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        電磁流量計

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        電磁流量計在凝結水泵試驗回路流量測量中的問題分析與解決

        來源:www.housetremont.com作者:汪明玥,狄成寬發表時間:2018-06-12

         摘 要:凝結水泵在進行出廠試驗時,流量計示數波動較大。本文對流量計示數波動問題進行分析,試驗管路振動,穩流管段長度不足,管路中存在一定氣體等都影響了試驗數據的準確性。經過多次研究及試驗,**終確定改進方案:調整試驗管路,增加整流裝置以改善渦流與流暢畸變,增加膨脹節以減小管路沖擊,加強流量計附近管路支撐及增加阻尼器以抵御流體流經管道時產生的振動及管路的應力。試驗回路經過調整后,流量計示數趨于穩定。

         
                本文述及的試驗回路是國內某核電站配套的全容量凝結水泵的試驗回路。試驗回路設計成開式回路,試驗回路安裝基礎為試驗車間平臺鋪設的鋼軌,入口管路和出口管路均有支架,泵體本身不承受管路的負荷,入口管路與出口管路呈180°,通過真空泵及脫氣管保證泵組壓力邊界的真空度,從而**大限度模擬凝結水泵的工作環境。泵的流量為2745m³/h,揚程為 251m,功率為 3300kW。試驗選取 DN500電磁流量計,在試驗過程中,流量計示數波動**大時可達到 ±500 m³/h。為了解決流量計示數波動問題,需要對凝結水泵試驗回路進行重新設計,消除流量波動。
         
        1 流量波動原因分析
                試驗回路選取的流量計為 DN500 電磁流量計,流量計采用水平安裝方式。三暢電磁流量計是測量大流量液體介質的首選流量計,三暢電磁流量計內部無可動部件,可靠性強,使用壽命較長,測量不受流體密度、粘度、溫度、壓力和導電率變化的影響,測量管內無阻流部件,無壓損,流量計上下游管路設計時應考慮流量計安裝位置、避免干擾源及上下游直管段的長度。因試驗場地限制,流量計上游直管段長度短,無法改善渦流與流體畸變的影響。按照流量計安裝要求,試驗回路全長約 25 米,試驗回路中流量計上游有一處 DN500 閥門,因上游存在這一干擾流件,根據流量計安裝要求,流量計上游管路長度需大于 10D(D 為流量計名義直徑)。綜合考慮現場其他設備管路要求及場地限制,流量計上游管路長度設計為 13D,流量計下游處有一處彎管,為避免流量計下游的閥門或裝置引起上游部分流體的不均勻分布,流量計下游管路長度設計為 5D,但經試驗發現,流量計示數波動較大,流量計上游直管段長度仍需增加[1] 。
         
                試驗管路中存在氣體影響流量計測量精度。試驗管路中氣體可能是由于外界吸入、流體中溶解氣體轉變為游離氣體或流體不滿管引起的。若液體中含有氣泡,則因為經過電極時能遮蓋整個電機,使信號輸入回路瞬時開路,導致輸出信號晃動。電磁流量計不滿管現象可以看做是流體中含有氣體的一種極端情況。電磁流量計安裝時應注意不要將流量計安裝在易積聚氣體的管路**高點,電磁流量計后無背壓,流體直接排入大也會形成管路內不滿管。流量計示數波動現象因流體不滿管程度和流動狀況有不同表現。若少量氣體在管路中呈分層流或波狀流,示數波動方式表現為誤差增加,流量測量值與實際值不符;若流動是氣泡流或塞狀流,示數波動方式除測量值與實際值不符外,還會因氣相瞬間遮蓋電極表面而出現輸出晃動;若水平管道分層流動中流通截面積氣體部分增大,即液體未滿管程度較大,流量計示數晃動,若液體未滿管情況較嚴重,以致液面在電極以下,流量計示數會出現輸出超量程。
         
                管路振動影響電磁流量計的精度。試驗管路安裝于鋼結構支架上,大流量流體流經閥門閘板引起的流動反作用力造成試驗回路中管路振動,管路振動干擾流量計正常工作。
         
        2 流量波動的解決方案
                設計試驗回路中流量計上游管路時,雖滿足流量計上游直管段長度設計要求,但是流量計示數仍有較大波動。為改善渦流與流暢畸變,需增加進口與出口直管段長度或安裝整流柵。因現場場地限制,無法增進出口直管段長度。因此,選則在流量計上游安裝整流柵裝置以改善流體狀態。整流柵可以消除不正常流動,降低旋轉流動的影響,縮短必要的直管段長度。整流柵由 8 個徑向葉片組成,葉片之間的角間距相等,其長度是管道直徑的兩倍,其葉片應盡可能薄并有足夠強度[2] 。
         
                根據現場試驗管路布置情況,考慮是由于流量計后無背壓設計,流體直接排入大氣而形成試驗管路內不滿管。流量計水平安裝時,為確保流量計測量管內充滿介質,可將三暢電磁流量計安裝位置的標高略低于管道標高或儀表出口管路**好高于流量計支撐架后的管路以產生一個小的背壓,也可以在流量計下游管路增加一處背壓閥,保證試驗管路中被測流體滿管,以確保試驗數據準確。
         
                安裝流量計時要用管道來支撐,電磁流量計支架若安裝在流量計的流量管部或連接法蘭處,也可能導致應力產生而干擾流量管振動頻率,造成精度偏差。試驗過程中,大流量流體流經閥門時會產生較大振動,為保護流量計免受因管道振動、沖擊、伸長和縮短而引起的應力影響,儀表的兩邊應分別設置兩個固定的支架來抵御流體流經管道時產生的振動和管道的應力,以確保電磁流量計的測量精度。對振動過大的區域,應設置減振器或采用其他的減振措施。為了減少管路振動及沖擊,可通過在閥后增加金屬膨脹節,加固試驗管路及閥門下方鋼結構支撐,增加三暢電磁流量計支架阻尼器等方式[3] 。
         
        3 結論
                通過以上方式改進后試驗回路后,流量計示數波動范圍在±30m³/h,滿足試驗要求。在進行水泵試驗時,試驗回路系統的設計、流量計等設備的選用等都會影響試驗數據的準確性。
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