2）平衡閥不嚴(yán)或未關(guān)緊；
（3）高壓側(cè)管路中空氣未排凈；
（4）差壓計(jì)或二次儀表零位失調(diào)或變位；
（5）節(jié)流裝置和差壓計(jì)不配套，不符合設(shè)計(jì)規(guī)定。
其對應(yīng)處理方法為：
（1）檢查、排除泄漏；
（2）檢查、關(guān)閉或修理；
（3）排凈空氣；
（4）檢查、調(diào)整；
（5）按設(shè)計(jì)規(guī)定更換配套的差壓計(jì)。
4、指示偏高。
其原因?yàn)椋?/p>
（1）低壓側(cè)管路不嚴(yán)密；
（2）低壓側(cè)管路積存空氣；
（3）蒸氣等的壓力低于設(shè)計(jì)值；
（4）差壓計(jì)零位漂移；
（5）節(jié)流裝置和差壓計(jì)不配套，不符合設(shè)計(jì)規(guī)定。
其對應(yīng)處理方法為：
（1）檢查、排除泄漏；
（2）排凈空氣；
（3）按實(shí)際密度補(bǔ)正；
（4）檢查、調(diào)整；
（5）按規(guī)定更換配套差壓計(jì)。
5、指示超出標(biāo)尺上限。
其原因?yàn)椋?/p>
（1）實(shí)際流量超過設(shè)計(jì)值；
（2）低壓側(cè)管路嚴(yán)重泄漏；
（3）信號(hào)線路有斷線。
其對應(yīng)處理方法為：
（1）換用合適范圍的差壓計(jì)；
（2）排除泄漏；
（3）檢查、修復(fù)。
6、流量變化時(shí)指示變化遲鈍。
其原因?yàn)椋?/p>
（1）連接管路及閥門有堵塞；
（2）差壓計(jì)內(nèi)部有故障。
其對應(yīng)處理方法為：
（1）沖洗管路、疏通閥門；
（2）檢查排除。
7、指示波動(dòng)大。
其原因?yàn)椋?/p>
（1）流量參數(shù)本身波動(dòng)太大；
（2）測壓元件對參數(shù)波動(dòng)較敏感。
其對應(yīng)處理方法為：
（1）高低壓閥適當(dāng)關(guān)?。?/p>
（2）適當(dāng)調(diào)整阻尼作用。
8、指示不動(dòng)。
其原因?yàn)椋?/p>
（1）防凍設(shè)施失效，差壓計(jì)及導(dǎo)壓管內(nèi)液壓凍?。?/p>
（2）高低壓閥未打開。
其對應(yīng)處理方法為：
（1）加強(qiáng)防凍設(shè)施的效果；
（2）打開高低壓閥。
摘 要： 本文介紹了差壓式流量計(jì)（以孔板為例）的工作原理及組成，并且闡述了各組成部分的作用、分類及特點(diǎn)，分析了流體的基本實(shí)用質(zhì)量流量方程。并以絕對壓力的飽和蒸汽為例，推導(dǎo)出帶壓力補(bǔ)償?shù)恼羝髁繉?shí)用公式。敘述了差壓式流量計(jì)的選用原則、安裝方法、注意事項(xiàng)及一般的維護(hù)知識(shí)，最后以本廠電解鋅蒸汽計(jì)量為例，從設(shè)計(jì)、造型到實(shí)際應(yīng)用做一介紹。 式中：qm-質(zhì)量流量kg/h；α-流量系數(shù)；ε-流體流束的膨脹系數(shù)（對不可壓縮流體ε=1，對可壓縮流體ε<1）；Ad-工作狀態(tài)下的節(jié)流件開孔面積；△P-節(jié)流件上、下流側(cè)規(guī)定的取壓孔位置上的表壓差，MPa；ρ1-工作狀態(tài)下的流體密度kg/m3。 將式⑵除以式⑴得 連續(xù)測量實(shí)際密度較困難，對于飽和蒸汽，與壓力或溫度成一定關(guān)系。對過熱蒸汽，與壓力、溫度成一定關(guān)系，因此，通過測量壓力、溫度得到ρ2。 式中：△P=K1×Iλ1，P-0.1033=K2×Iλ2（表壓）；Iλ1-差壓變送器輸出電流；K2-壓力變送器系數(shù)。 上式即為帶壓力補(bǔ)償?shù)恼羝髁康膶?shí)用公式。 式中：F2-儀表顯示的經(jīng)壓力或溫度補(bǔ)償后的瞬時(shí)質(zhì)量流量；QFS-流量量程設(shè)定值，即組態(tài)表中單元“08F”；I-對應(yīng)于瞬時(shí)流量輸入電流；Imax-當(dāng)輸入信號(hào)為4～20mA，△I=（20-4）mA=16mA；ρP·t-對應(yīng)的壓力（Pa）、溫度（℃）狀態(tài)下過熱蒸汽的密度kg/m3；Ks2--第二流量補(bǔ)償系數(shù)、參數(shù)設(shè)置表中“17F”單元。 ρ0為參考狀態(tài)下的蒸汽密度kg/m3。 該孔板式流量計(jì)投入運(yùn)行后，二次儀表運(yùn)行穩(wěn)定，數(shù)據(jù)可靠，得到了熱電廠和電解鋅廠的認(rèn)可，對電解鋅生產(chǎn)工藝中用氣量的合理控制起到了重要作用，為電解鋅節(jié)能降耗、增產(chǎn)提供了方便的條件。
關(guān)鍵字： 差壓式流量計(jì) 節(jié)流裝置 孔板 差壓變送器 二次儀表
1 引言
隨著我國大中型企業(yè)的不斷深化改革，企業(yè)內(nèi)部各分廠（車間）的經(jīng)濟(jì)效益獨(dú)立核算，蒸汽計(jì)量工作已被越來越多的企業(yè)所重視。蒸汽計(jì)量關(guān)系到能源水泵的統(tǒng)計(jì)和考核，直接關(guān)系到產(chǎn)汽單位和用汽單位的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)，用汽單位正確控制蒸汽計(jì)量的多少，對生產(chǎn)工藝有很大的幫助。因此，流量儀表的正確選用尤為重要。目前工業(yè)上使用的流量計(jì)品種很多，由于差壓流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡單、通用性強(qiáng)、使用壽命長、信號(hào)便于遠(yuǎn)傳等特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用。本文就差壓式流量計(jì)在蒸汽計(jì)量應(yīng)用中的若干問題進(jìn)行分析。
2 差壓式流量計(jì)的測量原理及組成
2.1 測量原理
充滿管里的流體經(jīng)直線管道進(jìn)入節(jié)流裝置，流束將在節(jié)流件處收縮，使流速加快，靜壓力降低，導(dǎo)致節(jié)流件前后產(chǎn)生差壓。流速增大，差壓也隨之增大，因此，通過測量差壓，可以確定流量，見圖1。
圖1 角接取壓法孔板裝置
差壓式流量計(jì)由節(jié)流裝置、引壓導(dǎo)管、三閥組、差壓變送器和二次儀表組成。見圖2。
圖2 差壓式流量計(jì)組成
標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件有三種類型，即：孔板、噴嘴、文丘利管。其中流體流過孔板所產(chǎn)生的壓力損失最大，且孔板具有制造簡單、適用性廣、使用壽命長等特點(diǎn)，工業(yè)生產(chǎn)中廣泛采用標(biāo)準(zhǔn)孔板，精度可達(dá)±0.5%～±1%，公稱徑為50～1200mm。
取壓裝置有兩個(gè)取壓口，一個(gè)是上游取壓口，一個(gè)是下流取壓口，上游取壓口引出流體的正壓力，下游取壓口引出流體的負(fù)壓力。
⑵差壓變送器。差壓變送器是差壓式流量計(jì)中的重要組成部分，它將節(jié)流裝置的差壓信號(hào)轉(zhuǎn)變成電流信號(hào)，以便于二次儀表處理和運(yùn)算。早期使用的差壓變送器DDZ—Ⅱ（輸出0～10mA）和DDZ-Ⅲ（輸出4～20mA）型，其準(zhǔn)確度均為±0.5%，基本能滿足工業(yè)計(jì)量的要求。目前，國內(nèi)有兩種系列產(chǎn)品，一種是西安儀表廠生產(chǎn)的1151±0.5%系列差壓變送器，另一種是北京遠(yuǎn)東儀表公司生產(chǎn)的1751系列，其準(zhǔn)確度可達(dá)±0.25%。
⑶顯示儀表。顯示儀表將有效期壓變送氣產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)及其它裝置產(chǎn)生的補(bǔ)償信號(hào)進(jìn)行開方并積算，顯示瞬時(shí)流量、累計(jì)流量及其它參量。對于壓力、溫度波動(dòng)范圍較大的測量介質(zhì)，如過熱蒸汽等，必須進(jìn)行溫度、壓力補(bǔ)償，對于飽和蒸汽，應(yīng)進(jìn)行壓力（或溫度）補(bǔ)償。
常用的顯示儀表有電磁計(jì)數(shù)式的開方積算器和智能數(shù)顯式的流量積算儀。智能流量積算儀是采用單片微處理機(jī)組成快速修正系統(tǒng)，能與差壓、壓力、溫度變送器或與熱電偶、熱電阻配合，對被測介質(zhì)由于壓力、溫度偏離設(shè)計(jì)工況引起的流量測量誤差及累計(jì)積算等，通過軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)償和積算，從而提高測量精度及可靠性。
3 流量方程
由于氣體具有可壓縮性質(zhì)，測量蒸汽應(yīng)采用質(zhì)量流量。
根據(jù)經(jīng)典的伯努利定律、節(jié)流裝置的基本實(shí)用流量方程為：
由于影響的因素很多，通常利用經(jīng)驗(yàn)公式，直接實(shí)驗(yàn)測定或查閱表格和曲線得到。
在實(shí)際生產(chǎn)中，由于鍋爐內(nèi)壓力的變動(dòng)，使蒸汽密度偏離設(shè)計(jì)時(shí)所采用的ρ值，從而導(dǎo)致測量誤差，因此實(shí)際流量的表示式為：
以絕對壓力≤2MPa的飽和蒸汽為例：
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式P=（1/1.7235）P015/16 （4）
將⑷式進(jìn)行線性化處理得
ρ2=ρ1（15P/16P0+1/16） ⑸
式中：P0-孔板設(shè)計(jì)時(shí)采用的絕對壓力MPa；P-工作壓力MPa。
將⑴與⑸代入⑶，得到：
將△P與P代入⑹可得：
4 有效期壓式流量計(jì)選用、安裝和維護(hù)
4.1 選用
⑴孔板的計(jì)算、加工一般委托儀表廠進(jìn)行，而孔的準(zhǔn)確參數(shù)必須由計(jì)量部門提供。主要參數(shù)包括：測量介質(zhì)的最大流量（t/h）、測量介質(zhì)的最小流量（t/h）、平均表壓力（MPa）、平均溫度（℃）、平均大氣壓（Pa）、管道內(nèi)徑（mm）、管道材質(zhì)、測量介質(zhì)黏度（Pa·s）、測量介質(zhì)的水份以及管道安裝方式等10項(xiàng)。
對于測量范圍，選擇時(shí)應(yīng)使實(shí)際測量的流量落在流量計(jì)的測量范圍內(nèi)，常用流量值在測量上限的2/3處，由于差壓流量計(jì)的量程比是3：1，適用于生產(chǎn)量、消耗量比較穩(wěn)定，變化幅度小的流量測量。
⑵差壓變送器及壓力變送器等在訂購時(shí)應(yīng)注意如下三點(diǎn)：
①測程必須與孔板的最大差壓一致，或可調(diào)至孔板的最大差壓。
②輸出信號(hào)必須是0～10mA或4～20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，以便于與顯示儀表配合使用。
③對于需要溫度、壓力補(bǔ)償?shù)臏y量介質(zhì)一定要配備溫度測量儀表和壓力測量儀表。
⑶應(yīng)注意顯示儀表和信號(hào)測量儀表配合使用。
4.2 安裝
⑴孔板安裝時(shí)其“+”號(hào)應(yīng)向著流束。對于未標(biāo)“+”、“-”符號(hào)的孔板，安裝時(shí)應(yīng)注意孔板上的倒角在出氣的一邊。
⑵孔板安裝處不允許存在泄露現(xiàn)象。
⑶孔板上、下游側(cè)應(yīng)有足夠長的直管段，通常，前直管段長10D，后直管段長5D（D為管道直徑），否則，會(huì)產(chǎn)生很大誤差。
⑷導(dǎo)壓管應(yīng)垂直或傾斜敷設(shè)，傾斜度不得小于1：12，導(dǎo)壓管長度應(yīng)盡量短，以減少壓力損失，走絲不能太小，以減少摩擦損失。
⑸安裝時(shí)應(yīng)注意與測量登記表配套的三閥組的方向，特別對于那些未標(biāo)明安裝方向或高、低壓閥手柄裝反的更應(yīng)仔細(xì)檢查，以免給高度帶來不應(yīng)有的麻煩。
⑹變送器應(yīng)在外殼密封的情況下工作，必須防潮、防塵。環(huán)境條件過于惡劣時(shí)，可把變送器放在一小房間，以便于保護(hù)和維修。
4.3 維護(hù)
⑴差壓變送器投入運(yùn)行時(shí)，應(yīng)正確操作位于它上部的三閥組。首先，應(yīng)打開平衡閥，然后打開正壓閥和負(fù)壓閥，最后關(guān)閉平衡閥，以避免壓力單相過載沖擊變送器的測量元件，拆除差壓變送器也應(yīng)先打開平衡閥，后關(guān)閉正壓閥和負(fù)壓閥。
⑵對于孔板、導(dǎo)壓系統(tǒng)及前后管道應(yīng)定期排污，新裝引壓導(dǎo)管需排污勤一點(diǎn)（約1個(gè)星期排一次），以后時(shí)間可長一點(diǎn)。
⑶當(dāng)工作條件改變或孔板開孔直角入口邊緣的銳利度和垂直度、孔板端面平行度、光潔度等參數(shù)超差時(shí)，應(yīng)及時(shí)對孔板進(jìn)行修正和予以更換。
⑷引壓管中應(yīng)保持冷凝水，以防蒸汽進(jìn)入變送器正負(fù)壓容室，引起測量誤差。
⑸當(dāng)變送器因誤操作，而受到單向工作壓力時(shí)，應(yīng)盡快使高低壓室無壓力，并調(diào)整零點(diǎn)，使輸出電流變化不大于0.1mA。
⑹差壓變送器容室“O”形密封圈拆裝時(shí)，必須清除密封槽內(nèi)垃圾，并用洗滌劑潤滑。
⑺變送器、顯示儀表應(yīng)定期校驗(yàn)。
5 孔板式流量計(jì)在我廠的應(yīng)用
以西區(qū)電解鋅蒸汽計(jì)量為例：
工藝條件。
最大流量：qmax=90t/h；常用流量：qcom=72t/h；最小流量：qmin=30t/h；絕對壓力：P=0.5MPa；工作溫度：t=240℃；流體密度：ρ=2.152kg/m3；管道內(nèi)徑：D=509mm；差壓上限：△Pmax=6000Pa；流體粘度：μ=0.01774MPa·s；等熵指數(shù)：K=1.3027；管道相對粗糙度：K=0.075m；管道線膨脹系數(shù)λ0=1.72×10-6mm/mm℃；管節(jié)流件線膨脹系數(shù)：λ0=1.72×10-6mm/mm℃；20℃時(shí)節(jié)流體開孔直徑d20℃=312.93+0.16mm。
由以上有關(guān)工藝條件得出：
直徑比：β=0.61479；流出系數(shù)；C=0.60413；可膨脹系數(shù)：ε=0.97288；最大雷諾數(shù)：REDMAX=3512667；常用雷諾數(shù)：REDCOM=2810134；最小雷諾數(shù)：REDMIN=1170889；常用差壓：△P=38400Pa；壓力損失△W=36778Pa；計(jì)算誤差：E=0.0009%；流量不確定度：e=+0.88%；前直管段：L1=9.8mm；后直管段L2=3.6mm。
因該水蒸汽是過熱蒸汽，故應(yīng)進(jìn)行壓力溫度補(bǔ)償，目前智能型儀表對流體密度采用兩種不同方法，有的儀表是預(yù)先給定的密度值，再通過所測得的溫度，有些儀表在軟件中采用查表法或補(bǔ)償法得到每一瞬間的液體密度值，此準(zhǔn)確度高，鑒于此兩種情況，我廠選用的二次儀表為大華儀表廠生產(chǎn)的智能型通用流量過熱蒸汽質(zhì)量流量（帶壓力、溫度補(bǔ)償）。其數(shù)字模型。
測量過熱蒸汽質(zhì)量流量（帶壓力、溫度補(bǔ)償）：
此公式模型在參數(shù)設(shè)置中選擇見表1。
6 結(jié)語
在流量測量中，孔板式流量計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡單、使用壽命長及價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，使板式流量計(jì)得到了普遍的應(yīng)用，盡管在不同的情況下存在測量精度不高的現(xiàn)象，但在使用中如果注意滿足孔板式流量計(jì)的使用條件和適用范圍，孔板式流量計(jì)仍能達(dá)到±1.5%的精度，目前仍然是一種較好的計(jì)量器具。
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