脈沖渦輪流量計的結構原理與安裝注意事項及運行維護
點(diǎn)擊次數：2152 發(fā)布時(shí)間：2021-01-13 17:40:40
摘要：流動(dòng)物體的準確測量一直是個(gè)難題，特別在鋼鐵行業(yè)。鋼鐵廠(chǎng)由于在生產(chǎn)中產(chǎn)生粉塵多，振動(dòng)劇烈和高溫、潮濕等原因，儀表工作環(huán)境較差，要保證測量數據的長(cháng)期準確可靠難度更大。而現在，企業(yè)管理考核對數據準確性的要求越來(lái)越高。形勢逼迫我們必須提高工作質(zhì)量，拿出符合考核要求的數據產(chǎn)品。對于流體的測量現在已經(jīng)有品種繁多的各種測量原理的流量?jì)x表。經(jīng)過(guò)多年安裝、使用和維護實(shí)踐，本人認為脈沖渦輪流量計用于鋼廠(chǎng)工業(yè)用水的計量效果較理想?，F將其總結，供大家參考。
一 脈沖渦輪流量計的工作原理和組成結構
應用法拉第電磁感應定律作為測量原理的脈沖渦輪流量計，是目前工業(yè)中測量導電液體流量的常用儀表。它的應用很廣，可以測量各種腐蝕性介質(zhì)以及帶有懸浮顆粒的漿液。其工作原理如圖（一）所示：
設在均勻磁場(chǎng)中，垂直于磁場(chǎng)方向有一個(gè)直徑為D的管道。管道由不導磁的材料制成管道內表面襯掛絕緣襯里。當導電的液體在導管中流動(dòng)時(shí)，則導電液體切割磁力線(xiàn)，于是在和磁場(chǎng)及流動(dòng)方向垂直方向上產(chǎn)生感應電勢，如安裝一對電極，則電極間產(chǎn)生和流速成正比例的電勢差。
E=BDν×10-8伏
其中：E----感應電勢（伏）
B----磁感應強度（高斯）
D----管道內徑（厘米）
ν---- 液體在管道中的平均速度（厘米/秒）
實(shí)際使用中的脈沖渦輪流量計，都是采用交變磁場(chǎng)工作，此時(shí)
B=Bmax×simωt
E=Bmax×simω×D×ν×10-8
=（4Q/Dπ）×10-8×Bmax×simωt=KQ
其中K=4×10-8×Bmax×simωt/πd
流量Q=πde×10-8/4 Bmax×simωt即感應電勢E和流量Q成正比。
對于一臺儀表來(lái)說(shuō)，磁感應強度是已知的，并且基本不變。所以，只要設法測出E，則流量Q就知道了。
二 脈沖渦輪流量計的安裝
1.脈沖渦輪流量計的安裝位置可以自己根據需要選擇，并且其傳感器可以?xún)A斜或者垂直安裝。但是不管采用何種形式的安裝，都要注意二個(gè)電極的軸線(xiàn)必須大致在水平方向上。如圖二所示。
2.注意脈沖渦輪流量計的傳感器要安裝在能保證測量管中充滿(mǎn)被測介質(zhì)，不能有非滿(mǎn)管或有氣泡聚集在測量管中的現象。所以 不要把傳感器安裝在管道的最高處，而要安裝在較低的向上傾斜的管道上。在垂直管道上安裝時(shí)，不要安裝在液體流向自上而下，而要安裝在自下而上的管道上。不可將傳感器安裝在水泵的入口處，因為此處很容易形成真空，影響計量效果。
3.傳感器時(shí)要注意傳感器上箭頭的方向，是指液體流動(dòng)的方向。
4.脈沖渦輪流量計的傳感器對震動(dòng)不敏感，但如果安裝在震動(dòng)較強的地方時(shí)，需要在安裝傳感器的管道二側加支撐。
5.被測介質(zhì)是嚴重污濁液體過(guò)容易在管道結垢的液體，可以在安裝傳感器的測量管道上加一個(gè)旁通管，以便于拆卸清洗。如圖三所示。
對于DN≥350的管道，如果增加旁通管成本較高，也可以采用刮刀式電極的傳感器，當需要清理傳感器電極上的污物時(shí)，可以打開(kāi)外殼蓋板，旋轉幾圈旋鈕就可以了。也可以采用可拆卸電極式的傳感器，拆卸電極時(shí)，可帶壓進(jìn)行，不影響工藝設備運行。但是，以上兩種制式清洗傳感器的電極，如果傳感器的測量管道被嚴重污染結構后，還是需要將傳感器拆卸清洗。
6.在脈沖渦輪流量計傳感器安裝的要求上，對直管段長(cháng)度的要求一般在傳感器上游不小于10個(gè)D(D為管道的直徑)，在下游側不小于2D。但在實(shí)際的安裝中，地處山區受到地里環(huán)境的制約，特別是大口徑管道，要滿(mǎn)足上游側10個(gè)D較困難，根據我們的實(shí)踐，上游側一般能保證5個(gè)D計量效果也不錯。
7.對轉換器的安裝，一般安裝在室內，不要直接暴露在陽(yáng)光下就可以了。
8.脈沖渦輪流量計接地環(huán)的安裝，針對工藝管道的內表面沒(méi)有絕緣層、有絕緣涂層和具有陰極保護的三種不同的管道，要采用三種不同的安裝方式。
三 脈沖渦輪流量計的運行和維護
脈沖渦輪流量計在運行中出現的故障是指流量計經(jīng)調試并正常運行一段時(shí)間后出現的故障。常見(jiàn)的運行期故障一般由流量傳感器內壁有附著(zhù)層、雷電打擊、運行環(huán)境條件變化以及系統零位改變等因素引起的。
1. 傳感器內壁附著(zhù)層
如果測量的介質(zhì)是臟污流體，運行一段時(shí)間后，常會(huì )在傳感器內壁集聚附著(zhù)層而產(chǎn)生故障。這些故障往往是由于附著(zhù)層的電導率太大或太小造成的。若附著(zhù)物為絕緣層，則電極回路將出現短路，儀表不能正常工作；若附著(zhù)層電導率顯著(zhù)高于流體電導率，則電極回路將出現短路，儀表也不能正常工作。所以，應及時(shí)清除脈沖渦輪流量計測量管內的附著(zhù)結垢層。
2. 雷電打擊
雷擊容易在儀表線(xiàn)路中感應出高電壓和浪涌電流，使儀表?yè)p壞。它主要通過(guò)電源線(xiàn)，勵磁線(xiàn)圈或傳感器與轉換器之間的流量信號線(xiàn)等途徑引入，尤其是從控制室電源線(xiàn)引入的占絕大部分。
3. 環(huán)境條件變化
在調試期間由于環(huán)境條件尚好（如沒(méi)有干擾），流量計工作正常，此時(shí)往往容易疏忽安裝條件（如接地并不怎么良好）。在這種情況下，一旦環(huán)境條件變化，運行期間出現新的干擾源，如附近管道上進(jìn)行電焊，附近安裝了大型變壓器等。就會(huì )干擾儀表的正常工作，輸出信號就會(huì )出現波動(dòng)。
4.系統的零點(diǎn)變化
正常運行情況下，脈沖渦輪流量計的系統零點(diǎn)隨著(zhù)系統的長(cháng)期運行而使元器件老化，勵磁線(xiàn)圈絕緣強度降低，測量電極極化與污染、系統接地電阻（電位）增加等因素均會(huì )造成系統零點(diǎn)的變化與漂移。所以，要定期檢查流量計的系統零點(diǎn)，進(jìn)行調整和維護。脈沖渦輪流量計的系統零點(diǎn)在傳感器充滿(mǎn)介質(zhì)且不流動(dòng)時(shí)出現。此時(shí)可對系統進(jìn)行零點(diǎn)調整。
四 結束語(yǔ)
在工業(yè)水計量中，我們以前使用過(guò)標準孔板、阿牛巴流量計以及超聲波流量計，通過(guò)比較脈沖渦輪流量計較適合在銅鐵廠(chǎng)用于工業(yè)水的計量，因為它有很多特點(diǎn)：1.精度較高，完全能滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝的要求；2.冬天無(wú)需考慮防凍保暖的問(wèn)題；3.階躍能源，幾乎沒(méi)有壓力損失4.性能較穩定，維護量很小。在實(shí)際使用中效果較理想。
一 脈沖渦輪流量計的工作原理和組成結構
應用法拉第電磁感應定律作為測量原理的脈沖渦輪流量計，是目前工業(yè)中測量導電液體流量的常用儀表。它的應用很廣，可以測量各種腐蝕性介質(zhì)以及帶有懸浮顆粒的漿液。其工作原理如圖（一）所示：
設在均勻磁場(chǎng)中，垂直于磁場(chǎng)方向有一個(gè)直徑為D的管道。管道由不導磁的材料制成管道內表面襯掛絕緣襯里。當導電的液體在導管中流動(dòng)時(shí)，則導電液體切割磁力線(xiàn)，于是在和磁場(chǎng)及流動(dòng)方向垂直方向上產(chǎn)生感應電勢，如安裝一對電極，則電極間產(chǎn)生和流速成正比例的電勢差。
E=BDν×10-8伏
其中：E----感應電勢（伏）
B----磁感應強度（高斯）
D----管道內徑（厘米）
ν---- 液體在管道中的平均速度（厘米/秒）
實(shí)際使用中的脈沖渦輪流量計，都是采用交變磁場(chǎng)工作，此時(shí)
B=Bmax×simωt
E=Bmax×simω×D×ν×10-8
=（4Q/Dπ）×10-8×Bmax×simωt=KQ
其中K=4×10-8×Bmax×simωt/πd
流量Q=πde×10-8/4 Bmax×simωt即感應電勢E和流量Q成正比。
對于一臺儀表來(lái)說(shuō)，磁感應強度是已知的，并且基本不變。所以，只要設法測出E，則流量Q就知道了。
二 脈沖渦輪流量計的安裝
1.脈沖渦輪流量計的安裝位置可以自己根據需要選擇，并且其傳感器可以?xún)A斜或者垂直安裝。但是不管采用何種形式的安裝，都要注意二個(gè)電極的軸線(xiàn)必須大致在水平方向上。如圖二所示。
2.注意脈沖渦輪流量計的傳感器要安裝在能保證測量管中充滿(mǎn)被測介質(zhì)，不能有非滿(mǎn)管或有氣泡聚集在測量管中的現象。所以 不要把傳感器安裝在管道的最高處，而要安裝在較低的向上傾斜的管道上。在垂直管道上安裝時(shí)，不要安裝在液體流向自上而下，而要安裝在自下而上的管道上。不可將傳感器安裝在水泵的入口處，因為此處很容易形成真空，影響計量效果。
3.傳感器時(shí)要注意傳感器上箭頭的方向，是指液體流動(dòng)的方向。
4.脈沖渦輪流量計的傳感器對震動(dòng)不敏感，但如果安裝在震動(dòng)較強的地方時(shí)，需要在安裝傳感器的管道二側加支撐。
5.被測介質(zhì)是嚴重污濁液體過(guò)容易在管道結垢的液體，可以在安裝傳感器的測量管道上加一個(gè)旁通管，以便于拆卸清洗。如圖三所示。
對于DN≥350的管道，如果增加旁通管成本較高，也可以采用刮刀式電極的傳感器，當需要清理傳感器電極上的污物時(shí)，可以打開(kāi)外殼蓋板，旋轉幾圈旋鈕就可以了。也可以采用可拆卸電極式的傳感器，拆卸電極時(shí)，可帶壓進(jìn)行，不影響工藝設備運行。但是，以上兩種制式清洗傳感器的電極，如果傳感器的測量管道被嚴重污染結構后，還是需要將傳感器拆卸清洗。
6.在脈沖渦輪流量計傳感器安裝的要求上，對直管段長(cháng)度的要求一般在傳感器上游不小于10個(gè)D(D為管道的直徑)，在下游側不小于2D。但在實(shí)際的安裝中，地處山區受到地里環(huán)境的制約，特別是大口徑管道，要滿(mǎn)足上游側10個(gè)D較困難，根據我們的實(shí)踐，上游側一般能保證5個(gè)D計量效果也不錯。
7.對轉換器的安裝，一般安裝在室內，不要直接暴露在陽(yáng)光下就可以了。
8.脈沖渦輪流量計接地環(huán)的安裝，針對工藝管道的內表面沒(méi)有絕緣層、有絕緣涂層和具有陰極保護的三種不同的管道，要采用三種不同的安裝方式。
三 脈沖渦輪流量計的運行和維護
脈沖渦輪流量計在運行中出現的故障是指流量計經(jīng)調試并正常運行一段時(shí)間后出現的故障。常見(jiàn)的運行期故障一般由流量傳感器內壁有附著(zhù)層、雷電打擊、運行環(huán)境條件變化以及系統零位改變等因素引起的。
1. 傳感器內壁附著(zhù)層
如果測量的介質(zhì)是臟污流體，運行一段時(shí)間后，常會(huì )在傳感器內壁集聚附著(zhù)層而產(chǎn)生故障。這些故障往往是由于附著(zhù)層的電導率太大或太小造成的。若附著(zhù)物為絕緣層，則電極回路將出現短路，儀表不能正常工作；若附著(zhù)層電導率顯著(zhù)高于流體電導率，則電極回路將出現短路，儀表也不能正常工作。所以，應及時(shí)清除脈沖渦輪流量計測量管內的附著(zhù)結垢層。
2. 雷電打擊
雷擊容易在儀表線(xiàn)路中感應出高電壓和浪涌電流，使儀表?yè)p壞。它主要通過(guò)電源線(xiàn)，勵磁線(xiàn)圈或傳感器與轉換器之間的流量信號線(xiàn)等途徑引入，尤其是從控制室電源線(xiàn)引入的占絕大部分。
3. 環(huán)境條件變化
在調試期間由于環(huán)境條件尚好（如沒(méi)有干擾），流量計工作正常，此時(shí)往往容易疏忽安裝條件（如接地并不怎么良好）。在這種情況下，一旦環(huán)境條件變化，運行期間出現新的干擾源，如附近管道上進(jìn)行電焊，附近安裝了大型變壓器等。就會(huì )干擾儀表的正常工作，輸出信號就會(huì )出現波動(dòng)。
4.系統的零點(diǎn)變化
正常運行情況下，脈沖渦輪流量計的系統零點(diǎn)隨著(zhù)系統的長(cháng)期運行而使元器件老化，勵磁線(xiàn)圈絕緣強度降低，測量電極極化與污染、系統接地電阻（電位）增加等因素均會(huì )造成系統零點(diǎn)的變化與漂移。所以，要定期檢查流量計的系統零點(diǎn)，進(jìn)行調整和維護。脈沖渦輪流量計的系統零點(diǎn)在傳感器充滿(mǎn)介質(zhì)且不流動(dòng)時(shí)出現。此時(shí)可對系統進(jìn)行零點(diǎn)調整。
四 結束語(yǔ)
在工業(yè)水計量中，我們以前使用過(guò)標準孔板、阿牛巴流量計以及超聲波流量計，通過(guò)比較脈沖渦輪流量計較適合在銅鐵廠(chǎng)用于工業(yè)水的計量，因為它有很多特點(diǎn)：1.精度較高，完全能滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝的要求；2.冬天無(wú)需考慮防凍保暖的問(wèn)題；3.階躍能源，幾乎沒(méi)有壓力損失4.性能較穩定，維護量很小。在實(shí)際使用中效果較理想。