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压缩空气流量计干扰的来源、影响及其消除方法
点击次数:462 发布时间:2015-01-20

压缩空气流量计在现场使用过程中总是不可避免地存在着随机振动、压力脉动、流体噪声、流速稳定程度及机泵振动等多方面的干扰, 它们都会给测量带来不同程度的影响。
在使用过程中要求消除这些干扰, 使流量计在复杂的工况下能正常工作, 准确计量。
1.1 流体脉动噪声干扰
众所周知, 由于管道中流体压力的变化引起流体流速随压力的变化而变化, 将导致管道中的流体出现脉动现象, 并产生随机脉动压力, 这种不规则的脉动压力将对旋涡发生体产生随机冲击, 对流量测量将有不小的影响。我们在现场使用过程中发现, 在流体流速稳定的情况下, 流量计的输出波形如图1

(a) 所示;在脉动流速下, 其输出波形却是一个无规则的波形, 如图1(b)所示; 在小流速时, 其输出波形如图1(c)所示。
出现上述现象都是由于管道中流体的流速不稳定而造成的。
对流量计的输出信号产生严重干扰, 这样将会严重影响流量计的测量精度。要克服这种现象, 尽管流量计生产厂家在结构上作了某些改进, 如噪声平衡调整(NB调整), 其作用是借调整两片压电元件输出中的噪声成分的比, 使其做到受噪声的影响zui小, 得到信噪比大的信号的。但在现场实际使用中效果并不理想。
为了进一步克服这种现象, 在结构上改进的同时, 在现场使用中进一步采取有效措施使流体的流速稳定。
改进的方法是尽量使管道中流体的压力恒定不变, 如增加稳压装置, 使流体流速保持恒定。
我们在现场采用此法后, 流量计的输出波形得到了明显的改善。另一种方法是在流量计上游直管段安装整流器, 通过整流器来消除不均匀现象。
1.2 阀门的频繁开关和振荡干扰
工艺管道上不可避免地要安装工艺阀门和控制阀门。
由于阀门的频繁开关和阀门的振荡及其阀芯的抖动等造成的随机振动干扰, 同样会使流量计的输出信号偏高不少, 给流量测量带来一定的误差。如我院为某化学工业公司设计的利用非低温气体分离技术从合成氨驰放气中回收氢的装置, 原料气和产品气的流量计量选用了3台某厂生产的压缩空气流量计。在两台原料气流量计的管道上安装了一台气动薄膜单座调节阀, 因该阀的阀芯和阀座导筒之间的间隙较正常值大几倍, 造成流体流过时该阀严重振荡, 导致流量计的示值比实际值偏高20% 左右。我们在现场把此阀修复后, 流量计恢复正常, 因此要克服这种现象, 各种阀门的工作必须正常。
1.3 机泵等振动干扰
工艺管道一般与压缩机、鼓风机、水泵和真空泵等动力设备相连。它们产生的振动引起管道和流量计一起共振, 导致流量计示值混乱, 严重时难以进行正常的计量。如在管道中没有流体流过时, 因受机泵等振动的影响,而压缩空气流量计有一定的输出信号; 在小流量时, 流量示值比实际值偏高。为了克服这种现象, 尽管流量计生产厂家在结构上采取了措施, 如增加了触发输入电平调整(TLA调整), 其作用是抑制管道振动而引入的干扰。但在现场进行TLA调整后, 其效果并不显著。
为了进一步消除振动干扰, 我们在安装流量计的管道上加一管道支架。采用此法后, 获得了令人满意的结果。见图2 所示。

1.4 结晶和气穴干扰
当流体中含有少量气体及晶体成分, 而又不一定视为两相流时, 如焦炉煤气中含有蔡等组分, 原油中含有夭然气等组分, 在输送过程中随着流体的拉力和温度变化而析出,产生晶粒和气泡, 在流体中都会形成强烈的随机冲击, 尤其是气体析出, 将会形成可以觉察的似浪击的强烈振荡, 使压缩空气流量计的输出信号受到严重干扰, 此时所测量的流量值令人难以置信。
为此需在流量计管道上加装消气器, 并保证在工作压力下, 管道内的流体不会发生气穴现象。
1.5 脏流体干扰
在测量较脏的流体时, 旋涡发生体表面会有大量附着物, 也会给测量带来较大误差。
为此不仅需在流量计前加装过滤器, 而且还要定期清洗和消除粘附在旋涡发生体表面的大量附着物。
1.6 长线和接地不良干扰
当信号传输线较长而采用的电缆又不满足要求和仪表接地不良时, 也会引起现场流量计表头上的显示值与控制室内显示仪表的示值不一致, 且相差较大。
为了防止长线和接地不良而引入的干扰, 远距离信号传输导线必须采用金属屏蔽电缆线, 并将金属屏蔽电缆的金属屏蔽丝与流量计的外壳相连, 再将外壳上的接地螺钉用单芯的硬导线单独埋入大地或接在工艺管道上一起接地, 但要求接地必须良好, 接地电阻不应大于10Ω。另外信号传输线尽可能地远离大功率变压器、电动机或动力用电源等的电力线, 更不允许与动力线合用一根电缆电线或平行敷设在同一电缆沟内。这样, 长线和仪表接地不良的干扰是完全可以消除的。
1.7 电源共模干扰
因压缩空气流量计电子电路中的稳压滤波电路较简单, 其滤波效果欠佳, 滤波后直流电压中的波纹较大; 同时电路的共模抑制比差,50Hz或60Hz 电源的共模噪声zui容易进入,当无流量时也有信号输出, 给测量带来较大误差。针对电源共模干扰的出现, 采取的措施是加强电源的滤波效果; 进一步调整滤波电路的工作点, 并使仪表接地完善。这样, 消除电源共模干扰是不成问题的。
1.8 安装配管恶劣干扰
配管符合要求时流量计的波形正常; 配管状况恶劣(如直管段长度不足, 配管的偏心等) 时引起流量计的波形异常, 这样势必造成流量计的示值混乱, 无法正常计量。因配管的好坏严重影响流量计的测量精度, 为确保流量计的正常工作, 其安装配管要求如下。
(1) 流量计的上、下游直管段长度和节流装置差压式流量计的要求相同, 见表1

(2 )流量计前尽可能有较长的直管段长度。应尽量避免在靠近调节阀、半开阀门及截流阀后安装流量计。
(3) 虽然流量计可垂直、水平或其他任何角度安装, 但流体流向必须和流量计壳体上的箭头方向一致。当测量液体时, 流量计管道里必须注满液体, 以免产生气穴现象。垂直和
倾斜安装的流量计, 流体流向必须向上。
(4) 当需要测量流体压力和温度时, 测压点和测温点应分别在下游侧距流量计中心线3.5D~5.5D 和6D~8D 的位置。
(5) 流量计的中心线和被测管道的中心线必须保持同心。
(6) 被测管道的内径应尽可能与流量计的公称通径一致。
其接管, 允许管道内径范围见表2。当管道内径与流量计公称通径偏差过大时, 应加入一段过渡管道, 过渡管段长度可按表1加工。

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