输出二线制(4~20)mA信号的与其它设备之间采用二线制传输,所需电源为24V±10%,输出回路的负载电阻为600Ω(包括电缆线的电阻)。一般情况下连接线用600VPVC绝缘电线或电缆;在易受电噪声干扰的现场需使用二芯屏蔽线(RWP2×0.5mm),屏蔽层应可靠地接在放大器盒内的接地螺丝上。
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常见故障
电厂蒸汽涡街流量计常见故障: 一台DN50电厂蒸汽涡街流量计,从说明书查到,其液体用流量范围是3-50m3/h。我们在油流标准装置上标定的结果是10-50 m3/h符合精度要求,但10m3/h以下精度不合格,应如何评价此台流量计?
涡街流量汁说明书中,标明的流量范围是使用于特定参考介质的流量范围,如液体—般指常温水。用于其他介质时,可用流量范围将随介质的粘度和密度不同而异。由于油流量标准装置采用粘度比水大,密度比水小的柴油做标定介质,流量计的下限流量—般都会相应提高,使可用流量范围变窄。所以,电厂蒸汽涡街流量计在油流量标定装置上标定出现小流量性能变差是正常的。由此我们不难推断,如果用液化石油气(这种低粘度介质)标定涡街流量汁,将会得到比水好的相反结果。
影响
输出二线制(4~20)mA信号的与其它设备之间采用二线制传输,所需电源为24V±10%,输出回路的负载电阻为600Ω(包括电缆线的电阻)。一般情况下连接线用600VPVC绝缘电线或电缆;在易受电噪声干扰的现场需使用二芯屏蔽线(RWP2×0.5mm),屏蔽层应可靠地接在放大器盒内的接地螺丝上。
电厂蒸汽涡街流量计的温度对放大器的影响较小。当用于测量高温液体或需经常清洗管道时,可将传感器倒装。在有保温层的管道上,切勿用保温材料将传感器上连接放大器盒的连杆都包围起来,Z多不超过连杆高度的三分之一。传感器壳体可以用保温材料包裹。
电厂蒸汽涡街流量计应避免在架空非常长的管道上安装,因为长时间使用后,由于传感器的下垂作用非常容易造成传感器与法兰间的密封泄漏,若不得已要安装时,必须在传感器的上下游2D处分别设置管道紧固装置。安装管道应无强烈振动,否则应有必要的减震措施。在传感器的上下游2D处分别设置管道紧固装置,并加防震垫。
电厂蒸汽涡街流量计的Z小流量又往往会低于仪表的下限值,仪表并非工作在它的工作段,为了解决这一问题,通常采用在测量处缩径提高测量处的流速,并选用较小口径的仪表以利于仪表的测量,但是这种变径方式必须在变径管与仪表间有长度为15D以上的直管段进行整流。
安装的规范管理
智能电厂蒸汽涡街流量计规范安装,给使用部门在后续管理提供有力的技术保障,对施工单位提出以下几点具体要求,通过多年的验证效果很好。
1.智能电厂蒸汽涡街流量计带4~20mA输出,脉冲输出。
2.智能电厂蒸汽涡街流量计GPRS远传设备需带脉冲输入,4~20mA输入。
3.具有电源防雷和信号防雷(4~20mA)。
4.智能电厂蒸汽涡街流量计的仪表柜要求为:柜内带UPS电源、配空开及插座、将GPRS通讯装置、智能电厂蒸汽涡街流量计转换器等集中安装并带锁。
5.仪表柜的平稳需水泥墩底座、仪表柜防护等级适用户外、柜顶具有隔热层防止阳光直射、柜具有防泼水功能。
6.表井内需有一侧留有足够的直管段,便于智能电厂蒸汽涡街流量计检测、比对和后续管理。
7.设计智能电厂蒸汽涡街流量计时前端须留有至少10倍公称通经(10DN)的直管段,后端须留有大于5DN的直管段,确保计量准确。
8.智能电厂蒸汽涡街流量计应严格按说明书安装,安装完毕后需测量接地,接地电阻值应在10Ω以下。等电位连接线使用多股铜束导线,线缆需大于等于16mm2;仪表接地线使用多股铜束导线,线缆要求大于等于6mm2。接准详见GB50343-2009《建筑物电子信息系统防雷技术规范》。
应用
选型要点
电厂蒸汽涡街流量计正确选型才能保证电厂蒸汽涡街流量计更好的使用。选用什么种类的电厂蒸汽涡街流量计应根据被测流体介质的物理性质和化学性质来决定?使电厂蒸汽涡街流量计的通径、流量范围、衬里材料、电极材料和输出电流等?都能适应被测流体的性质和流量测量的要求。
1、精密功能检查
精度等级和功能根据测量要求和使用场合选择仪表精 度等级,做到经济合算。比如用于贸易结算、产品交接和能源计量的场合,应该选择精度等级高些,如1.0级、0.5级,或者更高等级; 用于过程控制的场合,根据控制要求选择不 同精度等级;有些仅仅是检测一下过程流量,无需做精确控制和计量的场合,可以选择精度等级稍低的,如1.5级、2.5级,甚至 4.0级,这时可以选用价格低廉的插入式电厂蒸汽涡街流量计。
2、可测量的介质
测量介质流速、仪表量程与口径 测量一般的介质时,电厂蒸汽涡街流量计的满度 流量可以在测量介质流速0.5—12m/s范围内 选用,范围比较宽。选择仪表规格(口径)不一 定与工艺管道相同,应视测量流量范围是否 在流速范围内确定,即当管道流速偏低,不能满足流量仪表要求时或者在此流速下测量准 确度不能保证时,需要缩小仪表口径,从而提 高管内流速,得到满意测量结果。
3、涡街流量变送器的选择
在饱和蒸汽测量中采用VA型压电式涡街流量变送器,由于电厂蒸汽涡街流量计量程范围宽,因此,在实际应用中,一般主要考虑测量饱和蒸汽的流量不得低于电厂蒸汽涡街流量计的下限,也就是说必须满足流体流速不得低于5m/s。根据用汽量的大小选用不同口径的涡街流量变送器,而不能以现有的工艺管道口径来选择变送器口径。
4、压力补偿压力变送器的选择
由于饱和蒸汽管路长,压力波动较大,必须采用压力补偿,考虑到压力、温度及密度的对应关系,测量中只采用压力补偿即可,由于管道饱和蒸汽压力在0.3-0.7MPa范围,压力变送器的量程选择1MPa即可。
5、.显示仪表选择
显示仪表智能流量显示仪,具有稳压补偿、瞬时流量显示和累积流量积算功能。
设定
(1)仪表系数的设定,设定的仪表 系数K可用下式表示:
K= 1000/K0
式中:K0为涡街发生体在出厂时标定的仪表常数,L/脉冲;k的单位为脉冲数/m3。
(2)压力补偿压力变送器的量程设定。
(3)压力、流量报警上限设定。
3、电厂蒸汽涡街流量计的安装
(1)电厂蒸汽涡街流量计尽量安装在远离振动源和电磁干扰较强的地方,振动存在的地方必须采用减振装置,减少管道受振动的影响。
(2)直管段的配置,前后直管段要满足电厂蒸汽涡街流量计的要求,所配管道内径也必须和涡街流量变送器内径一致。
4、电厂蒸汽涡街流量计使用注意事项
尽量减少管道内汽锤对涡街发生体的冲击。振动较大而又无法消除时,不宜采用电厂蒸汽涡街流量计
现场需求
1. 低维护量-市场上大多数的电厂蒸汽涡街流量计是采用取压孔或插入式检测元件感应漩涡,一旦介质中杂质嵌入取压孔或感应元件与表体间的缝隙,则造成信号变弱或不稳定。良好的设计应该是没有容易堵塞的部分,从而降低维护量。
2. 感应元件在线更换-某些厂家的感应元件与涡街发生体合二为一,看似简单的设计却给实际使用带来不便。因为一旦感应部分失效,则需要将管道内介质排空泄压后更换部件,影响生产。完善的设计应该是将二者分开,这样就可以单独更换感应部分,而无需将介质排空。
3. 电厂蒸汽涡街流量计容易受到振动的干扰,设计精良的电厂蒸汽涡街流量计可以通过硬件和数字信号处理将干扰排除,从而得到稳定的信号。
4. 电厂蒸汽涡街流量计安装的一烦事前后需要很长的直管段,有些厂家可以提供在流量计内部缩径的设计,大大降低了用户专门维电厂蒸汽涡街流量计配备直管段的需求。
应用原理
设旋涡的发生频率为f,被测介质平均流速为 ,旋涡发生体迎流面宽度为d,表体通径为D,即可得到以下关系式:
f=SrU1/d=SrU/md (1)
式中 U1--旋涡发生体两侧平均流速,m/s;
Sr--斯特劳哈尔数;
m--旋涡发生体两侧弓形面积与管道横截面面积之比
管道内体积流量qv为
qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr (2)
K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1 (3)
式中 K--流量计的仪表系数,脉冲数/m3(P/m3)。
K除与旋涡发生体、管道的几何尺寸有关外,还与斯特劳哈尔数有关。斯特劳哈尔数为无量纲参数,它与旋涡发生体形状及雷诺数有关,图2所示为圆柱状旋涡发生体的斯特劳哈尔数与管道雷诺数的关系图。由图可见,在ReD=2×104~7×106范围内,Sr可视为常数,这是仪表正常工作范围。当测量气体流量时,VSF的流量计算式为图2 斯特劳哈尔数与雷诺数关系曲线式中 qVn,qV--分别为标准状态下(0oC或20oC,101.325kPa)和工况下的体积流量,m3/h;
Pn,P--分别为标准状态下和工况下的压力,Pa;
Tn,T--分别为标准状态下和工况下的热力学温度,K;
Zn,Z--分别为标准状态下和工况下气体压缩系数。
由上式可见,VSF输出的脉冲频率信号不受流体物性和组分变化的影响,即仪表系数在一定雷诺数范围内仅与旋涡发生体及管道的形状尺寸等有关。但是作为流量计在物料平衡及能源计量中需检测质量流量,这时流量计的输出信号应同时监测体积流量和流体密度,流体物性和组分对流量计量还是有直接影响的。
电厂蒸汽涡街流量计便是依据卡门旋涡原理进行封闭管道流体流量测量的新型流量计。因其具有良好的介质适应能力,无需温度压力补偿即可直接测量蒸汽、空气、气体、水、液体的工况体积流量,配备温度、压力传感器可测量标况体积流量和质量流量,是节流式流量计的理想替代产品。
在实际应用中,往往流量远低于仪表的上限值,随着负荷的变化,Z小流量又往往会低于仪表的下限值,使加工、安装都不方便。研制的纵断面形状为圆弧的LGZ变径整流器,具有整流、提高流速及改变流速分布多重作用,其结构尺寸小,仅为工艺管内径的1/3,与电厂蒸汽涡街流量计作成一体,不仅不需要另外附加一段直管段,还可以降低对工艺管直管段的要求,安装非常方便。
为了使用方便,电池供电的本地显示型电厂蒸汽涡街流量计采用微功耗高新技术
◆测量介质:气体、液体、蒸气
◆口径规格法兰卡装式口径选择25,32,50,80,100
◆法兰连接式口径选择100,150,200
◆流量测量范围正常测量流速范围?雷诺数1.5×104~4×106;气体5~50m/s;液体0.5~7m/s
正常测量流量范围液体、气体流量测量范围见表2;蒸气流量范围见表3
◆测量精度1.0级? 1.5级
◆被测介质温度:常温–25℃~100℃
◆高温–25℃~150℃ -25℃~250℃
◆输出信号脉冲电压输出信号高电平8~10V 低电平0.7~1.3V
◆脉冲占空比约50%,传输距离为100m
◆脉冲电流远传信号4~20 mA,传输距离为1000m
◆仪表使用环境温度:-25℃~+55℃ 湿度:5~90% RH50℃
◆材质不锈钢, 铝合金
◆电源DC24V或锂电池3.6V
◆防爆等级本安型iaIIbT3-T6
防护等级IP65
插入式电厂蒸汽涡街流量计
插入式电厂蒸汽涡街流量计 | |
O | 口径 |
020 | 200mm |
025 | 250mm |
030 | 300mm |
035 | 350mm |
040 | 400mm |
045 | 450mm |
050 | 500mm |
060 | 600mm |
070 | 700mm |
080 | 800mm |
085 | 850mm |
090 | 900mm |
100 | 1000mm |
150 | 1500mm |
160 | 1600mm |
170 | 1700mm |
180 | 1800mm |
190 | 1900mm |
200 | 2000mm |
择电厂蒸汽涡街流量计所需要的参数:
1、管道的口径
2、被测介质的名称(蒸汽要注明是饱和蒸汽还是过热蒸汽)
3、被测介质的工作压力
4、被测介质的工作温度
5、被测介质的工作流量
饱和蒸汽密度、压力、温度一览表
温度℃ | 压力kgf/m3 | 密度kg/m3 | 温度℃ | 压力kgf/m3 | 密度kg/m3 |
120 | 2.0245 | 1.121 | 175 | 9.101 | 4.617 |
122 | 2.1561 | 1.189 | 176 | 9.317 | 4.721 |
124 | 2.2947 | 1.261 | 177 | 9.538 | 4.829 |
126 | 2.4404 | 1.336 | 178 | 9.763 | 4.936 |
128 | 2.5935 | 1.414 | 179 | 9.992 | 5.045 |
130 | 2.7544 | 1.496 | 180 | 10.225 | 5.157 |
132 | 2.9233 | 1.582 | 181 | 10.462 | 5.271 |
134 | 3.101 | 1.672 | 182 | 10.703 | 5.388 |
136 | 3.286 | 1.765 | 183 | 10.950 | 5.507 |
138 | 3.481 | 1.864 | 184 | 11.201 | 5.627 |
140 | 3.685 | 1.966 | 185 | 11.456 | 5.750 |
142 | 3.898 | 2.073 | 186 | 11.715 | 5.875 |
144 | 4.121 | 2.184 | 187 | 11.979 | 6.002 |
146 | 4.355 | 2.300 | 188 | 12.248 | 6.131 |
148 | 4.599 | 2.421 | 189 | 12.522 | 6.262 |
150 | 4.854 | 2.547 | 190 | 12.800 | 6.394 |
151 | 4.985 | 2.612 | 191 | 13.083 | 6.532 |
152 | 5.119 | 2.679 | 192 | 13.371 | 6.671 |
153 | 5.257 | 2.746 | 193 | 13.664 | 6.812 |
154 | 5.397 | 2.815 | 194 | 13.962 | 6.954 |
155 | 5.540 | 2.855 | 195 | 14.265 | 7.097 |
156 | 5.686 | 2.958 | 196 | 14.573 | 7.246 |
157 | 5.836 | 3.030 | 197 | 14.866 | 7.396 |
158 | 5.988 | 3.103 | 198 | 15.204 | 7.547 |
159 | 6.144 | 3.182 | 199 | 15.528 | 7.704 |
160 | 6.302 | 3.258 | 200 | 15.857 | 7.862 |
161 | 6.464 | 3.338 | 201 | 16.192 | 8.026 |
162 | 6.630 | 3.419 | 202 | 16.532 | 8.183 |
163 | 6.798 | 3.500 | 203 | 16.877 | 8.354 |
164 | 6.970 | 3.584 | 204 | 17.228 | 8.518 |
165 | 7.146 | 3.670 | 205 | 17.585 | 8.688 |
166 | 7.325 | 3.757 | 206 | 17.948 | 8.865 |
167 | 7.507 | 3.846 | 207 | 18.316 | 9.042 |
168 | 7.693 | 3.935 | 208 | 18.690 | 9.225 |
169 | 7.883 | 4.027 | 209 | 19.070 | 9.407 |
170 | 8.076 | 4.122 | 210 | 19.456 | 9.588 |
171 | 8.274 | 4.218 | 211 | 19.848 | 9.775 |
172 | 8.475 | 4.314 | 212 | 20.246 | 9.970 |
173 | 8.679 | 4.413 | 213 | 20.651 | 10.170 |
174 | 8.888 | 4.515 | 214 | 21.061 | 10.360 |
主要存在的问题主要有:①指示长期不准;②始终无指示;③指示大范围波动,无法读数;④指示不回零;⑤小流量时无指示;⑧大流量时指示还可以,小流量时指示不准;⑦流量变化时指示变化跟不上;⑧仪表K系数无法确定,多处资料均不一致。
分析及解决方法:总结引起这些问题的主要原因,主要涉及到以下方面:
1、选型方面的问题。有些涡街传感器在口径选型上或者在设计选型之后由于工艺条件变动,使得选择大了―个规格,实际选型应选择尽可能小的口径,以提高测量精度,这方面的原因主要同问题①、③、⑥有关。比如,一条涡街管线设计上供几个设备使用,由于工艺部分设备有时候不使用,造成实际使用流量减小,实际使用造成原设计选型口径过大,相当于提高了可测的流量下限,工艺管道小流量时指示无法保证,流量大时还可以使用,因为如果要重新改造有时候难度太大.工艺条件的变动只是临时的。可结合参数的重新整定以提高指示准确度。
2、安装方面的问题。主要是传感器前面的直管段长度不够,影响测量精度,这方面的原因主要同问题①有关。比如:传感器前面直管段明显不足,由于FIC203不用于计量,仅仅用于控制,故精度可以使用相当于降级使用。
3、参数整定方向的原因。由于参数错误,导致仪表指示有误.参数错误使得二次仪表满度频率计算错误,这方面的原因主要同问题①、③有关。满度频率相差不多的使得指示长期不准,实际满度频率大干计算的满度频率的使得指示大范围波动,无法读数,而资料上参数的不一致性又影响了参数的确定,通过重新标定结合相互比较确定了参数,解决了这一问题。
4、二次仪表故障。这部分故障较多,包括:一次仪表电路板有断线之处,量程设定有个别位显示坏,K系数设定有个别位显示坏,使得无法确定量程设定以及K系数设定,这部分原因主要向问题①、②有关。通过修复相应的故障,问题得以解决。
5、四路线路连接问题。部分回路表面上看线路连接很好,仔细检查,有的接头实际已松动造成回路中断,有的接头虽连接很紧但由于副线问题紧固螺钉却紧固在了线皮上,也使得回路中断,这部分原因主要同问题②有关。
6、二次仪表与后续仪表的连接问题。由于后续仪表的问题或者由于后续仪表的检修,使得二次仪表的mA输出回路中断,对于这类型的二次仪表来说,这部分原因主要同问题②有关。尤其是对于后续的记录仪,在记录仪长期损坏无法修复的情况下,一定要注意短接二次仪表的输出。
7、由于二次仪表平轴电缆故障造成回路始终无指示。由于长期运行,再加上受到灰尘的影响,造成平轴电缆故障,通过清洗或者更换平轴电线,问题得以解决。
8、对于问题⑦主要是由于二次仪表显示表头线圈固定螺丝松,造成表头下沉,指针与表壳摩擦大,动作不灵,通过调整表头并重新固定,问题相应解决。
9、使用环境问题。尤其是安装在地井中的传感器部分,由于环境湿度大,造成线路板受潮,这部分原因主要同问题②、②有关。通过相应的技改措施,对部分环境湿度大的传感器重新作了把探头部分与转换部分分离处理,改用了分离型传感器,故善了工作环境,日前这部分仪表运行良好。
10、由于现场调校不好,或者由于调校之后的实际情况的再变动。由于现场振动噪声平衡调整以及灵敏度调整不好.或者由于调整之后运行一段时间之后现场情况的再变动,造成指示问题、这部分原因主要同问题④、⑤有关。使用示波器,加上结合工艺运行情况,重新调整。
电厂蒸汽涡街流量计安装对直管段的要求:
正确地选择安装点和正确安装流量计都是非常重要的环节,若安装环节失误轻者影响测量精度,重者会影响流量计的使用寿命,甚至会损坏流量计。
电厂蒸汽涡街流量计安装对直管段的要求是非常重要的。它的详细要求如下:
若流量计安装点上的上游有渐缩管,流量计上游应有不小于15D(D为管道直径)的等径直管段,下游应有不小于5D的等径直管段。
若流量计安装点上的上游有渐扩管,流量计上游应有不小于18D(D为管道直径)的等径直管段,下游应有不小于5D的等径直管段
若流量计安装点上游有90°弯头或下行接头,流量计上游应有不小于20D的等径直管段,下游应有不小于5D的等径直管段。
若流量计安装点上游在同一平面上有90°弯头,流量计上游应有不小于25D的等径直管段,下游应有不小于5D的等径直管段。
流量调节阀或压力调节阀尽量安装在流量计下游5D以远处,若必须安装在流量计的上游,
流量计上游若有活塞式或柱塞式泵,活塞式或罗茨式风机、压缩机,
特别注意:电厂蒸汽涡街流量计安装点的上游较近处若装有阀门,不断地开关阀门,对流量计的 使用寿命影响极大,非常容易对流量计造成性损坏。流量计尽量避免在架空的非常长的管道上安装,这样时间一长后,由于流量计的下垂非常容易造成流量计于法兰的密封泄露,若不得已安装时,必须在流量计的上下游2D处分别设置管道紧固装置。